Na2·cis-BNT和G2·trans-BNT与几种含能材料相互作用的热分析

陈 湘，张 聪，严 彪，裴江峰，马海霞

(1. 西北大学化工学院，陕西 西安 710069；2. 西安近代化学研究所，陕西 西安 710065)

Na2·cis-BNT和G2·trans-BNT与几种含能材料相互作用的热分析

陈 湘1，张 聪1，严 彪1，裴江峰2，马海霞1

(1. 西北大学化工学院，陕西 西安 710069；2. 西安近代化学研究所，陕西 西安 710065)

采用差示扫描量热法(DSC)并结合热重-微商热重法(TG-DTG)研究了双(3-(5-硝基-1,2,4-三唑))的钠盐(Na2·cis-BNT)和胍盐(G2·trans-BNT)与黑索金(RDX)、奥克托今(HMX)及3,3-双叠氮甲基氧丁环-聚叠氮缩水甘油醚共聚物(BAMO-GAP)的相容性，及混合物体系的热行为。初步探索了样品制备方法 (研磨法与溶剂法)对混合物体系相容性的影响。结果表明，对Na2·cis-BNT、G2·trans-BNT采用干法和湿法制备得到的混合体系相容性结果有一定差异。用干法制备二元体系时，Na2·cis-BNT/RDX体系相容，Na2·cis-BNT/ HMX体系为轻度敏感，适合短期使用；而G2·trans-BNT/RDX 体系为敏感，不适合使用， G2·trans-BNT/HMX体系为不相容；用湿法制备二元体系时，Na2·cis-BNT与RDX、HMX、BAMO-GAP的混合物及G2·trans-BNT与BAMO-GAP的混合物为相容，而混合物G2·trans-BNT/RDX、G2·trans-BNT/HMX为敏感，不适合使用。非均相过程分解的HMX混合体系相容性会受混合方式的影响，因此, 由DSC法测定相容性时，制样的混合方法需要明确说明，并应当结合其他方法作最后判定。

含能材料；相容性；差示扫描量热法；双(3-(5-硝基-1,2,4-三唑))；BNT；研磨法；溶剂法

引 言

双(3-(5-硝基-1,2,4-三唑))(简称BNT)是一种高氮唑类含能材料，由Bagal等[1]于1970年首次合成，Ostapkovich、Kofman、Tselinskii、Nikitina等[2-9]随后对BNT进行了进一步研究。BNT有顺式和反式两种构型，反式构型较顺式构型更加稳定，顺式构型只有在较强的配位或氢键的作用下才可以存在，trans-BNT的密度为1.704g/cm3，爆速、爆压均优于TNT。

高能、钝感一直是新型含能材料所追求的目标，而相容性研究对于评估含能材料的热安全性，确保其在加工、贮存、使用中的安全性有重要意义。相容性的研究方法主要有量气法(VST)和量热法(DSC)，DSC法操作简单、快速、试样用量少、安全性高，是一种快速筛选相容性材料的方法[10]。

为了考察BNT盐的潜在应用价值，本研究采用DSC法对BNT的钠盐(Na2·cis-BNT)、胍盐(G2·trans-BNT)分别与含能组分RDX、HMX、BAMO-GAP的相容性进行了评估，并结合热重-微商热重(TG-DTG)对各混合体系的热行为进行了研究。同时，对每种混合体系分别采用干法和湿法制样，探讨制样方法对混合体系相容性及热行为的影响，为G2·trans-BNT、Na2·cis-BNT的实际应用提供参考。

1 实 验

1.1 试样与仪器

本研究中所采用的钠盐为顺式结构，胍盐为反式结构，如图1所示。相较于BNT的钠盐，其胍盐的爆轰性能更好，爆速7699m/s，爆压22.5GPa，撞击感度40J，摩擦感度360N，热分解温度接近TATB，具有一定的应用前景，而钠盐则是合成一系列有机盐的重要中间体[11]。

图1 Na2·cis-BNT和G2·trans-BNT的化学结构Fig.1 Chemical structures of Na2·cis-BNT and G2·trans-BNT

