偶氮橋連富氮雜環(huán)含能化合物的合成及性能研究進(jìn)展

李楓盛，錢亞?wèn)|，尹 平，龐思平

（北京理工大學(xué)材料學(xué)院，北京 100081）

1 引言

含能材料是指在一定的外界能量刺激下，能自身發(fā)生激烈氧化還原反應(yīng)，并釋放大量能量的一類物質(zhì)。此類物質(zhì)可以在很短的時(shí)間內(nèi)將分子內(nèi)蘊(yùn)含的巨大能量釋放出來(lái)，因此被廣泛應(yīng)用于炸藥、推進(jìn)劑和煙火劑等領(lǐng)域［1］。含能材料的發(fā)展主要分為四個(gè)階段：20世紀(jì)初期以2，4，6-三硝基甲苯（TNT）為代表的常規(guī)炸藥；第二次世界大戰(zhàn)期間以1，3，5-三硝基-1，3，5-三氮雜環(huán)己烷（RDX）和1，3，5，7-四硝基-1，3，5，7-四氮雜環(huán)辛烷（HMX）為代表的高能量含能材料；20 世紀(jì)60 年代起以1，3，5-三氨基-2，4，6-三硝基苯（TATB）為代表的具有高安全性的含能材料；20 世紀(jì)80 年代至今，含能材料工作者開(kāi)始采用理論設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合的方式，成功設(shè)計(jì)并合成出了以2，4，6，8，10，12-六硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷（CL-20）為代表的高能量密度材料（high energy density materials，HEDMs）［2-3］。這些傳統(tǒng)含能材料，如TNT、RDX、HMX、TATB、CL-20等多硝基化合物，所釋放的能量主要來(lái)源于分子中有機(jī)骨架的氧化燃燒及自身環(huán)狀結(jié)構(gòu)的張力。

隨著新時(shí)期對(duì)高能鈍感炸藥、高效安全起爆藥、氣體發(fā)生劑等方面需求的日益增加，以及對(duì)綠色環(huán)保等問(wèn)題越來(lái)越重視，近年來(lái)具有較高含氮量的富氮雜環(huán)含能化合物［4-8］備受含能材料研究者的關(guān)注。目前，富氮雜環(huán)骨架主要分為五元環(huán)（唑類）和六元環(huán)（嗪類）兩大類。與傳統(tǒng)含能材料能量來(lái)源不同，富氮雜環(huán)含能化合物的能量主要來(lái)自于自身分子中存在的大量高能N—N 鍵和C—N 鍵帶來(lái)的極高的正生成焓。此外，分子結(jié)構(gòu)中高氮低碳?xì)涞奶攸c(diǎn)，使其更易實(shí)現(xiàn)氧平衡，且其燃燒分解的產(chǎn)物主要是環(huán)境友好的氮?dú)??！?br>