4,4′,5,5′-四硝基-2,2′-联咪唑N-氨基衍生物的合成及性能

李亚南, 陈 涛, 胡建建, 常 佩, 王 彬, 张红武, 王伯周

(西安近代化学研究所, 氟氮化工资源高效开发与利用国家重点实验室, 陕西 西安 710065)

1 引 言

含能材料是武器系统的动力源和威力源，未来战争模式和作战环境的多样性、复杂性、不确定性等特点，对新型武器系统的战场适应性提出更加严苛和特殊的要求，因此，弹药装药对新型含能材料的爆轰性能和安全性能也提出更高的要求，然而目前具有实际应用价值的单质含能材料依然屈指可数，大范围使用的仍是2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷(RDX)、1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷(HMX)等材料。国内外研究者致力于设计、研发出能量密度高、热稳定性好、安全性能优的新型高能量密度化合物，近来多硝基氮杂芳环化合物成为含能材料研发领域的热点，此类化合物往往能形成类苯结构的共轭离域体系，是一类撞击和摩擦感度低、热分解温度高、爆轰性能良好的单质含能材料[1-3]，其中4,4′,5,5′-四硝基-2,2′-联咪唑(TNBI)是该类化合物的一个典型代表，TNBI 质量密度为1.80 g·cm-3，热分解温度高达290 ℃，爆速为7.840 km·s-1，爆压为27.6 GPa，生成热为232 kJ·mol-1[4]，随后，研究者对TNBI 的分子结构、性能及含能离子盐衍生物等进行大量的研究工作[5-9]。由于TNBI 分子中的亚氨基结构及邻位硝基的强吸电子性效应，使TNBI 存在较强酸性，严重限制了进一步应用，影响长储稳定性。理论及实验的研究结果表明，通过向化合物分子的亚氨基部位引入氨基，不但可降低化合物酸性，提高长储稳定性，还可增加化合物的氮含量，改善爆轰能量水平[10-14]。……