Na2·cis-BNT、G2·trans-BNT，自制；RDX、HMX、BAMO-GAP，西安近代化学研究所；无水甲醇、无水乙醇、丙酮，均为分析纯，天津市富宇精细化工有限公司；二氯甲烷(AR)，天津市科密欧化学试剂有限公司。

DSC-Q2000差示扫描量热仪，美国TA公司，动态氮气气氛，流速50mL/min，温度范围为50～500℃，升温速率为10℃/min，试样质量为0.3～0.5mg，试样皿为铝盘，参比为空铝盘；SDT-Q600同步热分析仪，美国TA公司，动态氮气气氛，流速100mL/min，温度范围为50～600℃，升温速率为10℃/min，试样质量为0.3～0.5mg，试样皿为铝盘，参比为空铝盘； UTTD试管分散仪，德国IKA公司。

1.2 实验原理

含能材料相互混合后，如果有化学反应发生，就会有热效应产生。将含能材料混合物的DSC图谱与纯含能组分的DSC图谱进行比较，从DSC曲线上可求得热分解特征温度和动力学参数。将混合体系热分解峰温Tp1与纯含能材料参比组分峰温Tp2之差ΔTp(ΔTp=Tp2-Tp1，对多峰体系，Tp1即首个热分解峰峰温)作为判据，可以评价两种材料的相容性[12]，升温速率一般选取10℃/min，混合体系的质量比为1∶1，判断是否相容的标准如表1所示。

表1 ΔTp相容性判据

1.3 制备方法

试样采用干法(研磨法)和湿法(溶剂法)两种混合方式。干法因其操作便捷性成为应用最广泛的制样方法，但对于敏感材料危险性较高。湿法避免了研磨过程产生的静电和摩擦热，因而是一种更为安全的制样方法，具体操作如下：

干法：将Na2·cis-BNT、G2·trans-BNT分别与RDX、HMX以质量比1∶1(20mg∶20mg)研磨混合，BAMO-GAP无法研磨，对其采用湿法混合；

湿法：将研磨后的Na2·cis-BNT、G2·trans-BNT分别与研磨后的RDX、HMX及未研磨的BAMO-GAP以质量比1∶1(20mg∶20mg)加入到分散机中，对不同的BNT盐加入15mL不同的溶剂(Na2·cis-BNT/RDX/C2H5OH、Na2·cis-BNT/HMX/CH3COCH3，Na2·cis-BNT/BAMO-GAP/CH2Cl2，G2·trans-BNT/RDX/H2O、G2·trans-BNT/HMX/H2O，G2·trans-BNT/BAMO-GAP/CH2Cl2)，磁力搅拌10min，转速2800r/min，分散均匀后，离心，烘干。

2 结果与讨论

2.1 干法制样时Na2·cis-BNT、G2·trans-BNT与含能组分的相容性和热行为

采用干法制样时，在升温速率10℃/min下，Na2·cis-BNT、G2·trans-BNT及其分别与RDX、HMX混合体系的DSC曲线如图2所示，TG-DTG曲线如图3所示，相应的首个峰温如表2所示。

从图2(a)、图3(a)及表2可以看出，Na2·cis-BNT/RDX混合体系DSC曲线出现了两个吸热峰和3个放热峰，TG曲线显示混合体系至少有4个分解阶段。对照单一Na2·cis-BNT和RDX体系可知，196.4℃吸热峰为Na2·cis-BNT失去结晶水的吸热峰，204.4℃吸热峰为RDX熔融峰。研磨混合后，Na2·cis-BNT/RDX体系中RDX放热峰变得尖锐，说明Na2·cis-BNT的存在会加速RDX的分解，而Na2·cis-BNT的放热峰分裂为两个小的放热峰，放热量分别为198.0J/g和102.6J/g，说明RDX影响了Na2·cis-BNT的分解过程，使其发生两次不同级别的热分解过程，且放热量较纯Na2·cis-BNT 的1757J/g明显减少。TG曲线显示，Na2·cis-BNT/RDX混合体系在分解过程中首先失去结晶水，失重率约7.6%，然后是RDX分解阶段，开始于207.8℃，结束于341.1℃，失重53.8%。Na2·cis-BNT两个分解阶段分别开始于341.1和393.9℃，两阶段共失重14.8%。

