熔鑄載體炸藥的研究進(jìn)展

陳 方，劉玉存，王 毅，張慶華

（1. 中北大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院，山西 太原 030051；2. 中國工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽 621999）

1 引言

熔鑄炸藥是一類在熔化后的液相載體炸藥（如TNT）中加入固相高能主炸藥（如三亞甲基三硝胺（RDX）、環(huán)四亞甲基四硝胺（HMX）等），再固化成型的混合炸藥，這類炸藥在軍用混合炸藥中能占到90%［1］。傳統(tǒng)的熔鑄載體炸藥TNT 存在諸多缺點(diǎn)，如能量偏低、力學(xué)性能不理想、安全性能差、毒性大等。為此，各國都在不斷地進(jìn)行探索，尋找新的液相載體炸藥替代當(dāng)前所用的TNT。理想的載體炸藥應(yīng)滿足以下要求：（1）熔點(diǎn)低于110 ℃［1］，最佳范圍為80～100 ℃，便于利用蒸汽熔化；（2）熔點(diǎn)和分解溫度之間存在顯著差異（差值越大越好，最好超過100 ℃）；（3）高密度和更好的能量性能；（4）低蒸汽壓及低吸入毒性［2］；（5）感度低；（6）綠色合成等，而這些性能彼此之間往往也存在著一些矛盾。因此，為滿足新時(shí)期武器對彈藥的更高要求，必須加強(qiáng)對熔鑄載體炸藥的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究，開發(fā)綜合性能優(yōu)異的新型熔鑄載體炸藥。

熔鑄載體炸藥通常是具有C—CH3、N—CH3、—OCH3、C—NO2、N—NO2、—ONO2基團(tuán)的苯環(huán)、唑類環(huán)、呋咱環(huán)等的化合物。為此，參考國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，對已有的熔鑄載體炸藥和潛在的候選材料的分子結(jié)構(gòu)、性能、合成路線進(jìn)行綜述，從分子結(jié)構(gòu)和合成方面為設(shè)計(jì)新型熔鑄載體炸藥提供參考。

2 熔鑄載體炸藥發(fā)展歷史

2.1 TNT

TNT 于1863 年首次合成［3］，其熔點(diǎn)為80.8 ℃，密度為1.64 g·cm-3，爆速為6940 m·s-1，爆壓為19 GPa，由于其成本低廉、成型性能好等優(yōu)點(diǎn)［4］，至今主要使用的仍然是熔鑄載體炸藥。但是傳統(tǒng)的TNT 基熔鑄炸藥已不能滿足新時(shí)期武器裝備的要求，其主要的缺點(diǎn)如：（1）能量偏低，國內(nèi)的熔鑄炸藥中固相高能組分含量一般小于80%；（2）生產(chǎn)過程中很難除去的副產(chǎn)物會使其凝固點(diǎn)降低而使鑄件滲油；（3）其成型穩(wěn)定性較差，熱循環(huán)后產(chǎn)生不可逆膨脹［5］；（4）澆鑄產(chǎn)品的密度不均勻，從液態(tài)凝固后會產(chǎn)生11.6%的體積收縮［6］，易形成縮孔、氣孔和底隙等疵??；（5）力學(xué)性能差，易出現(xiàn)裂紋、脆裂等損傷；（6）感度較高，容易發(fā)生殉爆；（7）生產(chǎn)過程產(chǎn)生廢物毒性大，危害人體健康并對環(huán)境造成污染。盡管如此，目前仍尚未找到能完全代替TNT 的熔融介質(zhì)，因此，國內(nèi)外主要開展了改進(jìn)TNT基熔鑄炸藥的研究［7］，如：（1）控制TNT 熔鑄后結(jié)晶，添加0.5%的六硝基芪（HNS）可改善粗晶體柱狀增長形成裂紋的物理缺陷；（2）TNT 高純度化，2004 年，美國率先以鄰硝基甲苯為硝化原料，得到了純度大于99.9%的TNT［8］；（3）置換B 炸藥的固體相，為使TNT 基熔鑄炸藥達(dá)到鈍感彈藥（IM）標(biāo)準(zhǔn)，歐美國家普遍采用3?硝基?1，2，4?三唑?5?酮（NTO）置換部分RDX，但其能量不及B炸藥。因此，為推動(dòng)熔鑄炸藥的發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)者都在大力尋找可替代TNT的新型熔鑄載體炸藥。

