1,3,3-三硝基氮杂环丁烷的热安全性

借助不同加热速率(β)的非等温DSC曲线离开基线的初始温度(T₀)、onset温度(T_e)和峰顶温度(T_p), Kissinger法和Ozawa法求得的热分解反应的表观活化能(E_k和E_O)和指前因子(A_k), Hu-Zhao-Gao方程ln β_i＝ln[A₀/(b_{e0 or p0}G(α))]＋   b_{e0 or p0}T_{ei or pi}求得的b_{e0 or p0}, Zhao-Hu-Gao方程ln β_i＝ln[A₀/((a_{e0 or p0}＋1)G(α))]＋(a_{e0 or p0}＋1) ln T_{ei or pi}求得的a_{e0 or p0}, 微热量法确定的比热容(C_p), 以及密度(ρ)、热导率(λ)和分解热(Q_d, 取爆热之半)数据, Zhang-Hu-Xie-Li公式、Hu-Yang-Liang-Xie公式、Hu-Zhao-Gao公式、Zhao-Hu-Gao公式、Smith方程、Friedman公式和Bruckman-Guillet公式, 计算了TNAZ在β→0时的T₀, T_e和T_p值(T₀₀, T_eo和T_p0)、热爆炸临界温度(T_be和T_bp)、绝热至爆时间(t_Tlad)、撞击感度50%落高(H₅₀)和热点起爆临界温度(T_cr), 得到了评价TNAZ热安全性的结果: T_SADT＝T_e0＝485.81 K, T_p0＝497.38 K, T_beo＝499.50 K, T_bp0＝513.45 K, t_Tlad＝8.90 s (n＝0), t_Tlad＝8.96 s (n＝1), t_Tlad＝9.01 s (n＝2), H₅₀＝28.88 cm, T_cr＝641.46 K (T_room＝293.15 K), T_cr＝658.89 K (T_room＝300 K), 表明: (1) TNAZ对热是稳定的; (2)撞击感度好于环三亚甲基三硝胺(RDX); (3)热点起爆临界温度高于RDX, 而界于1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)和六硝基茋(HNS)之间.     

N-异丙基丙烯酰胺温度敏感性水凝胶相转变动力学研究及其应用

 研究指出表观二级动力学方程可以很好地描述N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的溶胀和消溶胀动力学.即溶胀动力学方程为dR/dt=k₁(R_e-R)²,消溶胀动力学方程为-dR/dt=k_c(R-R_e)².把这种水凝胶用于分离高分子水溶液时可引入“单位溶张比分离循环的合理时耗”这样一个参量.它根据溶胀和消溶胀过程中的起始溶胀比、平衡溶胀比、表观溶胀动力学常数和表观消溶胀动力学常数求出.具体公式为△t₁(T_s,T_c)=2/[R_c(T_s)-R₀(T_s)]²k_s(T_s)+15/[R₀(T_c)- R_s(T_c)]²k_c(T_c)^1/2在理想情况下,分离过程的“总合理时耗”与△t_1成正比,比例系数为分离过程中的除水总量与干凝胶用量的比值,即△t_r=W_W/WG·△t₁.当根据二个动力学方程求得的总时耗计算值处于(0.9△t_r,1.1△t_r)范围内时,表明所选干凝胶用量和循环溶胀比区段均合适.     

