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含能材料的发展趋势是向着高密度、高能低感的方向发展。一个氧化呋咱基代替一个硝基,可以使含能材料密度提高,爆速增加,苯并氧化呋咱类化合物作为炸药所具有的这些优良特性引起了人们的高度兴趣。近年来这方面的研究已取得重大突破。 但我们也知道,象BTF这样的苯并三氧化呋咱又存在一个感度较高,使用不太安全的问题。所以我们对氨基硝基苯并氧化呋咱这类炸药更为关注,因为氨基的推电子效应使C-NO2键能增强,且氨基的氢原子与硝基的氧原子间形成强的分子内和分子间氢键,更增强了分子的稳定性,所以它们可能获得优良的热安定性和较低的感度。本文主要做了以下工作: (1)合成了氨基硝基苯并二氧化呋咱,这个化合物在国内尚未见报道,国外研究它的资料也很少。美国称其为CL-18。它的分子结构介于TATB和BTF之间,有TATB分子中的硝基和氨基,也有BTF分子中的氧化呋咱基团。结构决定性能,所以它可能也兼具TATB低感和BTF高能的优良特性。参照美国的专利文献,以3,5-二硝基苯甲酸为原料,经Schmidt反应,硝化、叠氮化、脱氮四步反应合成出了CL-18。 (2)通过红外、质谱、元素分析、核磁等手段确定了中间体和产品CL-18的分子结构。用X-射线光电子能谱仪测定了CL-18氮、氧两元素的光电子能谱,获得了结合能的数据。 (3)测定了CL-18的溶解度、晶体形貌等物理性能。对CL-18的热性能进行了分析(包括常压热失重(100℃、48h)、5秒爆发点、DSC等)。在DTA仪上分别以5、10、20、40K.min-1的升温速度对CL-18进行了热分解唯象动力学研究,数据用kissinger和Ozawa法处理,求出了热分解活化能E和指前因子A。 (4)合成了DATB,讨论了超细DATB作为钝感传爆药和起爆药的可能性。并做成了两种配方的炸药:①CL-18:TATB:F2311=50:48:2;②CL-18:DATB:F2311=30:68:2。其中CL-18和DATB是自己合成的,TATB是从生产线上取得。 (5)对CL-18单质做了撞击感度、摩擦感度和静电火花感度实验,结论是CL-18单质样品的撞击感度和特屈尔近似。把CL-18细化后与F2311做成造型粉(CL-18:F2311=98.5:1.5),对此造型粉做了冲击片起爆实验,研究了它在冲击片雷管中使用的可行性。 (6)从均三氯苯出发,设计经硝化、氨化、叠氮化和脱氮四步合成4,6-二氨基-5-硝基苯并氧化呋咱,这是未见文献报道的新化合物,不过由于时间关系,我们只得到氨化这一步的中间产物即3,5-二氨基-2,4-二硝基氯苯,这也是个未见文献报道的新化合物。 (7)在DFT-B3LYP/6-31G**水平下对CL-18的分子几何和红外光谱进行了理论研究。