含能化合物合成中典型反应过程的热效应.pdf

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1、第26卷第9期化学研究与应用V0I．26．No．92014年9月ChemicalResearchandApplicationSep．，2014文章编号：1004-1656(2014)09．1453-O4含能化合物合成中典型反应过程的热效应李普瑞，朱勇，余秦伟，葛忠学，胡建建(西安近代化学研究所，陕西西安710065)摘要：分别以尿素硝化制备二硝基脲、DATF氧化制备DNTF、DINA叠氮化制备叠氮硝胺工艺为研究对象，利用反应量热仪实验测定了三种典型单元反应过程的热量释放数据。结果表明，尿素硝化反应放热量为1．63kJ·g(以尿素计)，最大放热速率为174．7W

2、；DATF氧化反应放热量为2．26kJ·g(以DATF计)，最大放热速率为64．7W；DINA叠氮化反应放热量为0．88I【J·g(以NaN，计)，最大放热速率为90．1W，同时获得各反应过程中的物料传热系数与比热容随时间变化曲线，为工艺设计与过程安全性研究提供理论依据。关键词：含能化合物；硝化；氧化；叠氮化；反应热中图分类号：TJ55文献标志码：AThermalefectsoftypicalprocessofsynthesisofenergeticcompoundsUPu—rui，ZHUYong，YUQin—wei，GEZhong·xue，HUJian-ji

3、an(Xi’anModemChemistryResearchInstitute，Xi’an71065，China)Abstract：Theheatreleaseefectsofthreekindsoftypicalreactionprocessofenergeticcompounds、^fedeterminedusingcalorime—ter，includingnitrificationofurea，oxidationofDATF，azidationofDINA．Resultsshowthat，theheatofreactionofthenitrationo

4、fureais1．63kJ·g～andthenlaximumheatreleaserateis174．7W，theheatofreactionoftheoxidationofDATFis2．26kJ·g一andthemaximumheatreleaserateis64．7W．theheatofreactionoftheazidationofDINAis0．88kJ·g一andthemaximumheatreleaserateis90．1W．Atthe8alnetime，thechangecurveofheattransfercoeficientandheatc

5、apacityofreactionsystemhavebeenmeasurG~Keywords：energeticcompounds；nitration；oxidation；azidation；heatofreaction含能化合物是构成火炸药、推进剂、发射药的能材料合成中的反应热效应进行了研究，对工艺基础性材料，含能化合物的合成往往涉及一些共的热危险性进行了理论分析。性的反应，如硝化、氧化、叠氮化、环化、缩合、聚合本研究选取含能化合物合成中三个典型的反等，其中硝化、氧化等反应一般以强放热为特点，应过程：尿素硝化制备二硝基脲、DATF(3，4一双在规模化工艺放

6、大研究中热效应显著，而获得反(4氨基呋咱一3．基)氧化呋咱)氧化制备DNTF应热量释放规律是开展含能化合物合成工艺设计(3，4．二硝基呋咱基氧化呋咱)、DINA(1，3-二硝酰与过程安全性研究的前提。氧基-3．氮杂戊烷)经叠氮化反应制备叠氮硝胺工热流法具有精度高、适应范围广等优点，已成艺，采用热流法测定过程热生成速率、反应放热为化学合成过程反应热测定的主流方法。Veed—量、物料传热系数及比热容等热力学数据，并对热hi¨J、0sato【2等利用该方法测定了化学过程的反量释放规律进行了初步分析，为相关工艺设计与应热数据并用以指导工艺优化，陈利平等对含过程放大研究

7、提供依据。收稿日期：2014-01-03；修回日期：2014-O4—11基金项目：国防科研项目联系人简介：朱勇(1983．)，男，助理研究员，主要从事含能材料合成工艺研究。E·mail：zhuy204@163．COm1454化学研究与应用第26卷加入DINA，搅拌、溶解，量热校准后一次性加入1实验部分NaN170g，升温至80cC，反应6h后量热校准。1．1试剂与仪器2结果与讨论反应热测定装置为瑞士METI?LER—TOLEDO公司的全自动反应量热器RC1e，配有德国优莱博2．1尿素硝化反应公司的FP52型低温循环器，量热数据分析采用由图1可以看出，每批次尿素

8、加入后速率曲ME1TI’IR．TOLE