BTATz-Pb复合物对双基和RDX-改性双基推进剂的热行为、非等温动力学及燃烧性能的影响

制备了含3,6-双(1-氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪(BTATz)铅复合物(LCBTATZ)的双基推进剂和改性双基推进剂. 采用热重-微商热重法(TG-DTG)及差示扫描量热法(DSC)研究了其热分解行为和非等温分解动力学并在此基础上评价了其热安全性. 结果表明, LCBTATz-DB复合物中在350-540 K之间只存在一个放热分解峰, LCBTATz-CMDB复合物中存在两个连续的放热分解峰在390-540 K温度范围内, 其机理方程分别为: f(α)=α^-1/2和f(α)=2(1-α)^3/2. 计算了热加速分解温度(T_SADT)、热爆炸临界温度(T_b)、热点火温度(T_TIT)和绝热至爆时间(t_Tlad),其值分别为: DB001复合物T_SADT=444.50 K, T_TITT=453.96 K, T_b=471.84 K; t_Tlad=39.36 s; CMDB100复合物, T_SADT=442.38 K, T_TITT=452.89 K,T_b=464.13 K,t_Tlad=21.3 s,并以此来评价化合物的热安全性. 考察了LCBTATz-DB以及LCBTATz-CMDB的燃烧性能, 结果表明LCBTATZ 是一种高效的双基燃烧催化剂, 在较大的压力范围内可以显著的提高燃速并且大幅度的降低压力指数. 对于双基推进剂在2-8 MPa压力范围内出现了明显的超燃速现象, 8-12 MPa出现了“麦撒”效应, 对于改性双基推进剂的压力指数降到0.18.     

HCF(X~1A’)+SO2反应的动力学研究

用激光光解-激光诱导荧光方法研究了室温下(T＝293 K) HCF(X^~1A^’)自由基与SO₂分子的反应动力学. 实验中HCF(X^~1A^’)自由基是由213 nm激光光解HCFBr₂产生的, 用激光诱导荧光(LIF)检测HCF(X^~1A^’)自由基的相对浓度随着反应时间的变化, 得到此反应的二级反应速率常数为: k＝(1.81±0.15)×10^－12 cm³•molecule^－1•s^－1, 体系总压为1862 Pa. 高精度理论计算表明, HCF(X^~1A^’)和SO₂分子反应的机理是典型的加成-消除反应. 我们运用RRKM-TST理论计算了此二级反应速率常数的温度效应和压力效应, 计算结果和室温下测定的二级反应速率常数符合得较好.     

基于半夹心Cp*Rh单元的超分子桥环和螺环化合物的构筑策略

桥环和螺环化合物是有机化学中常用的概念而在其他领域鲜有提及。在本研究中,我们将桥环和螺环的概念拓展至超分子化学领域中并提出了相应的构筑策略。在刚性直线型配体中引入额外的螯合位点,通过配位驱动、分步组装的方法合成了复杂的3个有机金属超分子桥环化合物[(Cp*Rh)₆(μ-η²-η²-C₂O₄)₂(μ-C₂O₄)(L^A)₂](OTf)₆(1)、[(Cp*Rh)₆(dhbq)₂(pyrazine)(L^A)₂](OTf)₈(2)和[(Cp*Rh)₆(tpphz)₂(bpea)(L^A)₂](OTf)₁₂(3),以及一个超分子螺环化合物(Cp*Rh)₁₂(bibzim)₃Ru (L^A)₃(L^B)₃](OTf)₁₀(PF₆)₄(4),其中L^A=3,3′-di (pyridin-4-yl)-2,2′-bipyridine,OTf^-=CF₃SO^3-,dhbq=2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone,tpphz=tetrapyrido[3,2-a∶2′,3′-c∶3″,2″-h∶2'',3''-j]phenazine,bpea=1,2-di (pyridin-4-yl) ethane,bibzim=2,2′-bisbenzimidazole,L^B=4,4′-di (pyridin-4-yl)-1,1′-biphenyl。并通过单晶X射线衍射的方法一一表征了它们的单晶结构。     

1,3,3-三硝基氮杂环丁烷在乙酸乙酯和N,N-二甲基甲酰胺中的溶解行为

在常压、298.15 K条件下, 用RD496-2000微热量仪分别测量了1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)在乙酸乙酯(EA)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的溶解焓. 得到了TNAZ在不同溶剂中的微分溶解热和积分溶解热. 建立了热量与溶质的量之间的关系式. 对TNAZ, 得到了在乙酸乙酯中描述溶解过程的动力学方程为dα/dt=10-7.26(1-α)0.88; 在N,N-二甲基甲酰胺中, 描述溶解过程的动力学方程为dα/dt=10-7.21(1-α)0.66.     