图2 Na2·cis-BNT、G2·trans-BNT及其与RDX、HMX混合体系的DSC曲线Fig.2 DSC curves of Na2·cis-BNT,G2·trans-BNT and their mixed systems with RDX and HMX

图3 Na2·cis-BNT、G2·trans-BNT及其与RDX、HMX混合体系的TG-DTG曲线Fig.3 TG-DTG curves of Na2·cis-BNT,G2·trans-BNT and their mixed systems with RDX and HMX

混合体系参比体系Tp2/℃Tp1/℃ΔTp/℃相容性等级Na2·cis-BNT/RDXRDX245.1244.60.5ANa2·cis-BNT/HMXHMX283.9278.65.3BG2·trans-BNT/RDXRDX245.1235.110.0CG2·trans-BNT/HMXHMX283.9267.716.2D

注：Tp2为纯含能材料组分分解峰温；Tp1为混合体系首个分解峰温；ΔTp=Tp2-Tp1。

同样，由图2(b)和图3(b)可以看出，在Na2·cis-BNT/HMX混合体系中，HMX的存在也使得Na2·cis-BNT发生了两次不同级别的热分解过程，峰温提前，放热峰变宽，放热量分别为766.2和35.4J/g，小于纯Na2·cis-BNT，说明HMX的存在同样会改变Na2·cis-BNT的分解过程。单一HMX组分的DSC曲线有两个吸热峰，199.5℃为HMX晶转峰，晶型由β转为δ；280.7℃为HMX由固相转为液相吸热峰，熔融峰之后紧随着HMX的剧烈分解放热峰。而在混合体系中HMX的晶转峰和Na2·cis-BNT的失水吸热峰合并为一个更宽的吸热峰，HMX熔融峰被提前的分解放热峰所掩盖，说明Na2·cis-BNT加速了HMX的分解。TG曲线显示，Na2·cis-BNT/HMX混合体系分解分为4个阶段，第一阶段仍然是Na2·cis-BNT失去结晶水的过程，失重率为7.7%，接着为HMX热分解过程，起始温度239.6℃，终止温度350.8℃，失重率为46.1%。最后为Na2·cis-BNT的两个分解阶段，Na2·cis-BNT第二个分解阶段的放热峰较小，但在DTG曲线上仍然可以看出其分解分为两个阶段，总失重为18.0%。

从图2(a)和(b)可以看出，RDX和HMX混合前后分解峰温分别提前了0.5℃和5.3℃，放热量分别为1133.0和841.3J/g，较纯RDX 的1508.0J/g与HMX 的1711J/g都有减小，峰温提前和放热量减小的程度说明Na2·cis-BNT与HMX间的作用要强于同RDX间的作用，两种混合体系相容性等级分别为B级和A级。

从图2(c)可以看出，G2·trans-BNT/RDX体系中，混合后的DSC曲线在204.7℃有一个熔融峰，随后只有235.1℃一个放热峰。另一方面，混合体系熔融峰吸热量为44.8J/g，较纯RDX的100.7J/g吸热量更少， RDX与G2·trans-BNT产生较强的相互作用，使得在DSC曲线上RDX分解峰提前了10℃，而G2·trans-BNT分解峰消失，即RDX引发了G2·trans-BNT的分解。从图3(c)可以看出，TG曲线上G2·trans-BNT/RDX体系在231.7℃有一个主要的失重阶段，失重率为52.4%，对应于G2·trans-BNT随RDX一起分解。随后在322.9℃还有一个较小的失重，失重率为6.4%，这可能是混合体系初次分解产物在此温度下发生了少量的分解，此后是一个缓慢失重阶段。类似的现象出现在G2·trans-BNT/HMX混合体系中。

从图2(d)可以看出，二者混合后只有一个放热峰和晶转峰，纯HMX体系的熔融峰在混合体系中消失，分解峰温提前16.2℃，放热量减少为867.5J/g，说明G2·trans-BNT和HMX同样存在较强的相互作用。从图3(d)可以看出，在TG曲线上G2·trans-BNT/HMX体系表现出一个主要失重阶段，起始温度202.2℃，终止温度298.6℃，失重率为57.3%，随后DTG曲线在314.0℃有一个小峰，可能为体系初次分解产物的少量分解，然后是一个缓慢失重的过程，到600℃左右质量几乎不再变化。

