论文部分内容阅读
激光起爆技术是近年来发展迅速的一种新型起爆技术,相对于传统的常规起爆技术,它有效地避免了静电、电磁波等干扰,更加安全可靠。寻找一类对激光刺激敏感,而对外界环境刺激(包括机械刺激、热、静电刺激等)钝感的激光药剂对于药剂的安全生产和在激光起爆技术中的应用都具有重大意义。本文合成得到了5种吡唑四嗪类化合物,以其为离子,合成了相应的高氯酸盐;以其为配体,合成了以钴、镍、铜、铁为中心金属的高氯酸配合物,并进行了各项表征,测试了配合物的激光感度及其它各项性能,寻找得到了一类对机械钝感而对激光相对敏感的含能配合物。主要的研究内容和得到的研究成果如下:(1)以三氨基胍盐酸盐和乙酰丙酮为起始原料经过两步反应合成得到3,6-双(3,5-二甲基吡唑-1-基)-1,2,4,5-四嗪(BT)并可进一步通过取代反应合成3,6-二(吡唑-1-基)-1,2,4,5-四嗪,将BT、二吡唑基四嗪分别与氨基脲、3,4-二氨基-1,2,4-三唑(DATr)和3-肼基-4-氨基-1,2,4-三唑(HATr)的盐酸盐反应得到5种单取代的吡唑四嗪类含能化合物,继而制备得到了其高氯酸盐,采用溶剂挥发法培养了它们的晶体,首次获得了6种未曾报道过的化合物晶体结构,并采用元素分析(EA)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、质谱(MS)等方法进行了表征;通过差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TG)测试了这些化合物的热分解性能。(2)以上述得到的5种吡唑四嗪类化合物作为配体合成得到了以钴、镍、铜、铁为中心金属离子、高氯酸根为外界的4个系列的含能配合物,通过元素分析、FT-IR、质谱和紫外-可见-近红外光谱等表征手段对所有含能配合物进行了表征,确定了配合物的分子组成及结构。(3)运用DSC对含能配合物进行了热分解性能及非等温动力学研究,所有配合物的第一分解峰温度均在200℃左右,具有较好的热稳定性;在5种铁的配合物中,[Fe(DSTz)3](ClO4)2具有最大的活化能,这说明其在受热分解过程中最稳定。活化能最小的是[Fe(PHTz)3](ClO4)2和[Fe(DHTz)3](ClO4)2,而这两种配合物的激光感度也是最高的,说明它们的激光起爆机理应为热起爆。(4)为了评价含能配合物的应用性能,测试了所有配合物的摩擦感度和静电感度,对5种铁的配合物进行了撞击感度测试,结果表明几乎所有配合物对环境刺激都比较钝感,其中铜配合物的摩擦和静电感度均高于其它系列的配合物;铁的配合物对摩擦和静电刺激非常钝感,撞击感度与炸药相当。(5)采用紫外-可见-近红外光谱对5种铁的配合物进行了光谱分析,得到了各配合物在200~1200nm波段的吸收强度;利用搭建的激光感度测试系统对铁的配合物进行了激光感度测试,所用激光器产生的是808 nm的单脉冲激光,测试结果表明[Fe(PHTz)3](ClO4)2和[Fe(DHTz)3](ClO4)2具有优良的激光感度,最小激光起爆能量分别为18和30 mJ,由于本文所用测试系统为敞开式系统,所以在密闭式的标准测试系统中,其激光感度应会有大幅提升,并且测试结果与各配合物对808 nm波长激光的吸收强度呈明显正相关,也说明这类配合物的激光起爆机理应为热起爆。配合物[Fe(PHTz)3](ClO4)2和[Fe(DHTz)3](ClO4)2激光感度优良,并且对撞击、摩擦、静电等外界刺激均比较钝感,兼顾了可靠性与安全性,是性能优良的钝感激光药剂候选物。