Фундаментальные и проблемно-ориентированные исследования в области создания энергетических конденсированных систем (ЭКС) различного назначения (СТРТ, порохов, ВМ, пиротехнических составов) с повышенным уровнем эффективности и эксплуатационных свойств.

Научно-технический отчет, 182 с., 50 илл., 30 табл., 111 лит. ист. Краткий промежуточный отчет по 3 этапу работы по государственному заданию ИПХФ РАН, № гос. регистрации АААА-А19-119101690058-9, рег. № Минобрнауки 0089-2019-0005, внутренняя тема ИПХФ РАН 1400-03. Ключевые слова. энергетические конденсированные системы, высокоэнергетические материалы, окислители, взрывчатые вещества, пороха, смесевые твердые ракетные топлива, пиротехнические материалы, диспергаторы, синтез, состав, свойства, тер-мохимия, физико-механические свойства, термическая стабильность, чувстви-тельность к удару, термодинамический расчет, баллистические свойства, горение, взрыв, полиморфные превращения, устойчивость химических реакторов, термическое разложение, сублимация, твердое состояние, разложение в растворах, беспламенное горение, циклодекстрин, нитраты циклодекстрина, соединения включения, полиглицидилазид, полиглицидилнитрат, сверхразветвленные полимеры, полиуретановые эластомеры, алюминий, титан, оксид меди. Актуальность темы Во всех передовых странах ведутся исследовательские работы по поиску новых более мощных компонентов и высокоэнергетических композиций, причем, не только более мощных, но и более безопасных в производстве и эксплуатации, с более высоки-ми гарантийными сроками хранения. Для многих задач следует создавать энергоемкие соединения не с максимально высокими параметрами, а с таковыми, которые лежат в определенном диапазоне. Направления для поиска новых решений в области энергоем-ких соединений тесно связано с конструкторскими разработками в соответствующей области. Таким образом, исследования и разработки высокоэнергетических материалов имеют важнейшее значение в деле обеспечения обороноспособности и противодействия внешним угрозам для государства. Новизна результатов Результаты исследования являются оригинальными и обладают научной новизной, ряд высокоэнергетических соединений синтезированы впервые. Они составляют фундаментальные основы для создания ЭКС с улучшенными энергетическими, баллистическими и другими эксплуатационными характеристиками применительно к изделиям ВВСТ различного назначения. Объектом исследования являются высокоэнергетические соединения и энергетические конденсированные системы (ЭКС) различного назначения (СТРТ, пороха, ВМ, пиротехнические составы). Целью работы является расширение компонентной базы для создания ЭКС с улучшенными энергетическими, баллистическими и другими эксплуатационными характеристиками, разработка новых эффективных окислителей, наполнителей, взрывчатых веществ, пластификаторов, создание перспективных композиций на их основе, разработка новых способов компоновки рецептуры, что позволит создать фундаментальный научно-технический задел для создания перспективных систем вооружения и промышленных технологий специальной химии. Применен широкий круг методов исследования, включающий синтетические методы, методы исследования состава и физико-химических свойств (элементный анализ, калориметрия, в том числе калориметрия сжигания, дифферециальная сканирующая калориметрия, гель-проникающая хроматография, термогравиметрия, ЯМР-, ИК-, УФ-, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, рентгеноструктурный и ренгенофазовый анализ, исследования процессов горения в бомбах постоянного давления и манометрических бомбах, копровые исследования чувствительности к механическим воздействиям, прочностные исследования на разрывных машинах и маятниковых копрах, вискозиметрия, динамический механический анализ и т.