因此，干法制样的测试结果表明Na2·cis-BNT与RDX相容，与HMX相容性为轻度敏感，可短期使用；G2·trans-BNT与RDX相容性为敏感，不适合使用，而与HMX不相容。混合体系的热安定性(以首个分解峰温为准)顺序为：Na2·cis-BNT/HMX>G2·trans-BNT/HMX>Na2·cis-BNT/RDX>G2·trans-BNT/RDX。Na2·cis-BNT/RDX与 Na2·cis-BNT/HMX体系热行为基本一致，都是Na2·cis-BNT先失去结晶水，然后RDX、HMX发生分解，最后是Na2·cis-BNT发生两次不同级别分解的过程。G2·trans-BNT/RDX与G2·trans-BNT/HMX体系则先是G2·trans-BNT 随RDX、HMX一起发生分解，然后初次分解产物再各自发生少量分解的过程。

2.2 湿法制样时Na2·cis-BNT、G2·trans-BNT与含能组分的相容性和热行为

采用湿法制样，在升温速率10℃/min下，Na2·cis-BNT、G2·trans-BNT分别与RDX、HMX、BAMO-GAP混合体系的DSC曲线如图4所示，TG-DTG曲线如图5所示，相应的首个峰温如表3所示。

图4 Na2·cis-BNT、G2·trans-BNT及其与RDX、HMX、BAMO-GAP混合体系的DSC曲线Fig.4 DSC curves of Na2·cis-BNT,G2·trans-BNT and their mixed systems with RDX, HMX and BAMO-GAP

由图4(a)、(b)和图5(a)、(b)可知，Na2·cis-BNT与RDX、HMX经干法和湿法混合之后的热分解过程基本一致：Na2·cis-BNT/RDX体系有4个分解阶段，结晶水失重率为7.3%，RDX分解失重率为57.3%，Na2·cis-BNT两阶段总失重率为19.8%;Na2·cis-BNT/HMX体系有3个分解阶段，结晶水失重率为8.1%，HMX分解失重率为46.8%，而在湿法条件下，此混合体系中Na2·cis-BNT分解第二阶段放热峰很小，在TG-DTG曲线上仅显示为一个失重阶段，失重率为21.1%。以湿法制样时，两混合体系DSC曲线上的热分解峰温较干法略有推后，DTG曲线上的主失重阶段峰温也后移，说明湿法混合所得Na2·cis-BNT与RDX、HMX混合体系热安定性一定程度上要比干法高。图4(c)中Na2·cis-BNT与BAMO-GAP混合后，前者的热分解峰温提前约25℃，说明BAMO-GAP对Na2·cis-BNT的分解有促进作用，而BAMO-GAP的分解峰温变化不大，提前0.3℃，但放热量311.4J/g较纯BAMO-GAP 1707.0J/g的放热量有很大程度的减小，说明Na2·cis-BNT能缓和BAMO-GAP的分解。由图5(c)可知，Na2·cis-BNT/BAMO-GAP体系热分解由3个阶段组成，首先是Na2·cis-BNT失去结晶水，然后BAMO-GAP开始分解，此过程开始于218.0℃，结束于299.7℃，失重率为11.6%，在此之后是Na2·cis-BNT的分解，范围为299.7～452.3℃，失重率为35.7%。

图5 Na2·cis-BNT、G2·trans-BNT及其与RDX、HMX、BAMO-GAP混合体系的TG-DTG曲线Fig.5 TG-DTG curves of Na2·cis-BNT,G2·trans-BNT and their mixed systems with RDX, HMX and BAMO-GAP

混合体系参比体系Tp2/℃Tp1/℃ΔTp/℃相容性等级Na2·cis-BNT/RDXRDX245.1246.3-1.2ANa2·cis-BNT/HMXHMX283.9281.62.3ANa2·cis-BNT/BAMO-GAPBAMO-GAP256.7257.0-0.3AG2·trans-BNT/RDXRDX245.1234.810.3CG2·trans-BNT/HMXHMX283.9273.810.1CG2·trans-BNT/BAMO-GAPBAMO-GAP256.7256.9-0.2A

