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多硝基呋咱类含能化合物的合成研究进展

有机化学 2016年第7期36卷 1528-1538页

作者：李云路薛梅王建龙曹端林马忠亮中北大学化工与环境学院太原030051

多硝基呋咱类含能化合物在含能材料领域的相关研究中十分活跃,已取得了许多重要进展.参考近三年来的研究成果,从分子结构出发,按照单呋咱、桥连二呋咱和其他呋咱化合物分类,综述了多硝基呋咱类含能化合物在合成方面的研究进展,并简要介... 详细信息

多硝基呋咱类含能化合物在含能材料领域的相关研究中十分活跃,已取得了许多重要进展.参考近三年来的研究成果,从分子结构出发,按照单呋咱、桥连二呋咱和其他呋咱化合物分类,综述了多硝基呋咱类含能化合物在合成方面的研究进展,并简要介绍了一些重要的多硝基呋咱化合物的性能及主要应用.

关键词：含能化合物多硝基呋咱合成方法

钢箱梁结构在爆炸冲击波作用下局部破坏影响因素试验研究

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振动与冲击 2018年第24期37卷 229-236页

作者：刘亚玲刘玉存耿少波王万月薛建英刘兰中北大学理学院太原030051 中北大学化工与环境学院太原030051

选用工程中常见的单箱双室和单箱三室截面形式,按照相似理论设计制作了14个缩尺比例为1∶10的钢箱梁试验模型,在一定的药量和爆炸距离下,通过改变钢箱梁试验模型的高度、顶板厚度、U肋的间距和厚度、横隔板及纵板的间距和厚度等结构参数... 详细信息

选用工程中常见的单箱双室和单箱三室截面形式,按照相似理论设计制作了14个缩尺比例为1∶10的钢箱梁试验模型,在一定的药量和爆炸距离下,通过改变钢箱梁试验模型的高度、顶板厚度、U肋的间距和厚度、横隔板及纵板的间距和厚度等结构参数,对其进行了近距离爆炸的破坏性试验。试验表明:超压值的大小与钢箱梁顶板的破坏状态有关;运用能量法可以很好的预测钢箱梁结构顶板的塑性变形值及顶板破损状态和破损的程度;破坏状态与破坏程度是一个多参数共同影响的综合结果,顶板厚度、U肋、横隔板间距等参数可以提高钢箱梁顶板的抗爆能力,尤其是U肋的约束作用尤为显著,破坏程度的降低幅度达到80%以上。

关键词：钢箱梁结构爆炸冲击局部破坏结构参数试验研究

合成黑索今中副产物3,5-二硝基-1-氧-3,5-二氮杂环己烷的晶体结构及热分解动力学（英文）

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物理化学学报 2015年第11期31卷 2049-2056页

作者：李静陈丽珍王建龙兰贯超侯欢李满中北大学化工与环境学院太原030051

直接法硝解乌洛托品制备黑索今的过程中合成了一种新型的环形副产物,采用硅胶柱层析法分离得到3,5-二硝基-1-氧-3,5-二氮杂环己烷,洗脱剂为:丙酮/二氯甲烷,梯度洗脱.以丙酮为溶剂培养得到了3,5-二硝基-1-氧-3,5-二氮杂环己烷单晶,用元... 详细信息

直接法硝解乌洛托品制备黑索今的过程中合成了一种新型的环形副产物,采用硅胶柱层析法分离得到3,5-二硝基-1-氧-3,5-二氮杂环己烷,洗脱剂为:丙酮/二氯甲烷,梯度洗脱.以丙酮为溶剂培养得到了3,5-二硝基-1-氧-3,5-二氮杂环己烷单晶,用元素分析、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、核磁共振氢谱(NMR)以及质谱(MS)对其结构进行了表征,用X射线单晶衍射仪测定了其晶体结构.结果表明,晶体C3H6N4O5分子量为178.12,属于单斜晶系,空间群P121/n1,晶胞参数:a=0.58128(13)nm,b=1.72389(14)nm,c=0.71072(6)nm,β=112.056°,V=0.66006(16)nm3,Z=4,DC=1.792 g cm–3,μ=0.17 mm–1,F(000)=368.0,最终偏差因子R=0.0397.用同步热分析仪技术研究了3,5-二硝基-1-氧-3,5-二氮杂环己烷的热行为,DSC曲线上在383.15和519.05 K分别有一个尖锐的熔化吸热峰和分解放热峰.另外,根据Kissinger方程及Flynn-Wall-Ozawa方程和不同升温速率下的TG曲线计算得到了该化合物的热分解动力学参数(活化能和指前因子),利用Coats-Redfern法研究了该物质的热分解机理.结果表明:3,5-二硝基-1-氧-3,5-二氮杂环己烷是一种低熔点、热稳定性好的化合物.Kissinger方程计算其活化能为212.32 k J mol–1,指前因子为6.20×1020 s–1,Flynn-Wall-Ozawa方程计算其活化能为210.39 k J mol–1,该物质的热分解动力学方程为G(α)=(1–α)–1–1,反应级数为2.

