TG-DSC-FTIR分析研究1H-四氮唑与硝化棉的作用机理

含氮杂环化合物作为一种高含氮含能材料，具有感度低、稳定性好、环境影响小、燃烧气体腐蚀性小、毒性小等特点，在火炮发射药领域得到了广泛的应用^[1,2]。用动力学方法和TG-DSC-FTIR分析方法研究^[3]1H-四氮唑(1H-TZ)与硝化棉(NC)的相互作用机理。采用物理共混的方法制备了1H-TZ与NC的混合物(NC-TZ)。DSC实验表明，开放和封闭环境对1H-TZ与NC的化学反应产生不同而重要的影响。结合活化能的变化，说明1H-TZ的异构体-气体2 H-四氮唑对NC的热分解有显著影响。通过与NC和NC-TZ的动力学模型比较，发现1H-TZ的加入主要影响第一阶段的贡献因子和m值。M值由1.00降至0.15，贡献因子由0.50降至0.12。结果表明，NC的初始分解产物NO₂参与了1H-TZ的热分解过程。TG-DSC-FTIR实验表明，2H-四氮唑与NC的初始分解产物NO₂发生化学反应，生成CO、N₂O和HN₃。

综上所述，本研究通过一系列表征和方法研究了1H-TZ与NC在热分解过程中的相互作用机理。DSC实验表明，开放和封闭环境对NC与1H-TZ的化学反应产生不同而重要的影响。淬火和再热实验表明，气体2H-TZ在冷却过程中没有转变为固体1H-TZ，但可能以特殊的形式留在密封的坩埚中。此外，开放和封闭环境下NC-TZ的活化能的变化趋势表明，气体2H-TZ对NC的热分解过程有显著影响。研究为评价发射药配方中四唑环与硝酸酯体系的反应机理提供了基本的理论和数据支持，并为富氮化合物在火炮发射药中的应用提供了广阔的前景。在后续工作中，我们尝试对四唑环进行修饰，如氨基四氮唑、甲基四氮唑等，希望通过这种方式进一步探索推进剂配方中富氮化合物与硝酸盐体系的反应机理。此外，在具有竞争反应或平行反应、独立阶段的多阶段过程中，我们认为重要的是找到一个合适的函数，它可以更好地描述单独的峰。如高斯函数、柯西函数、伪福伊特函数、弗雷泽-铃木函数等。后续工作也将朝着这个方向开展。

[1] R.P. Singh, H. Gao, D.T. Meshri, J.M. Shreeve, Nitrogen-rich heterocycles, Struct. Bond 125 (2007) 35–83, https://doi.org/10.1007/430_2006_055.

[2] P.F. Pagoria, G.S. Lee, A.R. Mitchell, R.D. Schmidt, A review of energetic materials synthesis, Thermochim. Acta 384 (2002) 187–204, https://doi.org/10.1016/ S0040-6031(01)00805-X.

[3] M.B. Talawar, R. Sivabalan, T. Mukundan, H. Muthurajan, A.K. Sikder, B. R. Gandhe, A.S. Rao, Environmentally compatible next generation green energetic materials (GEMs), J. Hazard. Mater. 161 (2009) 589–607, https://doi.org/ 10.1016/j.jhazmat.2008.04.011.

免责声明：部分文章整合自网络，因内容庞杂无法联系到全部作者，如有侵权，请联系删除，我们会在第一时间予以答复，万分感谢。