《氮雜多環高能炸藥的合成及穩定化機理研究》是依託南京理工大學，由陸明擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：氮雜多環高能炸藥的合成及穩定化機理研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：陸明
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為保持炸藥的高能特性，同時提高生產和使用過程中的安全性，必須設計和合成新型高能低感單質炸藥。本課題綜合考慮多環分子骨架結構的環張力、環夾角及立體效應等因素，設計了一系列以六元環為基礎拓展的多氮雜二環、三環、四環和六氮雜螺槳烷等類型的相對穩定的氮雜多環高能炸藥化合物。通過分子力學和量子化學相結合的方法，對設計的化合物進行性能理論計算，分析結構與性能的構效關係，研究其結構與能量、安全性（感度、穩定性）之間的規律性，獲得氮雜多環高能炸藥的穩定化機理；篩選擬合成的目標炸藥化合物分子；通過縮合、硝化等有機合成反應條件的篩選和最佳化，獲得相對穩定的、高能低感的多環氮雜炸藥，並完成結構、性能的表征、主要爆轟參數的實測，最終提供1-2個能量與RDX相當，感度與TNT相當的新型氮雜多環炸藥樣品。本項目將豐富高能低感單質炸藥的設計與合成理論，對提高含能材料和武器裝備的安全性，具有重要的學術意義和套用價值。
結題摘要
保持炸藥的高能特性，同時提高生產和使用過程中的安全性，必須設計和合成新型高能低感含能化合物。本項目系統考慮多環分子骨架結構的環張力、環夾角及立體效應等因素，設計了一系列多氮雜二環、三環、四環等類型的相對穩定的氮雜多環高能炸藥化合物。通過分子力學和量子化學相結合的方法，對設計的部分化合物進行性能理論計算，分析了分子結構與爆炸性能的構效關係，研究其結構與能量、安全性（感度、穩定性）之間的規律性，獲得一些氮雜多環高能化合物的穩定化機理；通過縮合、硝化等有機合成反應，製備獲得了相對穩定的、高能低感的多環氮雜化合物，並完成了單晶結構測定表征和部分主要爆轟參數的實測表征，最終提供一個能量與RDX相當，感度與TNT相當的新型氮雜多環含能化合物樣品。項目研究成果豐富了高能低感單質炸藥的設計與合成理論，具有一定的學術意義和潛在套用價值。 項目研究分析了氮雜多環硝胺炸藥的骨架結構與穩定性，研究了氮雜雙環硝胺含能材料的分子結構與性能的構效關係，對利用共軛體系穩定的TKX-55的合成工藝進行了最佳化及性能研究，設計合成了氫鍵和π-π作用穩定3-硝氨基-4-偕二硝基甲基呋咱二肼鹽。進行了氫鍵穩定的系列全氮五唑陰離子的設計、合成與單晶結構已經,以及對全氮陰離子N5-非金屬鹽的能量水平的評估。設計合成了利用平面化結構的四環噁二唑作為高性能與高穩定性母體的含能材料；設計合成了由鹼金屬（鈉，鉀，銣，銫）與富氮富氧配體DBMF2-組成的系列配合物；設計合成了氫鍵以及π-π作用的四環吡嗪稠呋咱作為鈍感含能材料；設計合成了一系列基於四氨基聯三唑原位合成得到的三稠環陽離子的含能離子鹽。研究得到一種新的低感含能化合物分子C8N12O8，進行了合成、單晶結構和爆轟性能分析，該化合物單晶結構呈現面對面推積和波浪形推積，密度達到1.92 g cm-3，分解溫度256 ℃，撞擊感度IS 18 J;摩擦感度 FS 220 N， 爆速D 9240 m s-1; 爆壓P 37.5 （Gpa），可以作為RDX和HMX的替代品。
