三種聯(lián)結(jié)方式對典型雙四唑含能材料晶體結(jié)構(gòu)和性能的影響

林秋漢，李 鑫，王鵬程，陸 明

（南京理工大學(xué)化工學(xué)院，江蘇 南京 210094）

1 引言

四唑環(huán)中氮含量超過80.0%，是除全氮陰離子（N5-）之外氮含量最高且能常溫穩(wěn)定存在的結(jié)構(gòu)單元。四唑化合物特別是雙環(huán)和多環(huán)四唑衍生物，因其結(jié)構(gòu)中含有大量N─N 鍵、C─N 鍵等高勢能鍵以及大的環(huán)張力，并且具有高密度、高生成焓、熱穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)良性質(zhì)，而成為理想的含能化合物。此外，以不同聯(lián)結(jié)方式合成得到的雙環(huán)四唑比單環(huán)四唑具有更多的修飾位點，可以通過不同取代基團的引入更好地調(diào)節(jié)性能。根據(jù)連接方式的不同，雙環(huán)四唑化合物可以分為偶氮四唑、聯(lián)四唑、聯(lián)氨四唑等（如圖1）［1-5］，雙環(huán)四唑類化合物因其氮含量高、結(jié)構(gòu)致密以及燃燒或爆炸的最終產(chǎn)物主要為N2等特點，可以避免環(huán)境污染和健康危害，作為潛在的含能材料在混合炸藥、低特征信號推進劑等方面進行的研究引起了人們極大興趣［6］。

2012 年，德國慕尼黑大學(xué)的Fischer 等［7］報道合成了一種雙四唑含能離子鹽5，5″?聯(lián)四唑?1，1′?二氧羥銨鹽（TKX?50）。TKX?50 不僅具有較高的能量水平，且感度較低，是一種很有應(yīng)用價值的高能低感單質(zhì)炸藥，隨后，國內(nèi)外相繼掀起了一場研究TKX?50 的熱潮。西安近代化學(xué)研究所［8］、北京理工大學(xué)［9］、南京理工大學(xué)［10］、中國工程物理研究院［11-12］、中北大學(xué)［13］等高校及科研院所都參與其中，對TKX?50 的合成、理論計算及應(yīng)用研究進行了一系列的探索，并取得了一系列進展。TKX?50 通過聯(lián)四唑提升性能，其理論爆速達到9698 m·s-1，爆壓為42.4 GPa。TKX?50 的分子結(jié)構(gòu)中沒有─NO2等致爆基團，但仍具有較高的爆轟性能，被認為是釋能方式有別于傳統(tǒng)含能材料分子內(nèi)氧化還原反應(yīng)的新一代含能材料。……