四唑-三硝基苯类新型含能材料合成方法研究

获得新型高能低感单质炸药一直是含能材料的研究重点，四唑多氮类化合物近年来引起了人们的广泛关注。研究表明，四唑多氮化合物具有高生成焓、热稳定好等综合性能优良的特性，但是由于四唑多氮化合物的密度较低，使四唑多氮类化合物的能量较低，使其达不到实际应用的要求。因此本项目提出对四唑高氮化合物进行适当的修饰，达到提高密度和能量的目的。拟选取四唑类高氮化合物为起始原料，通过四唑多氮化合物环上氢原子与三氯三硝基苯上的三个氯原子发生完全缩合反应规律的研究，得到结构更加紧凑的四唑-三硝基苯类新型单质炸药分子，从而达到提高分子密度和能量的目的。通过本项目的研究，期望获得至少一种综合性能优良的四唑高氮多硝基苯新化合物，为先进常规武器用低感高能炸药或固体推进剂的研制提供技术基础。

通过该项目的研究，掌握了TCTNB、TETNB与四唑或三唑化合物的反应特性，获得了四唑直接取代硝基苯上氯原子或乙氧基的反应规律；探索了原位生成四唑多硝基化合物的方法，获得了TCTNB中氯原子容易水解生成羟基的反应规律，并且与金属离子容易反应生成金属盐的形式存在。合成了四种新型含能化合物，四唑二取代的含能化合物：1,3-四唑基-5-乙氧基三硝基苯（DAZTNB）；1,3,5-三(1H-1,2,4-三唑基)-2,4,6-三硝基苯含能化合物（TZTNB），三唑-三硝基并环化合物（TATNA）和三唑含氧高能化合物（BTzO）。探索了在三硝基苯上原位关环生成四唑的反应规律，获得了四唑关环的路线和方法。采用核磁氢谱、核磁碳谱、核磁质谱、红外、四园单晶、DSC等对化合物的分子结构和性能进行了表征。用在线红外技术对TZTNB的反应机理进行了验证，并测试和计算了该化合物的热性能、感度性能、爆轰性能等，总体上完成了预期的研究内容和研究目标。