关键词：黑索今 3,5-二硝基-1-氧-3,5-二氮杂环己烷晶体结构热分解动力学表观活化能机理

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4-硝基吡唑的一锅两步法合成及其晶体结构

含能材料 2018年第5期26卷 404-409页

作者：李永祥党鑫曹端林柴笑笑中北大学化工与环境学院山西太原030051

以吡唑为原料,在98%发烟硝酸/20%发烟硫酸体系下通过一锅两步法合成了4-硝基吡唑(4-NP),采用红外光谱、核磁共振波谱、高分辨质谱、元素分析等手段对目标产物进行了结构表征。用X-射线单晶衍射仪测定了其单晶结构。研究了物料比、反应... 详细信息

以吡唑为原料,在98%发烟硝酸/20%发烟硫酸体系下通过一锅两步法合成了4-硝基吡唑(4-NP),采用红外光谱、核磁共振波谱、高分辨质谱、元素分析等手段对目标产物进行了结构表征。用X-射线单晶衍射仪测定了其单晶结构。研究了物料比、反应温度、反应时间对产品收率的影响。结果表明,较佳的合成工艺为:n(发烟硝酸)∶n(发烟硫酸)∶n(浓硫酸)∶n(吡唑)=1.5∶3∶2.1∶1,反应温度为50℃,反应时间1.5 h,收率最高为85%。4-NP的单晶结构属于三斜晶系,空间群为P-1,晶胞参数为a=8.0329(11)?,b=9.6305(8)?,c=9.9036(8)?,α=74.393(7)°,β=81.560(9)°,γ=83.196(9)°,V=727.40(13)?~3,Z=6,ρ=1.549 mg·mm^(-3),μ=0.132 mm^(-1),F(000)=348。

关键词： 4-硝基吡唑一锅两步法硝化晶体结构

一步造粒法制备RDX/PMMA微球及其性能表征

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固体火箭技术 2018年第1期41卷 67-72页

作者：贾新磊侯聪花王晶禹谭迎新张园萍中北大学化工与环境学院太原030051

以环三亚甲基三硝胺(RDX)为主体炸药,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为粘接剂,采用超声辅助一步造粒技术,制备了RDX/PMMA微球。利用分子动力学(MD)模拟,对PMMA可作为RDX包覆材料的可行性进行了分析,并用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)... 详细信息

以环三亚甲基三硝胺(RDX)为主体炸药,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为粘接剂,采用超声辅助一步造粒技术,制备了RDX/PMMA微球。利用分子动力学(MD)模拟,对PMMA可作为RDX包覆材料的可行性进行了分析,并用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换近红外(FT-IR)和差示扫描量热仪(DSC)对粒子进行性能表征,通过撞击感度对微球的安全性能进行测试。通过模拟,结合能ERDX&PMMA(610.69 k J/mol)>ERDX&F2602(499.93 k J/mol),即PMMA与RDX分子间作用力较强,相容性更好,可作为包覆RDX的粘接剂,与实验结果一致;XRD和FT-IR分析显示RDX/PMMA晶型结构没有发生转变;由DSC分析,与原料RDX相比,RDX/PMMA微球的热爆炸临界温度由220.95℃增加到227.53℃,热稳定性有所改善;RDX/PMMA微球特性落高从22.4 cm上升到了38.6 cm,安全性能明显提高;该方法将普通包覆的工作时间缩短了2.5倍,工作效率明显改善。

关键词： RDX PMMA MD 一步造粒法热分解性能

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钯催化2-羟基苯基二茂铁乙烯的合成

有机化学 2015年第1期35卷 228-231页

作者：刘世娟马文兵郑志花马忠平曹端林中北大学化工与环境学院太原030051

以Pd为催化剂,实现二茂铁乙烯与邻碘(溴)苯酚化合物的交叉偶联,考察了钯催化剂种类、碱的种类、溶剂等因素对反应的影响.结果表明,在PdCl2(dppf)为催化剂,用量为5 mol%,Cs2CO3为碱,CH3CN为溶剂的条件下,可高效率高产率地得到一系列邻羟... 详细信息

以Pd为催化剂,实现二茂铁乙烯与邻碘(溴)苯酚化合物的交叉偶联,考察了钯催化剂种类、碱的种类、溶剂等因素对反应的影响.结果表明,在PdCl2(dppf)为催化剂,用量为5 mol%,Cs2CO3为碱,CH3CN为溶剂的条件下,可高效率高产率地得到一系列邻羟基二茂铁茋类化合物.

