本文選題：二茂鐵類燃速催化劑 + 富氮含能離子化合物�。� 參考：《陜西師范大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：二茂鐵類化合物因具有優(yōu)異的燃速調(diào)節(jié)功能,已成為目前復(fù)合推進(jìn)劑尤其是高氯酸銨／鋁／端羥基聚丁二烯(AP/Al/HTPB)推進(jìn)劑使用最多的一類燃速催化劑,已被廣泛應(yīng)用于各種軍用中、遠(yuǎn)程導(dǎo)彈推進(jìn)系統(tǒng)中。目前,商品化的二茂鐵類燃速催化劑(正丁基二茂鐵(NBF)、叔丁基二茂鐵(TBF)、2,2-雙(乙基二茂鐵基)丙烷(Catocene)(卡托辛)、辛基二茂鐵以及雙乙基二茂鐵基甲烷(Hycat 6D))雖然可以大幅度提高丁羥等推進(jìn)劑的燃速,但是它們?cè)趹?yīng)用中存在易遷移、易揮發(fā)等缺陷。因此研制新型催化性能和熱穩(wěn)定性高、電化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、遷移性低等各方面性能完美結(jié)合的二茂鐵類燃速催化劑成為目前最為迫切的任務(wù)。本文將富氮含能離子化合物所具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)(蒸汽壓、揮發(fā)性和遷移性較低,生成焓高,污染小)引入到二茂鐵及其衍生物中,設(shè)計(jì)并合成一系列新型二茂鐵唑類富氮含能離子化合物,有望解決現(xiàn)有二茂鐵類燃速催化劑存在的問(wèn)題。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)以不同烷基鏈(n=1-4)的二茂鐵甲基烷基咪唑／三氮唑碘化物和硝酸銀、苦味酸鈉,以及1,1,3,3-四氰根丙烯酸鉀、1,1,2,3,3.五氰根丙烯酸吡啶、1,1,2,5,6,6-六氰根-3,4-二氮己二烯四乙基銨為原料,設(shè)計(jì)并合成了21種二茂鐵唑類富氮含能離子化合物。合成過(guò)程均選用對(duì)環(huán)境友好且成本低的水為溶劑或者加上極少量的甲醇,反應(yīng)條件為常溫常壓,且合成步驟簡(jiǎn)單、易于分離提純,產(chǎn)率較高。并通過(guò)1H NMR和13C NMR,EA,X-射線單晶衍射,FT-IR, UV/Vis,熔點(diǎn)測(cè)定等技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了表征,確定了其組成和結(jié)構(gòu)。(2)采用TG/DSC技術(shù)評(píng)價(jià)了化合物1·H20-21的熱穩(wěn)定性,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：化合物1·H2O-8的熱分解峰溫172.2℃,化合物9-16的熱分解峰溫205.4℃,而NBF的熱分解峰溫為64.2℃。因此,化合物1·H20-21的熱穩(wěn)定性均比相同條件下NBF的高。且咪唑環(huán)上連有不同長(zhǎng)度的烷基鏈時(shí)幾乎沒(méi)有對(duì)其熱穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。(3)通過(guò)循環(huán)伏安法測(cè)試了化合物1·H20-21的電化學(xué)性,研究發(fā)現(xiàn),化合物1·H20-21的Ep1尼為578-649mV,均比相同條件下NBF (394 mV), TBF (378 mV)和卡托辛(347 mV)的電位值高近200 mV,具有較好的準(zhǔn)可逆性,抗氧化能力比中性的二茂鐵類化合物更加顯著。(4)研究了部分化合物(3,4,5,14和19)以及卡托辛的遷移性,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),該五種化合物在70—的條件下存放7天后的總遷移百分含量分別為2.77%、2.82%、2.85%、2.68%和0.95%,而相同條件下卡托辛的總遷移百分含量為32.86%�？梢�(jiàn),該類化合物具有較低的遷移性,且遷移趨勢(shì)隨著分子量的增大而減小,隨著咪唑環(huán)上連有的取代基烷基鏈長(zhǎng)度的增加而增大。(5)采用DSC技術(shù)評(píng)價(jià)了化合物1·H20-21以及NBF對(duì)固體推進(jìn)劑主組份高氯酸銨(AP)、黑索金(RDX)以及奧克托金(HMX)熱分解時(shí)的燃燒催化作用,研究結(jié)果表明,于AP中添加最佳質(zhì)量百分含量(4wt.%和5wt.%)化合物1·H20-21的一種時(shí),其高溫分解峰和低溫分解峰均發(fā)生了顯著的變化：429.3℃處AP的吸熱峰消失,而在340.5-365.9℃出現(xiàn)了一個(gè)新的放熱峰(向低溫方向移動(dòng)了63.4-88.8℃),放熱量為-1042.9 J·g-1至-2164.0 J·g-1,而當(dāng)在AP中添加4wt.%和5wt.%的NBF時(shí),放熱量分別為-643.6 J·g-1和-233.0 J·g-1�？梢�(jiàn),化合物1·H20-21對(duì)AP的燃燒催化效果比相同條件下NBF的更加顯著。此外,除化合物7外的其它化合物對(duì)固體推進(jìn)劑主組份RDX也有較為明顯的燃燒催化作用,大部分化合物對(duì)HMX也有一定的燃燒催化能力。綜上所述,本文合成的21種二茂鐵唑類富氮含能離子化合物對(duì)固體推進(jìn)劑主組份熱分解時(shí)具有顯著的燃速催化功能,同時(shí)具有遷移性低,熱穩(wěn)定性高以及抗氧化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),滿足商品化燃速催化劑的基本要求,可解決目前商品化二茂鐵類燃速催化劑存在的問(wèn)題。具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:In this paper , the most urgent task is to design and synthesize a series of new types of iron - rich energetic ionic compounds with high catalytic performance and low cost . ( 3 ) The electrochemical properties of compound 1 路 H2O - 21 were tested by cyclic voltammetry . The results showed that the total migration percentage of compound 1 路 H 2O - 21 was 578 - 649mV , which was 2.77 % , 2.82 % , 2.85 % , 2.68 % and 0.95 % , respectively . ( 5 ) The catalytic effect of compound 1 路 H 2O - 21 and NBF on the thermal decomposition of solid propellant primary component RDX was evaluated by DSC . The results showed that the high temperature decomposition peak and low temperature decomposition peak were significantly changed when adding 4 wt . % and 5 wt . % NBF at 340.5 - 365.9 鈩，

本文編號(hào)：1820352