2.2 2,4?二硝基苯甲醚（DNAN）

DNAN 于1849 年首次合成［9］，其熔點(diǎn)為94.6 ℃，密度為1.544 g·cm-3，爆速為5974 m·s-1，在二戰(zhàn)中首次用于彈藥中，作為TNT 產(chǎn)能不足時(shí)的替代物［10］。由于DNAN 能量低于TNT，二戰(zhàn)后很長一段時(shí)間無人問津，但隨著對不敏感彈藥需求越來越高，在眾多熔鑄載體炸藥中，通過低易損試驗(yàn)（IM）考核的僅有DNAN［11］，DNAN 以其優(yōu)良的鈍感特性再一次引起各國的關(guān)注。21 世紀(jì)初，北京理工大學(xué)［12-13］、西安近代化學(xué)研究所［14］等對以DNAN 為載體的熔鑄炸藥開展了大量工作，逐步形成了DNAN 基熔鑄炸藥技術(shù)。美國也在開發(fā)一系列基于DNAN 的炸藥配方，被稱為“PAX 炸藥”［15］。DNAN 作為新一代低敏性熔鑄載體炸藥的主要優(yōu)勢如下：（1）沖擊波感度（29.76 mm）比TNT（42.50 mm）低［16］；（2）DNAN 屬于4.1 類“易燃固體”，而TNT 屬于1.1 類“具有爆炸危險(xiǎn)的爆炸物”，因此DNAN 的運(yùn)輸及存儲的成本更低［17-18］；（3）毒性比TNT 小，更 為 環(huán) 保［19-21］；（4）在 能 量 水 平 持 平 下，DNAN 熔鑄炸藥的安全性能及力學(xué)性能均優(yōu)于TNT熔鑄炸藥［22］。

2.3 其它熔鑄載體炸藥

在過去數(shù)十年，國內(nèi)外已經(jīng)合成出很多有望作為TNT 替代物的化合物，如3，4?二硝基吡唑（DNP）、1?甲基?3，4，5?三硝基吡唑（MTNP）、1?甲基?2，4，5?三硝 基 咪 唑（MTNI）、1?甲 基?3，5?二 硝 基?1，2，4?三 唑（DNMT）、4，4'?二 硝 基?3，3'?呋 咱（DNBF）、1?甲 基?4，5?二硝基咪唑（MDNI）、1，3，3?三硝基氮雜環(huán)丁烷（TNAZ）、1?硝氨基?2，3?二硝酸酯基丙烷（NG?N1）、3，4?硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）、4，4，4?三硝基丁酸?2，2，2?三硝基乙酯（TNETB）、2，3?二羥甲基?2，3?二硝基?1，4?丁二醇四硝酸酯（BHDBT）等，但是它們均存在一定程度的不足，達(dá)不到廣泛應(yīng)用的要求。TNT 及典型熔鑄載體炸藥分子結(jié)構(gòu)見圖1。表1 詳細(xì)給出了TNT和已合成的典型熔鑄載體炸藥分子的主要性能和特點(diǎn)。

圖1 TNT 及已合成的典型熔鑄載體炸藥分子結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structure of TNT and previously synthesized melt?cast carrier explosives

在這些化合物中，DNTF 熔點(diǎn)（110 ℃）較高，需與其他組分形成低共熔物，以便于工業(yè)化鑄藥。TNAZ、DNMT、MDNI、MTNI、MTNP 等 綜合性能優(yōu)異，但因其產(chǎn)率低、成本高而限制了應(yīng)用，需要開發(fā)出更為經(jīng)濟(jì)，得率高，綠色的合成路線。DNP 的性能好，工藝比較成熟，未來需更多研究其在實(shí)際中的應(yīng)用，如相容性等。3 號炸藥（TNETB），目前對其物質(zhì)本身的性質(zhì)認(rèn)識還比較缺乏，有待更深一步的研究。BHDBT、DNBF由于其感度高而難以得到應(yīng)用，需開發(fā)新的降感技術(shù)（如共晶等）以推動(dòng)其的發(fā)展。NG?N1 作為熔鑄載體，熔點(diǎn)偏低，適合用于水下炸藥。