关键词： Heck偶联反应二茂铁乙烯邻碘(溴)苯酚钯催化

FOX-7团簇中分子间相互作用对其裂解影响的量子化学研究

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含能材料 2018年第3期26卷 218-222页

作者：李小东徐哲燕翔刘磊王恒王晶禹中北大学化工与环境学院山西太原030051

采用色散校正密度泛函理论的RI-B2PLYP-D3和PW6B95-D3方法得到了1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的四种气相团簇,以此模拟FOX-7分子在晶体结构中的存在状态。绘制了团簇形成过程中各分子相邻处的电子密度差图,从电子密度变化的角度解... 详细信息

采用色散校正密度泛函理论的RI-B2PLYP-D3和PW6B95-D3方法得到了1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的四种气相团簇,以此模拟FOX-7分子在晶体结构中的存在状态。绘制了团簇形成过程中各分子相邻处的电子密度差图,从电子密度变化的角度解释了分子间相互作用的形成及来源,研究了凝聚相FOX-7分子间相互作用对FOX-7裂解机理的影响。结果表明,FOX-7团簇中分子间相互作用源于电子偏移形成的部分分子间共享电子,分子间相互作用形成的同时也使部分分子内的化学键被弱化,致使FOX-7的裂解通道发生改变。采用PW6B95-D3理论时,分子间相互作用使各团簇中FOX-7的C—NO_2键裂解活化能比单分子状态时普遍降低。不同团簇中分子间相互作用力角度不同,硝基异构反应的过程有所变化,与单分子FOX-7相比,团簇Ⅱ硝基异构通道的活化能下降了210.9 k J·mol^(-1),而团簇Ⅳ硝基异构通道的活化能升高了39.4 k J·mol^(-1)。

关键词： 1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7) 裂解团簇分子间相互作用电子密度差

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丙烯酸酯橡胶对CL-20的包覆降感及改性

火炸药学报 2017年第1期40卷 34-39页

作者：邢江涛徐文峥王晶禹申锦涛中北大学化工与环境学院山西太原030051

以六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为主体炸药、分别以3种类型丙烯酸酯橡胶(ACM)(AR-71、AR-12、AR-14)和Estane 5703为黏结剂、以己二酸二辛酯(DOA)为增塑剂,进行分子动力学(MD)模拟。采用溶液-水悬浮法制备了6种CL-20基PBX,采用FE-SEM、... 详细信息

以六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为主体炸药、分别以3种类型丙烯酸酯橡胶(ACM)(AR-71、AR-12、AR-14)和Estane 5703为黏结剂、以己二酸二辛酯(DOA)为增塑剂,进行分子动力学(MD)模拟。采用溶液-水悬浮法制备了6种CL-20基PBX,采用FE-SEM、XRD、DSC对其进行表征,并测试了其撞击感度。结果表明,ACM和增塑剂包覆在CL-20晶体表面,颗粒呈球形或椭球形,包覆后CL-20晶型仍为ε型。AR-71包覆的CL-20热安定性最好,热爆炸临界温度比Estane5703包覆的CL-20高2.07℃,同时在3种ACM包覆CL-20体系中,CL-20/AR-71体系的热安定性优于CL-20/AR-12和CL-20/AR-14。AR-71对CL-20降感起到很好的作用。增塑剂的引入有效改善了CL-20/AR-71和CL-20/Estane 5703复合粒子的热稳定性。其中CL-20/AR-71/DOA体系的热稳定性和热安全性最好,同时增塑剂也使CL-20/AR-71和CL-20/Estane5703复合粒子的机械感度降低。

关键词：丙烯酸酯橡胶:ACM CL-20 PBX 包覆降感热分析己二酸二辛酯

RDX基超细球形包覆粒子的制备及热性能表征

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固体火箭技术 2015年第3期38卷 383-386页

作者：石晓峰李小东王晶禹冀威中北大学化工与环境学院太原030051

为改善RDX的安全性能,用一种HP-1高分子材料作为包覆剂,采用喷雾干燥技术制备了RDX/HP-1超细包覆球形粒子,RDX与HP-1质量比为98∶2。利用SEM和XRD对RDX原料及RDX/HP-1进行了表征。同时,对两者的热分解性能与撞击感度进行了对比。结果表... 详细信息

为改善RDX的安全性能,用一种HP-1高分子材料作为包覆剂,采用喷雾干燥技术制备了RDX/HP-1超细包覆球形粒子,RDX与HP-1质量比为98∶2。利用SEM和XRD对RDX原料及RDX/HP-1进行了表征。同时,对两者的热分解性能与撞击感度进行了对比。结果表明,改性后的RDX/HP-1颗粒为规则的球形,粒度约0.3-3μm,形貌及粒度明显优于RDX原料,晶型与原料相同。RDX/HP-1的活化能与热爆炸临界温度分别为191.9 kJ/mol和237.2℃,RDX原料的活化能与热爆炸临界温度分别为174.0 kJ/mol和236.0℃,RDX/HP-1与RDX原料的等动力学点温度为235.1℃。RDX/HP-1的真空安定性优于RDX原料。RDX/HP-1与RDX原料的特性落高分别为61.5、20.6 cm。

关键词： RDX 喷雾干燥球形化热安定性撞击感度