藺向陽(yáng),曹宇鵬,張西亞
(1. 南京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院, 江蘇 南京 210094; 2. 北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所, 航天綠色推進(jìn)劑研究與應(yīng)用北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100074)
隨著合成化學(xué)的不斷發(fā)展,含能材料領(lǐng)域的研究人員合成了許多高能量密度材料(HEDM)。由于對(duì)含能材料不僅有能量要求,在生產(chǎn)、運(yùn)輸和應(yīng)用過(guò)程中還應(yīng)考慮安全性和環(huán)境友好性等方面的問(wèn)題。因此,近年來(lái)以高氮五元雜環(huán)為基本骨架,結(jié)合多種爆炸基團(tuán)設(shè)計(jì)合成新型含能材料的研究十分活躍,被眾多含能材料研究者認(rèn)為是有望實(shí)現(xiàn)含能材料能量與穩(wěn)定性兼顧的一種可能路徑[1-5]。
高氮含量的五元雜環(huán)作為含能材料骨架有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì):(1)高氮含量的雜環(huán)由于存在豐富的N—N 和C—N 化學(xué)鍵以及環(huán)張力能,使得單位質(zhì)量的含能材料能儲(chǔ)存更多能量。而且,由于分解產(chǎn)物中N2等低分子量氣體產(chǎn)物多,產(chǎn)氣量大,提高了能量釋放水平。(2)芳香平面結(jié)構(gòu)為骨架,可使電子云離域于整個(gè)分子,避免分子上因局部能量聚集而出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。當(dāng)與富氮堿反應(yīng)生成含能離子鹽后,由于成鹽作用以及分子間豐富的氫鍵作用,可進(jìn)一步提升含能化合物的穩(wěn)定性。(3)構(gòu)建方法多樣,反應(yīng)位點(diǎn)較多,方便骨架結(jié)構(gòu)的衍生以及爆炸基團(tuán)的引入,從而對(duì)目標(biāo)含能化合物的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行調(diào)控[6-8]。近年來(lái),以高氮五元雜環(huán)為骨架合成了一系列綜合性能突出的含能化合物,為突破現(xiàn)有含能材料應(yīng)用中所面臨的瓶頸提供了可能,具有良好的發(fā)展前景,同時(shí)也極大地增強(qiáng)了含能材料工作者解決能量與穩(wěn)定性這一尖銳矛盾的信心[9-28]。……