3 熔鑄載體炸藥發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 硝酸酯類

（1）3，3'?二異噁唑?5，5'?二亞甲基硝酸酯（BIOM）

BIOM 為白色粉末狀固體，其熔點(diǎn)約為92 ℃，分解 溫 度 為189.2 ℃，密 度 為1.585 g·cm-3，爆 速 為7060 m·s-1，爆壓為19.3 GPa，撞擊感度為11.2 J、摩擦感度＞360 N、靜電感度為0.25 J［49］。熔點(diǎn)低，感度也比RDX（6.2 J、156 N、0.125 J）低［49］，使其成為潛在的TNT 的替代物。

2016 年，Leah A. Wingard 等［49］合成出二氯乙二肟，以此為原料與炔丙醇反應(yīng)成環(huán)后再用90%的硝酸進(jìn)行硝化得到產(chǎn)物，得率為69%（Scheme 1）。

（2）3，3'?聯(lián)（1，2，4?噁二唑）?5，5'?二甲基硝酸酯（BOM）

2018 年，美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室及洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室報(bào)道了一種新型熔鑄載體炸藥BOM，其研究成果被評為2018 年美國陸軍十大創(chuàng)新技術(shù)之一。BOM 的熔點(diǎn)為84.5 ℃，分解溫度為183.4 ℃，密度為1.832 g·cm-3，爆速為8180 m·s-1，爆壓為29.4 GPa［50］?？梢姡珺OM 的熔點(diǎn)與TNT（80.8 ℃）相近，與分解溫度的差異顯著，約100℃，其撞擊感度（8.7 J）和摩擦感度（282 N）均優(yōu)于RDX（6.2 J 和156 N）［50］，被認(rèn)為是一種相對安全的材料。BOM 綜合性能優(yōu)異，在高能熔鑄炸藥領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景，可作為獨(dú)立的熔鑄爆炸性材料。

2018年，Eric C.Johnson等［50］以二氨基乙二肟為原料，與乙酰氧基乙酰氯成環(huán)后水解，再用100%HNO3進(jìn)行硝化得到BOM，得率為55%（Scheme 2）。

Scheme 2 Synthetic route of BOM［50］

2019 年薛琪等［51］，對Eric C. Johnson 等報(bào)道的合成路線進(jìn)行了改進(jìn)。其中水解反應(yīng)條件：甲醇/K2CO3，回流2h，得率為93%；硝化反應(yīng)條件：HNO3/Ac2O 體系，反應(yīng)時(shí)間10 h，得率為86%。顯著縮短了反應(yīng)周期，后處理簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。并采用DSC 法評價(jià)了BOM 與常用高能密度材料的相容性，表明BOM 與RDX、HMX 和六硝基六氮雜異伍茲烷（CL?20）均可良好相容。并預(yù)估了RDX、HMX、CL?20為固相材料的BOM 基熔鑄炸藥爆轟性能，在BOM 和固相材料的質(zhì)量比為7∶3 時(shí)，其中BOM/RDX 理論爆速達(dá)8312 m·s-1，較TNT/RDX 爆速提高約900 m·s-1；BOM/HMX 理論爆速達(dá)8416 m·s-1，較TNT/HMX 爆速提高約850 m·s-1；BOM/CL?20理論爆速達(dá)8595 m·s-1，較TNT/CL?20 爆速提高約900 m·s-1?？梢?，BOM 基炸藥相比于TNT 基炸藥爆速均顯著提高，是一種極具應(yīng)用潛力的新型熔鑄載體炸藥。

3.2 硝基類

（1）4?氨基?4″?硝基［?3，3'，4'，3″］?三呋咱（ANTF）

2014 年P(guān)agoria P 等［52］合 成 了 新 型 含 能 化 合 物ANTF，白色固體，其熔點(diǎn)約為102～104 ℃，分解溫度為240.9 ℃，密度為1.782 g·cm-3，爆速為8200 m·s-1，爆壓為29.64 GPa，能量性能好。此外，ANTF 可與其他低熔點(diǎn)炸藥形成共熔物，以降低加工熔點(diǎn)，是一種潛在的新型熔鑄載體炸藥。

