本科毕业设计说明书 第 3 页 生成焓时得出，氮氮键的引入可使标准生成焓提高 211。6 KJ/mol；将硝基、氨基、叠氮基、硝 胺基和酰胺基等高能基团引入分子结构中，可提高化合物的爆炸性能等。

四嗪环（C2H2N4）的环结构具有芳香性，氮含量达 68。3％。含有四嗪环含能化合物普遍 具有较高的标准生成焓，且大多不含硝基基团，感度较低，热稳定性较好。研究表明：将此 类高氮含能化合物引入推进剂配方中，能显著降低燃温；主要燃烧产物中 N2 含量较高，而 H2O 和 CO2 含量比较低，降低了出口气体产物的特征信号[9]。但目前所报道的四嗪类含能化 合物普遍存在着两个较为突出的缺点[10]：第一，与 HMX、TATB 等炸药密度相比，其晶体密 度比较低(< 1。90 g/cm3)，使得此类化合物的能量优势不够突出；第二，与传统的含硝基基团 的含能化合物相比，其含氧量太小，使得氧平衡不够理想。

呋咱环（C2H2N2O）和四嗪环一样具有芳香性，氮含量为 40%，因高含氮量、高能量密 度、低感度和高标准生成焓等优良性质受到关注。不同的是，呋咱环 O 含量为 22。8%，而氧 含量决定燃烧或爆轰反应所能进行的程度，同时也会影响到反应热效应和后续的反应。因此， 呋咱环上氮的含量虽然比四嗪低，但其密度高和氧平衡高好，燃烧时避免产生一些有腐蚀性 或有害的物质，这弥补了大多数高密度含能材料的氧平衡不理想的缺点。但是呋咱类杂环化 合物热稳定性较差。

1。3 唑类氮杂环化合物

三唑、四唑类化合物和呋咱一样都是五元氮杂环化合物的典型代表，三唑环（C2H3N3） 和四唑环（CH2N4）的含氮量分别为 60。9%和 80。0%，它们的环结构中含有一个或多个亚氨基、 肼基、偶氮基等基团，这些含氮基团的存在有利于提高化合物的标准生成焓，从而有利于提 升化合物分子的爆速和爆压等爆轰性能，而且由于此类高氮含能化合物具有芳香性，其氮、 氧原子的电负性一般都比较高[11]，因此除了高密度，高含氮量的特性外，三唑、四唑类化合 物也拥有钝感、热稳定性良好等优异性能。近年来，以三唑、四唑类高氮含能化合物为依托 的高密度含能材料作为一个新兴含能材料研究方向已悄然进入人们的视野，成为寻找高能钝 感炸药、低感度推进剂的有力备选物质之一。

1。3。1 四唑类化合物的研究

四唑类氮杂环化合物是除全氮化合物以外氮含量最高的含能化合物，但是它的制备流程 比较复杂，成本一般都很高，如极具代表性的 5-硝基四唑汞（MNT）。5-硝基四唑汞（MNT） 是一种很有发展前景的起爆药，它的大多数性能都优于传统的起爆药[12]，其合成路线如图 1。3。1。以氰基胍为原料，先在叠氮化钠和盐酸的作用下发生环化反应得 AT，其后，在过量的

第 4  页 本科毕业设计说明书

亚硝酸钠和硫酸铜存在下，使 AT 发生重氮化反应得到 Cu(NT)2HNT·4H2O，铜盐随后转化为 乙二胺复合物，又在硝酸汞和硝酸作用下，乙二胺复合物最终转化为 MNT。先不说此过程使 用了大量高毒性的化学试剂，单单是此方法产率很低而且后处理很麻烦的问题就制约了 MNT 的大规模推广和应用。文献综述

图 1。3。1 5-硝基四唑汞（MNT）的合成路线

1。3。2 三唑类化合物的研究

三唑类氮杂环化合物是近年来备受关注的新型高能量密度化合物及中间体。研究比较多 的如 4-氨基-5-硝基-1,2,3-三唑（ANTZ）、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮（NTO）和 5-氨基-3-硝基-1,2,4- 三唑（ANTA）等化合物的合成工艺日趋成熟，应用领域也在不断扩展。