亞甲基橋聯(lián)咪唑類含能離子鹽的合成及性能研究.pdf

1、含能離子鹽是一類新型的含能材料，與傳統(tǒng)炸藥如三硝基甲苯（TNT）、三亞甲基三硝胺（RDX）和環(huán)四亞甲基四硝胺（HMX）等相比，具有蒸汽壓低、環(huán)境友好、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，并且對(duì)摩擦、撞擊、靜電等外界刺激鈍感，在新型炸藥和綠色雙組元推進(jìn)劑中都展現(xiàn)出巨大的研究?jī)r(jià)值和實(shí)際應(yīng)用潛力。
　　咪唑類含能離子鹽是一種重要的含能離子鹽，通過咪唑陽離子與大量不同的含能陰離子配對(duì)形成。與陰離子的結(jié)構(gòu)多樣性比較，咪唑陽離子的結(jié)構(gòu)變化相對(duì)有限，并且在咪唑陽

2、離子環(huán)上或其側(cè)鏈上缺乏硝基等含能基團(tuán)，從而限制了該類離子鹽的爆轟性能。本文以咪唑或2-甲基咪唑?yàn)樵希寮淄闉闃蚵?lián)試劑合成了橋聯(lián)咪唑類化合物N,Nˊ-亞甲基二咪唑(1)和N,Nˊ-亞甲基二（2-甲基咪唑）(2)，以2-氯乙醇為季銨化試劑分別與化合物1和2反應(yīng)合成得到橋聯(lián)羥乙基咪唑類氯鹽3,3ˊ-亞甲基二（1-羥乙基咪唑）雙氯鹽(3)和3,3ˊ-亞甲基-二（2-甲基-1-羥乙基咪唑）雙氯鹽(4)，后兩者通過硝化反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)成功合成了

3、一系列甲基橋聯(lián)咪唑類含能離子鹽（5、6、9a～9c和10a～10d）。所有化合物采用UV-Vis、FT-IR、ESI-MS、元素分析、1H NMR和13C NMR等對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征確認(rèn)。對(duì)所合成的亞甲基橋聯(lián)咪唑類含能離子鹽進(jìn)行了吸濕性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示出化合物3,3ˊ-亞甲基-二（1-硝酰氧乙基咪唑）雙硝酸鹽(5)和3,3ˊ-亞甲基-二（2-甲基-1-硝酰氧乙基咪唑）雙硝酸鹽(6)具有較高的吸濕性，吸水率高達(dá)36％，其余化合物具有良好

4、的疏水性，吸水率不足2%。采用TGA對(duì)所合成的亞甲基橋聯(lián)咪唑類含能離子鹽進(jìn)行了熱分析，結(jié)果顯示合成的亞甲基橋聯(lián)咪唑類含能離子鹽分解溫度介于160～300℃之間，第一階段的分解溫度在200℃以上，展示出了良好的熱穩(wěn)定性。采用DSC對(duì)所合成的亞甲基橋聯(lián)咪唑類含能離子鹽進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果顯示結(jié)果顯示化合物3,3ˊ-亞甲基-二（1-硝酰氧乙基咪唑）雙二硝酰胺鹽(9b)的熔點(diǎn)低于100℃，其余亞甲基橋聯(lián)咪唑類含能離子鹽熔點(diǎn)介于100～200℃之間。

5、運(yùn)用等鍵反應(yīng)結(jié)合Gaussian軟件計(jì)算了合成的亞甲基橋聯(lián)咪唑類含能離子鹽的密度、摩爾生成焓，并運(yùn)用Kamlet-Jacobs公式預(yù)測(cè)了所合成的亞甲基橋聯(lián)咪唑類含能離子鹽的爆速和爆壓等爆轟參數(shù)，所合成的含能離子化合物3,3ˊ-亞甲基-二（1-硝酰氧乙基咪唑）雙苦味酸鹽(9a)、3,3ˊ-亞甲基-二（1-硝酰氧乙基咪唑）雙（3,5-二硝基-1,2,4-三唑）鹽(9c)、3,3ˊ-亞甲基-二（2-甲基-1-硝酰氧乙基咪唑）雙（3,5-二硝基