二硝基甘胍及其衍生物的合成研究

作     者：王长英 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡炳成

授予年度：2016年

学科分类：082604[工学-军事化学与烟火技术] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 

主      题：二硝基甘胍 2,6-二氨基-3,7-二硝亚胺基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷 四硝基甘胍(TNGG) 热分解行为 爆轰性能 

摘      要：多硝基甘胍是一类具有优异的爆轰性能及热稳定性良好的硝基胍含能衍生物,成为新型含能材料的关注热点之一。多硝基甘胍结构中含有亚胺基基团,在多硝基甘胍中引入氨基、硝基、叠氮基、硝仿基等含能基团时均提高了含氮量增加、密度及爆轰性能,本论文以二硝基甘胍为母体合成出一些性能比较优异的含能化合物。主要研究内容如下：基于3,7-二硝亚胺基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷(二硝基甘胍)的合成对二硝基甘胍进行放大化的工艺研究。以二硝基甘胍为原料,与胺化试剂二苯基磷酰氧氨(DppONH2)在NaH,1,4-二氧六环条件下制备了2,6-二氨基-3,7-二硝亚胺基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷。对其结构进行了表征;研究了影响2,6-二氨基-3,7-二硝亚胺基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷的因素,得出最佳的反应条件。以二硝基甘胍为原料,乙酸酐为酰化试剂,经酰化、硝化合成2,6-二硝基-3,7-二硝亚胺基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷(四硝基甘胍,’rNGG)。研究了影响TNGG产率的因素,通过热重分析-差示扫描量热分析(TG-DSC)研究了TNGG的热分解性能,基于密度和生成焓通过Kamlet-Jacobs公式计算了TNGG的爆轰性能,测定了其撞击感度和摩擦感度。通过密度泛函理论在B3LYP/6-31+G(d,p)水平下,计算了TNGG和四硝基甘脲(]fNGU)这两种化合物的C电荷分布情况,对其水稳定性进行了分析。结果表明,在反应时间为15 min,温度为25℃,98%发烟硝酸/P205硝化体系下,TNGG的产率最高,为31.3%。该化合物热分解过程在700℃内完成,整个过程失重约为100%,热分解峰温为182.6℃,热稳定性较好。理论计算结果表明,TNGG的理论爆速为9.76km·s-1,爆压为44.0 GPa,优于RDX和HMX。