1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二草酰二肼盐的晶体结构及性能研究

Abstract：Dioxalodihydrazinium 5,5´-bistetrazole-1,1´-diolate (BTODOH) was prepared by protonation of oxalyl dihydrazide and 5,5´-bistetrazole-1,1´-diodihydrate(BTO) with the yield of 90%, and its structure and property were studied. The single crystal structure of BTODOH was characterized by single crystal X-ray diffraction and the structure parameters were obtained. The study show that the initial exothermic decomposition peak temperature of BTODOH is 257.1℃ and it is insensitive to impact, friction and electric spark, meanwhile, the heat of formation is 480.3kJ/mol by Born-Haber cycle. The simulation show that the adding BTODOH to GAP/AP system has better smoke elimination effect and less effect on specific impulse.
Key words：Dioxalodihydrazinium 5,5´-bistetrazole-1,1´-diolate；Energetic ionic salt；Crystal structures；Properties
复合固体燃气发生剂工作过程中产生残渣和浓 合燃气发生剂研制中需要采用无碳或低碳氮氧含量
烈烟雾，残渣和烟雾不但降低了气体发生剂的产气 高、生成焓适中、不含卤素，取代全部或大部分 AP 量，而且严重影响发生剂的环境友好和使用性能。残 后仍能保证配方稳定燃烧的新组分。新型无卤 CHON 渣和浓烈烟雾产生的原因主要是 AP 组分导致的 HCl 型组分取代 AP 对 AP 复合燃气发生剂燃气温度的综 白色烟雾，以及配方负氧平衡导致烧结焦（烃类）和 合影响包括：（1）采用生成焓低于 AP 的降温剂取代 碳尘（单质 C 黑色烟雾)。因此，在新型无烟低温复 AP 降低了配方的总生成焓；（2）采用氧平衡值低于
收稿日期：2019-10-08 作者简介：马英杰（1996 -），男，硕士研究生，主要从事含能材料合成及性能研究。 基金项目：国家自然科学基金资助（No.21875061）
2019 年 12 月
火工品
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AP 的降温剂取代 AP 降低了配方的氧平衡值，降低 了燃烧产物中 CO2 和 H2O 等低生成焓物质，增加了 燃烧产物中 C、CO 和 H2 的含量，产物的生成焓增大； （3）高氮含量的降温剂增加了燃烧产物中高生成焓 物质 N2 的含量。氮不会产生残渣和黑色烟雾，在提 高配方氧平衡方面又明显优于碳，因此新的高氮低碳 组分是发展洁净、低温燃气发生剂的重要方向。湖北 航天化学技术研究所前期工作合成得到的 1,1’-二羟 基-5,5’-联四唑一草酰二肼盐[1]（BTOOH）以二水合 物形式存在，初始分解峰温为 245.49℃，感度较低， 可用于固体火箭推进剂的降温剂研究。但 BTOOH 分 子中的结晶水可能影响使用性能，会降低 BTOOH 作 为固体推进剂组分的能量水平。
马英杰 1，2 ，姚小龙 1，叶丹阳 1，卢艳华 2，王宝山 3
（1.湖北航天化学技术研究所，湖北 襄阳，441003；2. 航天化学动力技术重点实验室，湖北 襄阳，441003 3. 武汉大学化学与分子科学学院，湖北 武汉，430072）
摘 要：通过草酰二肼与 1,1’-二羟基-5,5’-双四唑（BTO）溶液的质子化作用制备了 1,1’-二羟基-5,5’联四唑
的二草酰二肼盐（BTODOH），产率达到 90%以上，并对其结构及性能进行了表征测试。用 X 射线单晶衍射法测定了
BTODOH 的单晶结构，获得晶体结构参数。BTODOH 初始分解温度为 257.1℃，对撞击、摩擦和静电火花不敏感，该
化合物的生成热为 480.3kJ/mol；模拟计算表明 BTODOH 应用于 GAP/AP 固体推进剂配方体系中具有较好的消烟效果，
对推进剂比冲影响较小。
关键词：1,1’-二羟基-5,5’联四唑二草酰二肼盐; 含能离子盐 ; 晶体结构; 性能
中图分类号：TQ560.4
文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-1480.2019.06.008
Study on Crystal Structure and Properties of Dioxalodihydrazinium 5,5´-bistetrazole-1,1´-diolate
因此在新型无烟低温复合燃气发生剂研制中需要采用无碳或低碳氮氧含量高生成焓适中不含卤素取代全部或大部分ap后仍能保证配方稳定燃烧的新组分
2019 年 YROTECHNICS
文章编号：1003-1480（2019）06-0030-05
2019 年第 6 期
1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二草酰二肼盐的晶体结构 及性能研究
MA Ying-jie1，2， YAO Xiao-long1，YE Dan-yang1，LU Yan-hua2，WANG Bao-shan3 (1. Hubei Institute of Aerospace Chemotechnology, Xiangyang，441003；2.Science and Technology on Aerospace Chemical Power Laboratory, Xiangyang,441003;3.School of Chemistry and Molecular Science, Wuhan University，Wuhan，430072)