摘 要

本文首先对共晶含能材料TNT/TNB制备的定义、意义、研究重点、研究状况进行了介绍；并介绍了现有的几种制备共晶含能材料TNT/TNB的方法，分析了现在常用的几种制备方式的优劣，简述实验制备晶体的流程，注意事项，所得产物的物理性状描述。对所制备共晶进行初步分子设计，简述分子设计的依据及合理性，明确是利用何种规律设计分子；再进行理论计算，通过origin软件计算分析数据，探究各种物质的差异性。最后做出所制备晶体的晶体结构图。

关键词：制备方式 制备晶体分子设计 计算分析 晶体结构图

Preparation and theoretical study of eutectic energetic materials TNT/TNB

Abstract

In this paper, the definition, significance, research focus and research status of eutectic energetic materials TNT/TNB are first introduced;And introduced several existing methods for preparing eutectic energetic materials TNT/TNB,analysis of the advantages and disadvantages of several commonly used preparation methods,briefly describe the process of preparing crystals experimentally,precautions,a description of the physical properties of the resulting product.Preliminary molecular design of the prepared eutectic,briefly explain the basis of molecular design and rationality,Determining which laws to use to design molecules;Carry out theoretical calculations,calculate analytical data by origin software,explore the differences in various substances.Finally, make a crystal structure diagram of the crystal.

Key words:Preparation method;Preparation of crystal;Molecular design;Calculation;Crystal structure diagram

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论及文献综述 1

1.1 绪论 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1国外研究现状 1

1.2.2国内研究现状 3

第二章 实验及结论 4

2.1实验原理、实验装置 4

2.1.1实验原理 4

2.1.2实验装置 5

2.2实验流程及现象 10

2.2.1 酸滴碱实验 10

2.2.2 碱滴酸实验 20

2.3实验结果分析及结论 22

第三章 产物细化以及粒度分析 23

3.1产物细化 23

3.2粒度分析 28

第四章 共晶分子结构设计及结论 37

4.1共晶分子设计图 37

4.2所设计分子的具体参数图 39

4.3共晶分子设计结论 40

参考文献 41

致 谢 44

第一章 绪论及文献综述

1.1 绪论

当今社会，TNT作为最常见的炸药之一，在工矿，军工，以及建筑领域，应用广泛，TNT炸药是结晶炸药，其晶体特性直接影响TNT的性质。不同形式的分子（两个或多个）如氢键由于分子间相互作用而具有特定的结构和性质，形成一个多组件。 由于共晶形成不同于分子晶体的高能材料可以有效提高TNT炸药的灵敏度和安全性，因此研究共晶高能材料制备TNT非常重要。为了探究共晶含能材料制备TNT的方法，高效的制备高性能的TNT。本文共收集了20篇相关文献并根据各家学者的观点，整理汇总成一篇文献综述。先是对共晶及含能材料的概念特点做归纳整理，接着对现今共晶含能材料的发展现状情况进行了搜集整理，着重分析了对共晶含能材料制备TNT的现有手段以及所面临的一些不足，同时根据各位学者针对问题提出的相关建议做了整理，以便对今后共晶含能材料制备TNT的深入研究提供借鉴作用。

1.2 国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

国外现在对炸药共晶类物质的研究主要是Kira B. Landenberger博士及其团队，他们研究了共晶手段对多种高能材料性能的提升，以及具体的生成共晶的手段，方式。Kira B. Landenberger博士等人的一项研究[1]中探究了共晶对二丙酮二过氧化二酯（DADP）的影响，因为DADP高能材料，其不稳定性，挥发性等都影响了高能材料DADP制造TNT的各种使用性能，但是通过共结晶提供了改善这一点的机会，通过加入碘取代基制取共晶，降低了氧含量，显著提高了TNT炸药性能。^[1]在其另一项研究中，Kira B. Landenberger博士等还研究了共晶工程制备2,4,6-三硝基甲苯的超分子化学，探讨了共结晶作为一种对高能材料重要特性改进的方法，通过共晶工程对分子上硝基位置的改变，研究了共晶对不同硝基位置能量的影响，这一点对制备TNT共晶分子结构影响关键。^[2]Kira B. Landenberger博士等对1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四杂环辛烷（HMX）共晶的研究，该物质为一种常用炸药，通过对该物质的三种不同共晶结构的研究，通过研究发现了共晶对密度、冲击敏感性、填充系数和热行为的影响，并且探究了共晶工程对智能炸药发展的积极作用。^[3]在Kira B. Landenberger博士等研究对比了2，4，6-三硝基甲苯（TNT）和1，3，5-三氨基-2，4，6-三硝基苯（TATB）这两种有明显不同热力学稳定性的同构爆炸共晶，探究了相对热力学稳定性随温度的变化而变化，并且发现了原本不稳定的几种单质结晶，通过溶剂介导的转化制备成共晶后，其各方面稳定性均有了很大提升，从一方面说明了，共晶对晶体炸药发展的关键性。^[4]

当然，其他的一些外国专家，也对共晶工程有深入的研究，如David I. A. Millar博士就阐述了共晶对现在制药，燃料，炸药领域的重要意义以及对提升该类物品的性能，稳定性至关重要，他研究了CL-20的共结晶过程，研究了氢原子、氢键对共晶形成的影响，对共晶体分子结构的构成具有一定的研究。^[5]

再有Onas Bolton 和Adam J. Matzger博士，二人研究了利用共晶工程，实现对智能高能材料CL-20改进其稳定性的方式，二人在研究中证实证明了共结晶可用于生成含2,4,6-三硝基甲苯（TNT）的17种共晶，从而产生新的含能材料的固体形式，在他的研究中，发现了共晶虽然提高了炸药的稳定性及性能，但是通常却对爆炸威力有所损害，在研究中发现，合成共晶后的炸药爆炸威力被明显稀释，还在研究中发现只有基于C H和硝基相互作用实现高能共晶，而其他方式形成的共晶，虽然性能有所改善，但是都无法生成可行的炸药。通过仅由爆炸性成分组成，所得共晶保持了其成分的爆炸性，以此种方式，按一定方式构成的共晶分子，有效的解决了爆炸威力被稀释的问题。尽管缺乏有力，并可以预测的联系,研究也证明了脂肪族，高硝化化合物共晶的能力。^[6]

1. Spitzer博士则探究了共晶工程在医学和高能材料领域的应用，研究了共晶体的体积大小，结构形成，以及共晶对各种分子材料领域，着重介绍了炸药领域的积极作用，分析介绍了闪蒸技术，该技术生成结晶快，并且可以通过这种技术可以设计不同类型的混合物，如全晶态复合材料、半晶态混合物等和共晶体。^[7]

1.2.2国内研究现状

我国在共晶炸药研究领域走在世界前列，研究成功众多，我国学者对于共晶炸药的研究，更多的侧重于其制备方式的探究。现在中国学者主要研究的制备手段为机械球磨法制备纳米级晶体。

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