д.), технологические методы (измельчение, ситовое фракционирование, смешение, экструзия, прессование (в т. ч. под вакуумом), вальцевание, ультразвуковая обработка, сушка (в т. ч. под вакуумом), механическая обработка), расчетные методы. Доказано образование комплексов включения (гидрохлорид 1-(адамантан-1-ил)амино-3-(6-фтор-1,2,3,4-тетрагидро-9H-карбазол-9-ил)пропан-2-ола) с гамма-циклодекстрином и его нитратом, степень замещения которого ≈ 8%. Исследовано влияние степени замещения гидроксильных групп на нитратные в НЦД на свойства полиуретановых эластомеров на их основе. При отработке сложного синтеза 3-нитро-[1,2,4]триазоло[4,3-b]1,2,4,5-тетразин-1-оксо-6-(2,2,2-тринитроэтиламина) (TTTON) получен упрощенный (модельный) аналог целевого соединения [1,2,4]триазоло[4,3-b]1,2,4,5-тетразин-(2,2,2-тринитроэтиламин) (TTT). Найден путь синтеза N-нитро-[1,2,4]триазоло[4,3-b][1,2,4,5]тетразин-3-амина (NATTT) с удовлетворительным выходом. Проведен поиск путей синтеза моно- и бис-перфторбутансульфонатов 2,2-бис(метокси-NNO-азокси)пропан-1,3-диола – возможных прекурсоров для синтеза энергоемких 1,3-производных 2,2-бис(метокси-NNO-азокси)пропана. Представлена гипотетическая схема опытно-технологической установки прямого синтеза ГА (информация ограниченного доступа). Исследована возможности получения разветвленных полиглицидил-нитратов и азидов полимеризацией нитрата глицидного спирта (информация ограниченного доступа). Разработаны простые и эффективные методы получения новых азидопропаргила-минозамещенных 1,3,5-триазинов, позволяющие минимизировать полимеризацию со-ответствующих мономеров в процессе синтеза и выделения. Разработанная ранее методика исследования типов стационарных состояний в проточном реакторе успешно применена для анализа механизма возникновения и эво-люции колебательных режимов проточного реактора идеального смешения с реагирующей гетерогенной системой. Выполнен литературный поиск и составлен краткий обзор энергоемких соединений, имеющих в молекуле два N тринитрометилазольных фрагмента. На основе критического анализа физико-химических свойств ~15 известных N,N´-азоазолов отобрано пять соединений, имеющих перспективу применения в качестве компонентов СТРТ. Проведен синтез шести новых высокоэнтальпийных энергетических соединений азепинового ряда и исследована возможность их применения как диспергаторов твердых топлив для ПВРД. Термодинамическими расчетами проанализированы энергетические возможности ряда веществ в качестве компонентов СТРТ (информация ограниченного доступа). Исследованы свойства нитратов альфа-, бета- и гамма-циклодекстринов с различной степенью замещения гидроксильных групп в молекуле циклодекстрина на нитратные. Исследована кинетика и механизм термического разложения нитропроизводных 1 (2,2-бис(метокси-NNO-азокси)этил)пиразола. Продолжены исследования термического разложения производных диаминодинитроэтилена. Установлен механизм и кинетические закономерности газо- и тепловыделения в реакциях термического разложения 1,1-диамино-2,2-динитроэтилена в растворителях различной полярности и его диазациклических производных в разбавленном растворе в нитробензоле и в твердой фазе. Предложен подход к решению задачи сжигания отделяемых частей ракет-носителей при их падении на Землю при прохождении в плотных слоях атмосферы, связанный с применением энергетических материалов, аналогичных топливам для ПВРД газогенераторной схемы. Определен комплекс физико-химических свойств полимерных связующих на основе сверхразветвленных полиглицидилнитратов и полиглицидилазидов, полиуретана, коллоксилина и их смесей (информация ограниченного доступа). С использованием разрабатываемых компонентов предложен ряд новых составов СТРТ и порохов повышенной эффективности для различных систем ВВСТ, оценены пределы температурного диапазона их эксплуатации, которые удовлетворяют требованиям главного заказчика (информация ограниченного доступа) Разработан ряд композиционных составов, не содержащих инициирующих ВВ, для использования в капсюлях-воспламенителях патронов для стрелкового оружия (информация ограниченного доступа). Установлено, что в режиме многоочагового горения смесей оксида меди с алюминием и титаном могут быть получены композиционные материалы, содержащие частицы корунда (Al2O3) в матрице из интерметаллидов (Al3Ti, AlTi или Ti3Al). Полнотекстовый вариант отчета хранится в Первом отделе ИПХФ РАН (инв. № 7834). Решение ПДТК ИПХФ РАН о присвоении грифа секретности №67/21дсп от 14.12.2021.