Высокоэнергетические соединения как фундаментальная основа создания энергонасыщенных материалов и систем двойного назначения (промежуточный – этап II)

Объектом исследования в проекте являются высокоэнергетические соединения и энергонасыщенные материалы. Цель проекта состоит в проведении комплекса фундаментальных и проблемно-ориентированных исследований, направленных на создание опережающего научно-технического задела в области разработки новых высокоэнергетических соединений и энергонасыщенных материалов для использования в ракетной технике, высокоскоростных, в том числе гиперзвуковых, летательных аппаратах, боеприпасах, а также для получения ценных продуктов гражданского назначения. В ходе реализации II этапа проекта достигнуты следующие результаты: Разработаны методы синтеза энергоемких (нитроазолил-NNO-азокси)соединений, линейных нитраминов с нитроэфирными заместителями, нитропроизводных 1,3,4-оксадиазола, триазолил- и оксадиазолилпиразола, нитрамино[1,2,4]триазоло[1,5-b][1,2,4,5]тетразина, и получены данные о закономерностях их термического разложения, горения и других свойствах. Синтезированы новые производные каркасных полигетероциклических систем, содержащие различные экспозофорные фрагменты, в том числе тринитроэтильные, фтординитроэтильные или азидометильные группы. Разработаны методы получения ультрадисперсных форм практически важных нитраминов (НMX, CL-20 и др.), определены их морфология и изучены физико-химические свойства. Разработаны методы синтеза активных энергоемких полимеров, в том числе азоловых полимерных связующих, сверхразветвленных полимеров на основе азидо-пропиниламино-триазиновых мономеров типа АВ2 и фото- и/или радиационно-отверждаемых полифункциональных полимерных связующих, показаны взаимосвязи между структурой и физико-химическими (специальными) свойствами полученных полимеров. Получены экспериментальные данные о побочных процессах в реакциях циклопропанирования непредельных соединений, содержащих наряду с двойными связями ацетиленовые и циклопропеновые фрагменты, установлены причины дезактивации палладиевых катализаторов. С помощью реакции циклопропанирования, катализируемой комплексами железа, синтезирован высокоэнергоемкого углеводород – 1,3-дициклопропилбициклобутан. Синтезированы образцы олигомеров на основе трис-(пропиниламино)триазина (ТПАТ) и изучены их физико-химические свойства. Разработаны новые методы теоретического прогнозирования физико-химических и специальных свойств энергетических веществ, включая энергетические показатели и термическую стабильность. Проведен теоретический анализ энергетических свойств наиболее перспективных органических солей разветвленных триазин-триазолов и исследовано влияние нитроэфирных пластификаторов на свойства синтезируемых в их среде полимерных связующих на основе неполных нитратов циклодекстрина. Проведены исследования энергоемких соединений методом порошковой дифрактометрии с целью установления их фазовой чистоты и состава, а также определен состав продуктов термических превращений в поликристаллических образцах в зависимости от температуры. Определена структуры зоны детонации жидких смесевых ВВ на основе тетранитрометана и выявлен диапазон концентраций, в котором реализуются неклассические режимы детонации. Установлен порог инициирования детонации смесевых жидких ВВ при ударно-волновом воздействии и выявлены зависимости расстояния выхода на стационарный режим от амплитуды инициирующей ударной волны. Получены и проанализированы данные о чувствительности синтезированных соединений и композиций к механическим воздействиям, определены критически важные факторы, а также вклады функциональных фрагментов. Получены экспериментальные данные о термической стабильности и закономерностях горения энергоемких мономеров, полимеров, а также смесей полимеров с нитроглицерином и другими высокоэнергетическими соединениями, определены физико-механические и технологические характеристики наиболее перспективных составов и предложены пути их регулировки. Оптимизированы теоретическими методами составы композиций СТРТ, содержащих высокоэнергетические производные тетразина, с целью повышения их энергетических характеристик. Получены экспериментальные данные о физико-химических и эксплуатационных свойствах опытных образцов новых высокоэнергоемких твердых топлив (горючих) для прямоточных воздушно-реактивных двигателей в условиях, приближенных к условиям эксплуатации высокоскоростных ПВРД. Синтезированы энергетически эффективные активные азоловые полимерные связующие, обладающие высокой термической и химической стабильностью и устойчивые к механическим воздействиям, определены закономерности взрывчатого превращения энергоемких композиций в зависимости от их состава, сформированы взрывчатые составы пониженного риска на основе малочувствительных ВВ и азольных связующих. Разработаны базовые рецептуры изделий из энергетических материалов, получаемых методом 3D печати с термопластичными матрицами и исследованы физико-химические превращения компонентов протяжении всего процесса печати, определены кинетические закономерности этих превращений. Синтезированы кинетически устойчивые ионные соединения металлов с высокоокисленными органическими, в том числе нитроксильными, парамагнетиками и выявлены причины, обусловливающие самопроизвольный распад многоспиновой фазы, сопровождающийся разлётом её частей. Получены новые высокочувствительные флуорофоры для использования в качестве сенсоров на следовые количества ВВ на поверхностях, в растворах и в воздухе в сверхмалых концентрациях на основании изменения оптических свойств сенсоров при контакте с молекулами аналита. Разработаны методы синтеза азидоизоксазолов на основе 3- и 5-нитроизоксазолов путем нуклеофильного замещения нитрогруппы на азидогруппу, а также исследована возможность превращения аминоизоксазолов в соответствующие нитрамины. Получены 3,3-динитроизоксазолидины и 3-нитроизоксазолины, спиросочлененные с циклооктановым фрагментом в результате взаимодействия метилен- и полиметиленциклоалканов с тетранитрометаном. Разработаны методы инкапсулирования азотсодержащих биологически активных веществ (БАВ) в полисахаридные микроразмерные гидрогели, изучено взаимодействие (связывание) модельных соединений и БАВ с полисахаридным фрагментом, а также гидродинамические и электрокинетические свойства полученных систем.