由图4(d)和(e)可知，G2·trans-BNT分别与RDX、HMX通过湿法混合后，G2·trans-BNT/RDX热分解行为和干法相比基本一致，而G2·trans-BNT/HMX体系热分解行为则表现出了一些不同。与干法相比，湿法所得G2·trans-BNT/RDX体系的DSC曲线也只有一个尖锐的RDX放热峰，且分解峰温较纯RDX提前，说明G2·trans-BNT对RDX的分解同样表现出促进作用，而G2·trans-BNT则随着RDX同时分解。TG-DTG曲线上，G2·trans-BNT/RDX由一个胍盐与RDX同时分解对应的主失重阶段和一个分解产物少量分解的较小失重阶段组成，失重率分别为68.6%和9.6%。采用湿法所得G2·trans-BNT/HMX体系的DSC曲线上HMX熔融峰消失，在273.8与280.0℃出现两个放热峰。与RDX不同，HMX本身是一种典型的“分解熔融”型物质，RDX的热分解是其在熔融完成后的熔融态中的均相分解，而HMX的热分解是固-液反应同时进行的非均相过程，即在熔融之前，已有部分固态开始分解，按照固态(部分)分解-熔融-液态分解的过程进行[13]。在升温速率较慢或者有能促进HMX分解的物质存在时，固、液两相的分解会发生分离，在DSC曲线上表现为单峰分裂为双峰。由图4(e)可知，G2·trans-BNT/HMX体系通过湿法混合后，可能使得相当一部分G2·trans-BNT和HMX发生互相吸附，促进了固相分解，使得固相分解峰提前并与液相分解峰发生分离，而干法制样中这种相互吸附可能太少而导致不能出现两峰的分离(图 2(d))。图4(e)中双峰之间的温差较小，而由图5(e)可知，在TG曲线上其仅表现为一个较大的失重阶段，失重率为67.7%，在此之后初次分解的产物在317.3℃发生少量分解，呈一个缓慢分解过程。

由图4(f)可知，G2·trans-BNT/BAMO-GAP混合体系DSC曲线上有两个独立的放热分解峰，256.9℃放热峰为BAMO-GAP放热分解峰，343.1℃处为G2·trans-BNT放热峰。TG曲线上181.2～286.7℃为BAMO-GAP分解阶段，失重率为22.5%，268.7～354.2℃为G2·trans-BNT分解阶段，失重率为17.3%，随后是缓慢分解阶段，到600℃左右质量几乎不再变化。对比纯BAMO-GAP和G2·trans-BNT组分，混合体系中BAMO-GAP峰温推后了0.2℃，且放热量由1707.0J/g减小为760.1J/g，说明G2·trans-BNT能缓和BAMO-GAP的分解，而G2·trans-BNT放热量很小，只有59.0J/g，这可能是由于BAMO-GAP分解后的产物(如碳)附着或包裹在G2·trans-BNT颗粒上，缓解了其热分解的剧烈程度所导致。因此，采用湿法混合时，Na2·cis-BNT与含能组分RDX、HMX、BAMO-GAP均相容；G2·trans-BNT与BAMO-GAP相容，与RDX、HMX相容性为敏感，不适合使用。混合体系热安定性(以首个分解峰温为准)顺序为：Na2·cis-BNT/HMX>G2·trans-BNT/HMX>Na2·cis-BNT/BAMO-GAP>G2·trans-BNT/BAMO-GAP>Na2·cis-BNT/RDX>G2·trans-BNT/RDX。同时，Na2·cis-BNT/RDX、Na2·cis-BNT/HMX、G2·trans-BNT/RDX体系在湿法混合条件下的热行为同干法条件下的基本一致，G2·trans-BNT/HMX体系湿法条件下的热分解行为则同干法有一定差异。Na2·cis-BNT/BAMO-GAP体系先是失掉结晶水，然后BAMO-GAP与Na2·cis-BNT分别先后开始分解。G2·trans-BNT/BAMO-GAP则是BAMO-GAP与G2·trans-BNT先后独立分解的过程。

由此可见，干法和湿法在判断相容性上结果会有一定差异，如本研究中按照均相过程分解的RDX，其通过两种方法同Na2·cis-BNT、G2·trans-BNT混合后相容性一致，而对于按非均相过程分解的HMX，混合方法的不同对其相容性的判断是有影响的(图2(d)、图4(e))，因此由DSC法测定相容性时，对制样的混合方法需要明确说明，并且应结合其他方法，如量气法(VST)，作出最终判定。

