超細AP與二茂鐵相互作用機理及其與感度相關性研究

《超細AP與二茂鐵相互作用機理及其與感度相關性研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由張煒擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：超細AP與二茂鐵相互作用機理及其與感度相關性研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：張煒
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

固體反輻射飛彈和反導飛彈等需要高燃速推進劑。目前高燃速推進劑配方採用超細AP與二茂鐵類催化劑的組合來大幅度提高燃速，但該類高燃速推進劑的撞擊感度和摩擦感度很高，使其安全製造和使用隱患很大，嚴重製約了高燃速推進劑的套用和燃速的進一步提高。現有降低感度的技術途徑沒有從本質上認識和解決導致超細AP/二茂鐵體系感度升高的內在原因。本課題擬採用分子模擬計算和實驗相結合的手段，研究AP與二茂鐵衍生物分子之間的相互作用機理，揭示二茂鐵衍生物分子結構與超細AP/二茂鐵衍生物體系機械感度之間的構效關係，在此基礎上開展新型二茂鐵衍生物燃速催化劑分子結構的設計與合成研究，顯著降低超細AP/二茂鐵衍生物體系的機械感度。

結題摘要

設計了2組共5個雙核二茂鐵衍生物（DFD），便於比較分子中橋聯基團、取代側基的對稱性和大小對雙核二茂鐵衍生物性能的影響。合成了其中4個新型雙核二茂鐵衍生物。找到了二茂鐵衍生物分子結構的關鍵表征參數，基於平衡分子構型，評估了DFD分子的穩定性和反應性。計算研究了AP分子、分子簇、晶面與DFD之間的相互作用。採用模型化合物，確定了AP與二茂鐵衍生物之間的二茂鐵質子化-氧化的遞進反應路徑和機理。掌握了DFD種類對超細AP/DFD二元體系撞擊感度和摩擦感度、推進劑藥漿和固化推進劑撞擊感度的影響規律。超細AP/DFD二元體系撞擊感度的順序為： AP/EDFMAP/GFP≈AP/BDFM＞AP/EDFM＞AP/DEFM 五種含DFD推進劑藥漿的撞擊感度順序為： P-TBPF＞P-DEFM≈P-EDFM＞P-GFP＞P-BDFM 五種含DFD推進劑固化藥片的撞擊感度順序為： P-EDFM＞P-DEFM＞P-TBPF＞P-BDFM＞PGFP DFD對超細AP的低溫熱分解和高溫熱分解過程均有強的催化作用。5種DFD的低溫氧化峰溫順序為： BDFMDEFM＞BDFM＞GFP＞TBPF 揭示了超細AP/DFD體系低溫反應中DFD的氧化特性。從超細AP-DFD之間物理相互作用和化學反應兩個層面，揭示了超細AP與DFD相互作用機理。即在氧化劑AP存在的條件下，DFD分子的氧化經歷了二茂鐵質子化、氧化兩個遞進的過程，反應所需的質子和氧化物質均來源於AP的熱分解產物。在5種DFD中，推測最易受到質子攻擊的分子為DEFM，最不易受到質子攻擊的分子為EDFM。AP與DFD之間的相互作用主要取決於DFD的質子化能力，即親電性。據此，建立了二茂鐵衍生物的分子結構與超細AP/二茂鐵體系感度間的構效關係。 找到了在超細AP/DFD二元體系中鈍感、高效的雙核二茂鐵衍生物——EDFM；在推進劑中，DEFM提高燃速效果最好，燃速壓強指數較低，推進劑的撞擊感度較低。