溴代烷烃与活性氮的反应发光研究

在流动余辉装置上, 利用N₂空心阴极放电制备活性氮, 研究了活性氮与溴代烷烃(CHBr₃、CH₂Br₂、C₂H₅Br、C₄H₉Br) 反应的化学发光.上述所有反应中, 在550～750 nm波段均观察到了较强的NBr (b¹Σ+→X³Σ^-)跃迁发射谱. 同时在活性氮与CHBr₃和CH₂Br₂的反应中, 在流动管下游还观察到了CN (A²π, B²π→X²Σ⁺)的发射谱. 验证性的实验表明, 激发态NBr (b¹Σ⁺)是由二步过程形成: N(⁴S)与溴代烷烃反应生成NBr (X³Σ^-), 再通过N₂ (A ³Σ_u⁺)分子能量转移到激发态NBr (b¹Σ⁺); 而激发态的CN是通过N(⁴S) + CBr→CN(A, B) + Br过程形成的.     

原子连接性指数与对镧系元素理化性质的预测

以原子为研究对象的原子连接性指数( ^mAt)被定义为：^mAt=Σ(E_i×E_j×E_k×…)^-0.5,E为价电子的能级值。其中：⁰At=Σ(E_i)^-0.5, ¹At=Σ     

2,2,2-三硝基乙基-N-硝基甲胺的热安全性

为评价2,2,2-三硝基乙基-N-硝基甲胺(TNMA)的热安全性, 得到计算TNMA热安全性参数用的基本数据, 用经验式估算了TNMA的比热容(C_p)和热导率(λ). 用键能贡献于生成热Q_f的加和法, 估算了TNMA的标准生成焓Δ_cH_m^θ(TNMA, s, 298.15 K). 用热力学公式计算了TNMA的标准燃烧焓ΔU_m^θ(TNMA, s, 298.15 K)和标准燃烧能Δ_cH_m^θ(TNMA, s, 298.15 K). 用Kamlet-Jacobs 公式估算了爆速、爆压和爆热. 用经验式估算了分解热(Q_d). 通过差示扫描量热(DSC)曲线和高灵敏度布鲁顿玻璃薄膜压力计测得的逸出气体标准体积(V_H)-时间(t)曲线, 得到了TNMA放热分解反应的动力学参数. 用上述基本数据得到了评价TNMA的热安全性参数: 自加速分解温度(T_SADT), 热爆炸临界温度(T_be0和T_bp0), 绝热至爆时间(t_TIad), 撞击感度50%落高(H₅₀), 热点起爆临界温度(T_cr), 被300 K环境包围的半厚和半径为1 m的无限大平板、无限长圆柱和球形TNMA的热感度概率密度函数S(T), 相应于S(T)-T关系曲线最大值的峰温(T_S(T)max), 安全度(SD), 临界热爆炸环境温度(T_acr)和热爆炸概率(P_TE). 结果表明: (1) TNMA有较好的热安全性和对热抵抗能力, 与环三亚甲基三硝胺(RDX)相比, TNMA易从热分解过渡到热爆炸; (2) 不同形状大药量TNMA 热安全性降低的次序为: 球>无限长圆柱>无限大平板; (3)TNMA有高的燃烧能、高的爆轰化学能(爆热)和接近环四亚甲基四硝胺(HMX)的爆炸性能, 其对冲击敏感, 冲击感度与季戊四醇四硝酸酯(PETN)和特屈尔接近, 可用作混合炸药主组分.     