3 结 论

(1)采用干法制样时，Na2·cis-BNT与RDX相容，与HMX相容性为轻度敏感，可短期使用；G2·trans-BNT与RDX相容性为敏感，不适合使用，而与HMX不相容。混合体系的热安定性(以首个分解峰温为准)顺序为：Na2·cis-BNT/HMX>G2·trans-BNT/HMX>Na2·cis-BNT/RDX>G2·trans-BNT/RDX。

(2)采用湿法制样时，Na2·cis-BNT与含能组分RDX、HMX、BAMO-GAP均相容；G2·trans-BNT与BAMO-GAP相容，与RDX、HMX相容性为敏感，不适合使用。混合体系热安定性(以首个分解峰温为准)顺序为：Na2·cis-BNT/HMX>G2·trans-BNT/HMX>Na2·cis-BNT/BAMO-GAP>G2·trans-BNT/BAMO-GAP>Na2·cis-BNT/RDX>G2·trans-BNT/RDX。

(3)对Na2·cis-BNT和G2·trans-BNT，干法和湿法制备得到的混合体系表现出相同的热安定性顺序，而对于某些特殊材料，如本研究中按非均相过程分解的HMX，两种方法得到的混合体系在热行为方面会有一定差异，在判断相容性结果上也会受到一定影响。

(4)相容性的判断有多种方法，DSC法只是其中之一。当DSC法判断出体系在高温高压下相容时，其在常温常压下也一定相容。但当DSC法判断出体系不相容时，则不能肯定被测试体系不相容，这时需要采用其他方法补充实验，例如VST法等。因此，本实验中G2·trans-BNT与RDX、HMX是否相容还需要利用VST法作深入研究。

[1] Bagal L I, Pevzner M S, Frolov A N, et al. Heterocyclic nitro compounds. I. synthesis of nitro derivatives of 1,2,4-triazole, 1,3,4-thiadiazole, tetrazole, 1,3,4-oxadiazole and pyrazole by the noncatalytic substitution of a diazogroup for a nitro group[J]. Chemistry of Heterocyclic Compounds, 1970, 6(2): 240-244.

[2] Ostapkovich A M, Kofman T P, Lisitsyna L V, et al. Heterocyclic nitro compounds. 22. alkylation of 3-nitro 5-R-1,2,4-triazoles by haloacetic acid esters[J]. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Khimiya I Khimicheskaya Tekhnologiya, 1979, 22(4): 402-406.

[3] Kofman T P, Kartseva G Y. 5-Substituted 3-nitro-1-vinyl-1,2,4-triazoles[J]. Russian Journal of Organic Chemistry, 2001, 37(5): 707-716.

[4] Tselinskii I V, Tolstyakov V V, Putis S M, et al. Synthesis and study of thermal stability of 3-nitro-1,2,4-triazole N-nitroxy- and N-azidomethyl derivatives[J]. Russian Chemical Bulletin, 2009, 58(11): 2356-2361.

[5] Nikitina E V, Starova G L, Frank-Kamennetskaya O V, et al. Molecular and crystal structure of bis(3-nitro-1,2,4-triazol-5-yl) dehydrate, C4H2N8O4·2H2O. Relation between thermal deformations and optical pro-perties[J].Kristallografiya, 1982, 27(3): 485-488.

[6] Stepanov R S, Kruglyakova L A, Stepanova M A. Thermal decomposition of substituted nitro derivatives of 1,2,3-triazole below melting point[J]. Russian Journal of General Chemistry, 1997, 67(2): 305-308.

[7] Williams G K, Burns S P, Mishra I B. Gas-generating propellants containing vinylheteroaromatic nitrogen polymers as fuel phase for inflation of vehicle airbags: WO, 2005035466[P]. 2005.

[8] Miller C G, Williams G K. Poly(vinyltertrazole) containing propellants and gas generators for inflation of vehicle airbags: WO, 2006050442[P]. 2006.

[9] Huynh M H V. Transition metal energetic complexes as lead-free detonaors for explosives: WO, 2008143724[P]. 2008.