2015 年 梁 德 輝 等［53］以3，4?雙（3'?氨 基 呋 咱基?4'?）氧化呋咱（BAFF）為原料，經(jīng)還原反應(yīng)得到中間體BAFF?1，再 通 過 氧 化 得 到ANTF，得 率 較 低，為28%。實(shí)際應(yīng)用之前，需要探索ANTF 的合成放大工藝（Scheme 3）。

（2）5，6?二（2?氟?2，2?二硝基乙氧基）呋咱并［3，4?b］吡嗪（DFNFP）

DFNFP 為白色固體，其熔點(diǎn)約為117 ℃，分解溫度為226 ℃，密度為1.83 g·cm-3，爆速為8512 m·s-1，爆 壓 為32.4 GPa［54］，撞 擊 感 度（17 J）和 摩 擦 感 度（252 N）較低。其熱穩(wěn)定性好，熔點(diǎn)較高，已超過液相載體炸藥的要求，不能單獨(dú)作為熔鑄組分，但其能量優(yōu)良，可研究與其他組分形成低共熔物以運(yùn)用到實(shí)際中。

2017 年，Qing Ma 等［54］以3，4?二 氨基呋咱為原料，先與草酸反應(yīng)得到5，6?二羥基呋咱并［3，4?b］吡嗪，然后進(jìn)行氯化，再與2?氟?2，2?二硝基乙醇通過親核取代氯原子，最后用乙醇和水重結(jié)晶得到產(chǎn)物（Scheme 4）。

（3）N?（［1，2，4］?三 唑［4，3?b］［1，2，4，5］四嗪?6?基）?3?硝基?1，2，4?噁二唑?5?胺（TTNOA）

Scheme 3 Synthetic route of ANTF［53］

Scheme 4 Synthetic route of DFNFP［54］

TTNOA 為黃色固體，其熔點(diǎn)為88.2 ℃，分解溫度為226.2 ℃，密度為1.68 g·cm-3，爆速為8069 m·s-1。熔點(diǎn)低和分解溫度高，比TNT 具有更高的爆速和更低的感度（撞擊感度＞40J）［55］，是潛在的熔鑄炸藥組分。2018 年，Gui?long Wang 等［55］以5?氨基?3?硝基?1，2，4噁二唑（NOA）為原料，與6?（3，5?二甲基吡唑?1?基）?1，2，4?三唑并［4，3?b］［1，2，4，5］四嗪在乙腈溶劑中回流反應(yīng)，調(diào)節(jié)pH 為1～2，再用硅膠柱純化（乙酸乙酯∶石油醚=2∶1）得到產(chǎn)物，得率為86%（Scheme 5）。

Scheme 5 Synthetic route of TTNOA［55］

（4）3，5?二 氟?2，4，6?三 硝 基 甲 苯（DFTNT）、3，5?二 氟?2，4 二 硝 基 甲 苯（DFDNT）、1，5?二 氟?2，4?二硝基?3?三氟甲基苯（PFDNT）

2019 年Jun?lin Zhang 等［56］在160 ℃（DFDNT 為70℃）下，于50%發(fā)煙硫酸和NaNO3的體系中直接合成的三個(gè)新型氟化硝基甲苯分子——DFTNT、DFDNT、PFDNT（Scheme 6），它 們 的 熔 點(diǎn) 分 別 為80.1，101.8，78 ℃，分 解 溫 度 分 別 為293.9，324.7，329.6 ℃，特性落高分別為53，62，29 cm。在TNT、DNT 中引入F 原子以后，DFTNT 密度達(dá)1.82 g·cm-3，較 TNT 增 加 了 0.17 g·cm-3；DFDNT 密 度 達(dá)1.73 g·cm-3，較DNT 增 加 了0.19 g·cm-3；PFDNT 密度達(dá)1.82 g·cm-3，較DNT 增加了0.28 g·cm-3。可見，這類新型氟化硝基甲苯化合物密度更高，熔點(diǎn)低，具有良好的熱穩(wěn)定性，在熔鑄高能材料具有出色的應(yīng)用前景。但是，DSC 研究表明，由于熱分解產(chǎn)物的二次分解反應(yīng)，使得熱分解過程更為復(fù)雜，且氫鍵相互作用較弱，撞擊感度相比DNT（125 cm），TNT（102 cm）更高［56］。

