潘鵬陽,王霆威,張 祺,朱順官,張 琳
(1. 南京理工大學化工學院,江蘇 南京 210094;2. 中國工程物理研究院化工材料研究所,四川 綿陽 621999)
含能材料是現代戰爭中武器實現發射和毀傷的能量來源,含能材料能量水平的提升能大大提高武器的性能。因此,高能量密度材料一直是含能材料領域不懈的追求目標[1-7]。但遺憾的是,盡管近年來合成了許多具有很高能量水平的含能材料,但它們都由于感度太高而無法使用[8-10]。因此,協調感度與能量之間的矛盾是研究人員面臨的挑戰。
三唑衍生物由于具有高密度,高生成熱和高熱穩定性而被廣泛的研究[11],許多熱穩定性高且低感的含能材料均為三唑衍生物,如5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑(ANTA)[12]、5,5′-二 硝 基-3,3′-偶 氮-1,2,4-三 唑(DNAT)[13]、5-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)[14]。因此,三唑環非常適合作為高能低感化合物的骨架。硝氨基是常見的含能基團,例如當前常見的高性能炸藥如RDX 和CL-20 都含有硝氨基團,它不僅能夠提高化合物能量水平,還能形成氫鍵增強分子穩定性。Klap?tke[15]以 三 唑 基 和 硝 氨 基 構 建 了5,5′-二 硝 氨基-3,3′-聯-1H-1,2,4-三唑(DNABT),其初始熱分解溫度為194 ℃,理論爆速8355 m·s-1,撞擊感度3 J,摩擦感度108 N。2011 年,Klap?tke[16]在DNABT 的三唑環之間引入亞甲基,合成了5,5′-二硝氨基-3,3′-亞甲基-1H-1,2,4-三唑(DNBTM)。DNBTM 的爆轟性能與DNABT 相當,同時初始熱分解溫度提高到242 ℃,滿足最低熱分解溫度大于200 ℃的要求,但感度并未改善(撞擊感度1 J)。現階段工作顯示:將唑環之間適當增加碳原子數,能夠在保證爆轟性能的情況下,提高化合物的安全性能[17-19],因此,進一步增加三唑環間的碳鏈長度或許能夠獲得更為低感的硝氨基雙環三唑類化合物。……