[10] 严启龙，李笑江，廖林泉，等. 四硝基并哌嗪(TNAD)与推进剂组分相容性的DSC法评估[J]. 含能材料，2008，16(3)：309-314. YAN Qi-long, LI Xiao-jiang, LIAO Lin-quan, et al. C-ompatibility of trans-1,4,5,8-tetranitro-1,4,5,8-tetraazadac-alin(TNAD) with some propellant components evaluat-ed by DSC method[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2008, 16(3): 309-314.

[11] Dippold A A,Klapötke T M, Winter N. Insensitive nitrogen-rich energetic compounds based on the 5,5′-dinitro-3,3′-bi-1,2,4-triazol-2-ide anion[J]. European Journal of Inorganic Chemistry, 2012, 2012(21): 3474-3484.

[12] 杨钊飞，赵凤起，李鑫. 含能材料相容性评定方法研究进展[J]. 四川兵工学报, 2015, 36(3): 141-146. YANG Zhao-fei, ZHAO Feng-qi, LI Xin. Research progress on methods of evaluating of energetic materials compatibility[J]. Journal of Sichuan Ordnance, 2015, 36(3): 141-161.

[13] 刘子如，刘艳，范夕萍，等. RDX和HMX的热分解 I. 热分析特征量[J]. 火炸药学报, 2004, 27(2): 63-66. LIU Zi-ru, LIU Yan, FAN Xi-ping, et al. Thermal decomposition of RDX and HMX Part I: characteristic values of thermal analysis[J]. Chinese Journal of Explosives & Propellants (Huozhayao Xuebao), 2004, 27(2): 63-66.

Thermal Analysis of Interaction of Na2·cis-BNT and G2·trans-BNT with Some Energetic Components

CHEN Xiang1, ZHANG Cong1, YAN Biao1, PEI Jiang-feng2, MA Hai-xia1

(1. College of Chemical Engineering, Northwest University, Xi′an 710069, China;2. Xi′an Modern Chemistry Research Institute, Xi′an 710065, China)

The compatibility of sodium and guanidinium salts of bis(3-(5-nitro-1,2,4-triazole))(Na2·cis-BNT, G2·trans-BNT) with cyclotrimethylenetrinitramine(RDX), cyclotetramethyle-netetranitroamine(HMX) and 3,3-diazidomethyl oxetane-glycidyl azide polymer(BAMO-GAP),and the thermal behaviors of the mixture system were investigated by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry- derivative thermogravimetry (TG-DTG). The effect of sample preparation methods (grinding method or solvent method) on the compatibility of mixed system was preliminarily explored. The results show that there are some differences in compatibility results of the mixed system obtained by dry method and wet method for Na2·cis-BNT and G2·trans-BNT, When the binary systems are prepared by grinding method, the Na2·cis-BNT/RDX system is compatible, Na2·cis-BNT/HMX system is slightly sensitive, which is suitable for short-term use, while G2·trans-BNT/RDX system is sensitive and G2·trans-BNT/HMX system is incompatible. When the binary systems are prepared by solvent method, the mixtures of Na2·cis-BNT with RDX, HMX, BAMO-GAP and G2·trans-BNT with BAMO-GAP are compatible, but the mixtures of G2·trans-BNT/RDX and G2·trans-BNT/HMX are sensitive, which are not suitable for use. The sample preparation methods have an influence on the compatibilities of HMX based mixtures for its heterogeneous thermal decomposition process. Therefore, when the compatibility is determined by DSC, the mixing method of the sample prearation needs to be clearly explained and the final judgment shall be combined with other methods.

energetic materials; compatibility; differential scanning calorimetry；bis(3-(5-nitro-1,2,4-triazole)); BNT; grinding method; solvent method

10.14077/j.issn.1007-7812.2017.04.003

2017-04-18；

2017-06-22

国家自然科学基金项目(No.21673179; No.21373161)

陈湘(1991-)，男，硕士研究生，从事含能材料合成及性质研究。E-mail: cxistayreal@163.com

马海霞(1974-)，女，教授，从事新型功能材料的设计及开发、热化学、量子化学研究。E-mail：mahx@nwu.edu.cn

TJ55;O64

A

1007-7812(2017)04-0015-08