新型高能量密度炸药ICM-101的热膨胀特性

作者：陶玉婷; 徐金江; 张浩斌; 杨作银; 雷鸣^*; 孙杰^*

来源：含能材料, 2021, 29(07): 641-649.

• [2,2′-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5′-二乙酰胺(ICM-101)
• 热膨胀特性
• 原位XRD
• Rietveld全谱结构精修
• 晶胞堆积

炸药晶体在热刺激作用下的热膨胀特性是导致混合炸药应力增加及长贮时结构损伤的重要原因之一,采用原位X-射线粉末衍射技术研究了[2,2′-联(1,3,4-噁二唑)]-5,5′-二乙酰胺(ICM-101)的热膨胀特性,基于Rietveld全谱拟合结构精修原理,获得了ICM-101的热膨胀系数。结果表明,ICM-101在热场作用下表现出明显的可逆各向异性热膨胀,在30～170℃温度范围内晶胞参数a、b、c轴和体积V的热膨胀系数分别为9.19×10~(-5),-9.22×10~(-6),5.21×10~(-5)℃~(-1)和13.8×10~(-5)℃~(-1),其中b轴表现出负膨胀特性。基于分子光谱技术结合理论计算方法,对ICM-101在不同温度下晶胞堆积结构及其与热膨胀特性的关联展开研究,认为热刺激下ICM-101分子的四元环结构发生压缩变形使晶胞沿着b轴方向被压缩是导致晶胞在b轴呈现线性负膨胀的重要原因,同时与其它炸药晶体热膨胀特性对比,分析了晶胞堆积对炸药晶体结构热稳定性的影响。具有较强氢键作用的层状堆积结构的炸药晶体的热膨胀各向异性更明显,其中当分子与分子间的相对夹角大于100°时,层内氢键网络对层间作用影响不大,反之,则会对a、b、c轴方向产生影响,限制其热膨胀。

• 单位
  化工资源有效利用国家重点实验室; 中国工程物理研究院化工材料研究所; 北京化工大学