A potential insensitive-highly-energetic material through conjugation-promoted N-oxidation strategy

热稳定性 分子内力 起爆 氧化物 分解 氢键 高能材料 硝基 组合化学 化学 材料科学 二胺 三嗪 热分解 高分子化学 有机化学 分子 爆炸物 烷基
作者
Zhen Cheng,Zhenqi Zhang,Qing Ma,Lei Yang,Hongwei Yang,Guangbin Cheng,Guijuan Fan,Wei Yang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:436: 131990-131990 被引量:26
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.131990
摘要

Striking a well balance between energy, sensitivity and thermostability of high performing organic materials has become a big challenge in the community of energetic materials. In the recent years, simple N-oxidation approach based on nitropyrimidine and nitropyridazine has been disclosed since the year of 1995 when nitropyrazine-N-oxides (such as LLM-105:2,6-diamino-3,5-dinitropyrazine-1-oxide) was developed, however, the development of facile N-oxidation via fused heterocylic ring is still stagnant, which has strongly limited the appearance of advanced materials. Herein, we present the specific synthesis of novel energetic materials with excellent properties in different aspects based on pyrazolium[5,1-C][1,2,4]triazine framework. Especially, for the first time we synthesized pyrazolium[5,1-C][1,2,4]triazine N-oxide, which also suggests that N-oxidation has introduced more intramolecular hydrogen bonds and resulted in larger conjugation effect at the molecular level, giving rise to an effective strategy in improving energy, safety and thermostability of energetic materials simultaneously. All compounds exhibit high densities (1.872–1.917 g·cm−3) and energetic performance (8657–8990 m·s−1). Among them, 8-nitro-3-(1H-tetrazol-5-yl)pyrazolo[5,1-c]00triazine-4,7-diamine (FPT-3) and 4-amino-7,8-dinitro-3-(1H-tetrazol-5-yl)pyrazolo[5,1-c][1,2,4]triazine-2-oxide (FPT-4) hold brilliant onset decomposition temperatures (FPT-3: Td = 335 °C; FPT-4: Td = 273 °C), good detonation properties (FPT-3: Vd = 8657 m s−1; FPT-4: Vd = 8851 m·s−1) and very low sensitivities (FPT-3: IS > 60 J, FS > 360 N; FPT-4: IS > 55 J, FS > 360 N), which indicate that both compounds are high energy explosives with very low sensitivity and excellent thermostability.

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