（5）3，5，5?三硝基?1，3?噁嗪烷（TNTON）

TNTON 的熔點(diǎn)為89 ℃，分解溫度為231 ℃，密度為1.78 g·cm-3，爆速為8322 m·s-1，爆壓為31 GPa。具有低感度（38 J，360 N）和良好的熱穩(wěn)定性，爆壓比TNT高63%［57］，是一種極具潛力的高能熔鑄炸藥組分。

2019 年，Qi Xue 等［57］以叔丁胺、甲醛為原料縮合成1，3?噁嗪烷環(huán)狀結(jié)構(gòu)，再通過氧化偶聯(lián)轉(zhuǎn)換后，在98%的HNO3和三氟乙酸酐的體系中進(jìn)行亞硝化，得到無色透明的TNTON 晶體薄片（Scheme 7）。

（6）1?甲基?2，3，4，5?四硝基吡咯（MTNPr）

MTNPr 于1979 年首次合成，由于當(dāng)時(shí)得率僅為0.28%［58］，限制了對它的進(jìn)一步研究，以至于多年來被研究人員所忽略。其熔點(diǎn)為100 ℃，分解溫度為196 ℃，密度為1.93 g·cm-3，爆速為8950 m·s-1，爆壓為36.9 GPa。具有高密度、高爆速和低機(jī)械感度（撞擊感度：30 J，摩擦感度：240 N）［59］等特點(diǎn)，是綜合性能極好的潛在熔鑄載體炸藥。如何提高其合成產(chǎn)率是未來研究的主要方向。

2019年，Vikranth Thaltiri［59］等再一次報(bào)道了MTNPr的兩條合成路線，其得率提高到5%（Scheme 8 和Scheme 9），總體上，MTNPr 的合成產(chǎn)率還是較低，仍需進(jìn)一步研究如何提高其合成效率。

Scheme 6 Synthetic route of DFTNT，DFDNT，PFDNT［56］

Scheme 7 Synthetic route of TNTON［57］

Scheme 8 Synthetic route A of MTNPr［59］

Scheme 9 Synthetic route B of MTNPr［59］

3.3 硝胺類

（1）3?硝基?1，5?雙（4，4'?雙疊氮甲基?1，2，3?三唑?1?基）?3?氮雜戊烷（NDTAP）

NDTAP的熔點(diǎn)為95～97 ℃，分解溫度為222.19 ℃，密度為1.422 g·cm-3，特性落高215 cm（約42.1 J），摩 擦 爆 炸 的 概 率 為8%［60］，NDTAP 熔 點(diǎn) 低，含 氮 量高，能量高，并具有熱穩(wěn)定性和不敏感性，可以替代TNT 作為新型熔鑄載體炸藥，但是NDTAP 的密度比較低，在一定程度上會影響裝藥密度。

2013 年Ying?lei Wang 等［60］以1，5?二 疊 氮基?3?硝基雜戊烷（DIANP）為原料，采取點(diǎn)擊化學(xué)的方式修改其結(jié)構(gòu)，硝化后再用疊氮基進(jìn)行取代合出NDTAP（Scheme 10）。

（2）丙基硝基胍（PrNQ）

PrNQ 最 早 在1927 年 合 成［61］，其 熔 點(diǎn) 為98～99 ℃，分解溫度高于220 ℃。在2015 年美國不敏感彈藥與含能材料技術(shù)討論會上，Headrick［62］等提出將PrNQ 作為熔鑄載體炸藥，可以用于發(fā)展新型低易損彈藥。PrNQ 的具體合成路線是以硝基胍（NQ）為原料，在水體系中，與正丙胺進(jìn)行反應(yīng)，用酸進(jìn)行猝滅，再重結(jié)晶得產(chǎn)物，得率可高達(dá)73.5%（Scheme 11）。

