N,N'-二[(2,2,2-三硝基乙基-N-硝基)]乙二胺的热安全性和密度泛函理论研究

• 作者: 姚二岗 张海 徐抗震 胡荣祖 赵凤起 赵宏安 马海霞 高红旭
• 来源期刊: 含能材料
• 学科: 化学
• 关键词: 物理化学 N,N’-二[(2,2,2-三硝基乙基-N-硝基)]乙二胺(BTNEDA) 热分解 热安全性 自加速分解温度 热爆炸临界温度 绝热至爆时间 撞击感度 热点起爆临界温度 安全度 临界热爆炸环境温度 热爆炸概率 量子化学计算
• 年，卷（期）: 2012,（5）
• 所属期刊栏目: 特约来稿
• 页码范围: 505-513
• 分类号: TJ55|O643
• 字数: 3894字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.05.001

摘要

借助N,N’-二[(2,2,2-三硝基乙基-N-硝基)]乙二胺的恒容标准燃烧热(Qc),不同加热速率(β)非等温DSC曲线离开基线的初始温度(To)、onest温度(Te)、最大峰顶温度,由Kissinger法和Ozawa法所得的热分解反应活化能(EK,Eo)和指前因子(AK),从方程Inβi=In[A0/be0(or p0) G(α)]+be0(or p0)Te(or p)i所得的值be0(or p0),从方程Inβi=In[A0/(ae0(or p0)+1)G(α)]+( ae0(or p0)+1) InTe(or p)i所得的ae0(or p0)值,从方程In(βi/Tei-Toi)=In(A0/G(α))+bTei所得的b值,从方程In(βi/Tei-Toi)=In(A0/G(α))+aInTei所得的a值,估算的比热容(cp)、密度(ρ)、热导率(λ)和分解热(Qd,取爆热之半)数据,Zhang-Hu-Xie-Li公式,Hu-Yang-Liang-Xie公式,基于Berthelot方程和Harcourt-Esson方程计算热爆炸临界温度的公式,Smith方程,Friedman公式,Bruckman-Guillet公式,热力学公式和Wang-Du公式,计算了由理想燃烧反应和Hess定律得到的BTNEDA的恒容标准燃烧能△cU(BTNEDA,s,298.15K)和标准生成焓△fHθm(BTNEDA,s,298.15K),β→O时的To、Te和Tp值(To0,Te0和Tp0),热爆炸临界温度(Tbe0和Tbp0),绝热至爆时间(tTlad),撞击感度50％落高(H50),热点起爆临界温度(Tcr),被350 K环境包围的半厚和半径为1 m的无限大平板、无限长圆柱和球形BTNEDA的热感度概率密度函数,相应于S(T)与T关系曲线最大值的峰温(TS(T)max),安全度(SD),临界热爆炸环境温度(Tacr)和热爆炸概率(PTE).得到了评价BTNEDA热安全性的下列结果:(1)△cU(BTNEDA,s,298.15K)=- (3478.11±6.41)kJ·mol-1和△fHθm( BTNEDA,s,298.15K)=- (53.54±6.41) kJ· mol-1;(2) To0 =438.73 K,TSADT=Te0 =440.73 K,Tp0 =446.53 K;Tbe0=449.88 K,Tbp0 =455.28 K;(3)当EK=199.5 kJ· mol-1,AK =1020.45s-1,cp=1.12 J·g-1·K-1,Qd =3226 J·g-1,T0=Te0 =440.73 K,T=Tb =455.26 K,f(α)=3(1-α)2/3,a=10-3cm,p=1.87 g·cm-3,t-t0 =10-4s,Troom =293.15 K和λ=0.00269 J·cm-1·s-1·K-1,H50=15.03 cm,tTlad=1.25 s,Tcr,hot,spot=333.86 K;对无限大平板,Ts(T)max=350K,Tacr=345.47 K,SD=28.55％,PTE=71.45％;对无限长圆柱,Ts(T)max =354.5 K,Tacr=349.73 K,SD=39.31％,PTE =60.69％;对球,Ts(T)max=357.00 K,Tacr=352.42 K,SD =45.81％,PTE=54.19％.运用密度泛函理论计算获得了BTNEDA的优化构型及红外光谱,分析了其分子总能量、前沿轨道能量和原子净电荷分布.