离子液体微乳液合成纳米AgCl及AgCl/poly(MMA-co-St)杂化膜性能调控

在以离子液体氯化-1-十二烷基甲基咪唑(C₁₂mimCl)为表面活性剂,甲基丙烯酸甲酯(MMA)与苯乙烯(St)混合物为油相介质的反相微乳液中合成AgCl纳米粒子,进而采用微乳液原位聚合法制备AgCl/poly(MMA-co-St)杂化膜。通过紫外可见光谱和透射电镜分析了微乳液组成(油相介质组成和增容水量ω)对纳米AgCl粒子形貌的影响。结合扫描电镜和苯、环已烷的溶胀实验探讨了微乳液组成对杂化膜性能的调控作用。结果发现,微乳液油相介质中St/MMA体积比增大有利于在微乳液和杂化膜中获得更多纳米AgCl粒子,增加了杂化膜的苯平衡溶胀吸附量(A_∞,b)与苯/环已烷的平衡溶胀吸附选择性(α_s,b/c)。在St/MMA体积比为1：3时杂化膜的A_∞,b和α_s,b/c分别达到330mg·g^-1和19.21;但过多苯乙烯加入油相介质,其苯环中π键会破坏水核中AgCl粒子的稳定性而引起粒子团聚,从而降低了杂化膜的A_∞,b和α_s,b/c。反相微乳液中合成的纳米AgCl粒子量随ω增大而增多、粒径增大,杂化膜的A_∞,b和α_s,b/c随ω的增加而增大。但过高的ω导致微乳液中出现AgCl大粒子,从而引起杂化膜的A_∞,b和α_s,b/c下降。     

双核Cu(I)配合物的热分解非等温动力学

Thermal decomposition process of four benzimidazolyl-containing dicopper(Ⅰ) complexes: [Cu2(OCTB)](ClO4)2•1.5H2O(1), [Cu2 (NMOCTB)](ClO4)2•H2O(2), [Cu2(NBUOCTB)](ClO4)2(3), [Cu2(NBOCTB)](ClO4)2•H2O(4) and their kinetics were studied under the non-isothermal conditions by TG-DTG techniques. The non-isothermal kinetic data were analyzed by means of Achar and Coats-Redfern method respectively. The kinetic equation for the second step of the decomposition of complex (1) can be expressed as: dα/dt=A•exp(-E/RT) •(1-α), the mechanism of this reaction corresponds to "Coring and Growth" with n=1; while for the first step of complex (3) decomposition, dα/dt=A•exp(-E/RT)• (1-α)2, which corresponds to the mechanism of "the second-order chemical reaction".     

Algorism for the solution of the exponential integral in non-isothermal kinetics at linear heating

The solution of the exponential integral at linear heating for the general case that the activation energy linearly depends on temperature according toE(T)=E ₀+RBT is

Dissolution Properties of 2-(Dinitromethylene)-5-methyl-1,3-diazacyclopentane in Dimethyl Sulfoxide and N-Methyl Pyrrolidone

The molar enthalpies of dissolution for 2-(dinitromethylene)-5-methyl-1,3-diazacyclopentane(DNMDZ) in dimethyl sulfoxide(DMSO) and N-methyl pyrrolidone(NMP) were measured using an RD496-2000 Calvet microcalorimeter at 298.15 K under atmospheric pressure. Empirical formulae for the calculation of the molar enthalpies of dissolution(Δ_dissH) were obtained from the experimental data of the dissolution processes of DNMDZ in DMSO or NMP. The relationships between the rate constant(k) and the molality(b) and between the reaction order(n) and the molality(b) were determined. The corresponding kinetic equations describing the two dissolution processes were dα/dt=10^-2.16(1-α)^1.01 for the dissolution of DNMDZ in DMSO, and dα/dt=10^-2.02(1-α)^0.85 for the dissolution of DNMDZ in NMP, respectively.     

3,6-双(1-氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪银盐的热分解反应动力学及热安全性

利用两步合成法,得到标题化合物3,6-双(1-氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪(BTATz)银盐（Ag2(BTATz)·2H2O）,并用元素分析、X荧光和红外光谱分析对其进行了结构表征。 采用DSC和TG-DTG技术对化合物进行热分解行为及非等温热分解动力学研究。 结果表明,其热分解过程是由1个吸热阶段和2个放热阶段组成,主放热阶段的非等温热分解反应动力学方程为:dα/dt=1014.29×{3(1-α)[-ln(1-α)]1/4/4}exp(-2.10×104/T)。 计算得到化合物的自加速分解温度(TSADT)、热爆炸临界温度(Tb)、热点火温度(TTIT)和绝热至爆时间（tTIAD）分别为517.10 K、580.12 K、531.00 K和90.32 s ,以此来评价其热安全性。     