西安近代化學(xué)研究所的張蒙蒙［63］等在2019 年對PrNQ 的熔鑄特性、熱性能、相容性等進(jìn)行了詳細(xì)研究，表明PrNQ 是有潛力的新型低易損熔鑄載體炸藥。

Scheme 10 Synthetic route of NDTAP［60］

Scheme 11 Synthetic route of PrNQ［62］

3.4 疊氮類

（1）1，3?雙（2?疊氮基乙基四唑?5?基）三氮烯（TZAZ）

TZAZ 為白色固體，其熔點(diǎn)約為106 ℃，分解溫度為183 ℃，密度為1.521 g·cm-3，爆速為7087 m·s-1，爆壓為17.6 GPa［64］，具有低熔點(diǎn)特性和良好的爆炸性能。

2017 年，王琦等［64］采用四唑基三氮烯合成一系列新型的富氮高能化合物，在0 ℃下，將NaNO2的水溶液緩慢滴加到2?溴乙基?5?氨基四唑和濃鹽酸的水溶液中，再將得到的白色固體與NaN3反應(yīng)，粗產(chǎn)物通過硅膠柱色譜純化，總產(chǎn)率為47%（Scheme 12）。

（2）5，5'?二疊氮甲基?3，3'?二異噁唑（AMIO）

新型含能化合物AMIO，黃色固體，其熔點(diǎn)為77.46 ℃，分解溫度為238.96 ℃［65］，在熔鑄炸藥方面具有潛在的應(yīng)用。目前報(bào)道的只有其熱性能數(shù)據(jù)，還需對其他性能進(jìn)行研究。

2018 年，吳敏杰等［65］以二氯乙二肟和3?溴丙炔為原料，在堿性條件下形成二異噁唑環(huán)，低溫下與NaN3的飽和水溶液反應(yīng)，倒入水中過濾得到產(chǎn)物，總收率為

65.6%（Scheme 13）。

Scheme 12 Synthetic route of TZAZ［64］

Scheme 13 Synthetic route of AMIO［65］

3.5 其它

（1）雙呋咱并［3，4?b：3'，4'?f］氧化呋咱并［3″，4″?d］氧雜環(huán)庚三烯（BFFO）

BFFO 是白色固體，其熔點(diǎn)為92～94 ℃，密度為1.866 g·cm-3，爆速為8256 m·s-1，撞擊感度為12%，摩擦感度為0%，H50為57.5 cm［66］，具有熔點(diǎn)低、感度低的特點(diǎn)，綜合性能優(yōu)異，有望可用于熔鑄炸藥液相載體炸藥組分。

2012年，周彥水等［66］以DNTF為原料，在無水乙腈和無水碳酸鈉的溶液中經(jīng)過醚化合成BFFO（Scheme 14）。

（2）3?［4?（1，2，4?噁二唑?3?基）?2?氧化?1，2，5?噁二唑?3?基］?1，2，4?噁二唑（BOO）

2015 年Leonid L. Fershtat 等［67］合成出BOO，白色固體，其熔點(diǎn)為98 ℃，分解溫度為208 ℃，密度為1.82 g·cm-3，爆速為8043 m·s-1，爆壓為26.8 GPa，其熔點(diǎn)和分解溫度之間差值較大（110 ℃），是熔鑄載體炸藥的潛在候選材料。

2017 年燕超等［68］用二氨基乙二肟和原甲酸三乙酯環(huán)化生成1，2，4?噁二唑?3?羧酰胺肟，反應(yīng)前體二氨基乙二肟根據(jù)文獻(xiàn)的方法合成，再通過氯化反應(yīng)得1，2，4?噁 二 唑?3?氯 肟，最 后 在K2CO3的 水 溶 液 中 反應(yīng)，乙醚萃取、旋蒸得產(chǎn)物，得率為44%（Scheme 15）。