Estimation of the critical rate of temperature rise for thermal explosion of nitrocellulose using non-isothermal DSC

The expressions to calculate the critical rate of temperature rise of thermal explosion $ ({\text{d}}T / {\text{d}}t)_{{\text{T}_{\text{b}} }} $ for energetic materials (EMs) were derived from the Semenov’s thermal explosion theory and autocatalytic reaction rate equation of nth order, C_nB, B_na, first-order, apparent empiric-order, simple first-order, A_u, apparent empiric-order of m = 0, n = 0, p = 1 and m = 0, n = 1, p = 1, using reasonable hypotheses. A method to determine the kinetic parameters in the autocatalytic-decomposing reaction rate equations and the $ ({\text{d}}T / {\text{d}}t)_{{\text{T}_{\text{b}} }} $ in EMs when autocatalytic decomposition converts into thermal explosion from data of DSC curves at different heating rate was presented. Results show that (1) under non-isothermal DSC conditions, the autocatalytic-decomposing reaction of NC (12.97 % N) can be described by the first-order autocatalytic reaction rate equation dα/dt = 10^16.00exp(?174520/RT)(1 ? α) + 10^16.00exp(?163510/RT)α(1 ? α); (2) the value of $ ({\text{d}}T / {\text{d}}t)_{{\text{T}_{\text{b}} }} $ for NC (12.97 % N) when autocatalytic decomposition converts into thermal explosion is 0.354 K s^?1.     

TBBPAER/DDM的固化反应动力学

用等温差示扫描量热法研究了4，4’-二氨基二苯甲烷固化四溴双酚-A环氧树脂的反应动力学，测定了固化反应热，得出了不同温度下固化反应速率与反应程度、固化反应程度与反应时间的关系曲线．结果表明等温固化反应按自催化反应机理进行，用Kamal方程较好地描述了不同温度下其固化反应的自催化反应过程，并反映出不同温度下扩散作用的差别，其动力学参数k1、k2、m、n由非线性回归法拟合而出，k1、k2对应的反应表现活化能分别为52．2kJ·mol-1和46．5kJ·mol-1。     

配合物[Dy(p-MBA)3phen]2的合成，表征和非等温动力学

采用水溶液合成法,合成了新型配合物[Dy(p-MBA)3phen]2(p-MBA=对甲基苯甲酸;phen=1,10-邻菲啰啉)。 通过元素分析、红外光谱、摩尔电导和热分析(TG-DTG)等测试技术对配合物进行了表征。 研究了Dy(Ⅲ)配合物在静态空气气氛下的第一步热分解反应的非等温动力学。 通过用Popescu法和非线性等转化率积分法(NL-INT)的处理和计算,得到此步热分解反应的动力学方程为：dα/dT=(15.55×1012)/β·exp(-19825.60/T)3(1-α)2/3,平均活化能为164.83 kJ/mol,指前因子为15.55×1012 min-1。     

New approximation for the general temperature integral

A new approximation has been proposed for calculation of the general temperature integral $ \int\limits_0^T {T^m } e^{ - E/RT} dT $ \int\limits_0^T {T^m } e^{ - E/RT} dT , which frequently occurs in the nonisothermal kinetic analysis with the dependence of the frequency factor on the temperature (A=A ₀ T ^m). It is in the following form:

Synthesis and thermal decomposition kinetics of Th(IV) complex with unsymmetrical Schiff base ligand

Summary A new unsymmetrical Schiff base ligand (H₂LLi) was synthesized using L-lysine, o-vanillin and salicylaladyde. Thorium(IV) complex of this ligand [Th(H₂L)(NO₃)](NO₃)₂^.3H₂O have been prepared and characterized by elemental analyses, IR, UV and molar conductance. The thermal decomposition kinetics of the complex for the second stage was studied under non-isothermal condition by TG and DTG methods. The kinetic equation may be expressed as: dα/dt=A^.e^-E/RT.1/2 (1-α)^.[-ln(1-α)]^-1. The kinetic parameters (E, A), activation entropy ΔS¹and activation free-energy ΔG¹were also calculated.