上述新合成的熔鑄載體炸藥中，BOM、TNTON、BFFO 密 度 大 于 或 接 近1.8 g·cm-3，爆 速 均 大 于8000 m·s-1，感度適中，其綜合性能優(yōu)異，是極具潛力的可替代TNT 的新型熔鑄載體炸藥。ANTF、BOO、MTNPr 的性能好，但產(chǎn)率低，需探索其合成放大工藝。BIOM、TTNOA、NDTAP 的密度較低，會限制其應(yīng)用。DFTNT、DFDNT、PFDNT、TZAZ 的能量好，但感度較TNT 高，需要對其進(jìn)行降感方面的研究。PrNQ 密度較低，熔鑄特性、熱特性、相容性較好，需要進(jìn)一步開展應(yīng)用評估研究。AMIO 熔點(diǎn)較低，其它性能數(shù)據(jù)不全面，國內(nèi)還未見相關(guān)報(bào)道，需進(jìn)一步對其探索。DFNFP能量性能優(yōu)異，感度低，但其熔點(diǎn)偏高，可通過與其他組分形成低共熔物探索其應(yīng)用研究。表2 詳細(xì)給出了近年合成的潛在熔鑄載體炸藥分子的主要性能和特點(diǎn)。

Scheme 14 synthetic route of BFFO［66］

Scheme 15 BOO's synthetic route［68］

表2 近年合成的熔鑄載體炸藥的性質(zhì)Table 2 Properties of recently synthesized melt?cast carrier explosives.

4 結(jié)論與展望

TNT 長期作為熔鑄載體炸藥，廣泛應(yīng)用于國防和工業(yè)生產(chǎn)，但是鑒于其能量較低，澆鑄過程中出現(xiàn)氣孔，裂紋以及生產(chǎn)中的毒害性等問題，人們不斷在尋找更適應(yīng)現(xiàn)代武器要求的替代物。未來含能材料的走向無疑是高能，低感，各類可替代的熔鑄載體炸藥不僅要滿足熔鑄的特性，還要具有優(yōu)異的能量和安全性能。

直至今天，已經(jīng)合成出的可作為潛在熔鑄載體炸藥的物質(zhì)有數(shù)十種，為滿足熔鑄載體炸藥更好的實(shí)際應(yīng)用，主要希望其具有熔點(diǎn)低，在80～100 ℃最佳；分解溫度足夠高，保證炸藥有足夠長時(shí)間穩(wěn)定在液態(tài)流動(dòng)狀態(tài)來與高能炸藥進(jìn)行復(fù)合；密度高，大于1.8 g·cm-3，爆速超過8000 m·s-1；感度低，能與其他組分有良好的相容性，綠色經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。綜合上述合成的低熔點(diǎn)炸藥，可以看出DNP、BOM、TNTON、BFFO 的綜合性能優(yōu)異，是作為熔鑄炸藥載體替代TNT 的有潛力的候選物。

熔鑄載體炸藥的含能結(jié)構(gòu)單元上的各種取代基中，—NO2是炸藥的致爆基團(tuán)，有助于氧平衡和提高密度，—CH3有助于降低熔點(diǎn)，—OCH3是給電子基團(tuán)，有利于含—NO2吸電子基團(tuán)炸藥的穩(wěn)定性，同時(shí)有利于氧平衡，—NH2和烷基鏈能增強(qiáng)分子的穩(wěn)定性和降低其感度，F(xiàn) 能與分子中的H 形成HF，能提高能量和密度，?N3可增加爆炸能量和提高密度，醚鍵可降低熔點(diǎn)。在分子的設(shè)計(jì)中，可適當(dāng)?shù)募右越M合和調(diào)整，以期合成出我們所需性質(zhì)的低感高能熔鑄載體炸藥。因此，未來的研究方向包含：（1）對BOM 等綜合性能好的化合物，加快對其熱行為和相容性等事關(guān)安全的性能研究，為配方及應(yīng)用提供充分的數(shù)據(jù)支持；（2）對MTNPr 等性能好，但產(chǎn)率低的化合物，開發(fā)出更為經(jīng)濟(jì)、綠色、得率高的合成路線；（3）提高對化合物結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的認(rèn)識，設(shè)計(jì)合成系統(tǒng)化的新型熔鑄載體炸藥。