Высокоэнергетические соединения как фундаментальная основа создания энергонасыщенных материалов и систем двойного назначения

Объектом исследования в проекте являются высокоэнергетические соединения и энергонасыщенные материалы. Цель НИР 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. Методология проведения исследований заключается в прогнозировании структур и разработке методов синтеза перспективных высокоэнергетических азот-кислородных соединений, углеводородов, мономеров и полимеров, композитных материалов, и исследовании их физико-химических и энергетических характеристик с использованием комплекса современных аналитических методов. В отчетный период получены следующие результаты: В ИОХ РАН были разработаны эффективные методы синтеза высокоэнергетических (нитро-NNO-азокси)триазолов и солей 1,3-бис(нитроимидо)-1,2,3-триазолия, функционализированных оксетанов, новых энергоемких полинитрогексаазаизовюрцитанов, гетероциклических ансамблей изомерных оксадиазолов, содержащих дополнительные эксплозофорные группы, энергоемких полимеров. Предложены методы синтеза нитропроизводных пиразоло[3,4-c]пиразола и пиразоло[4,3-d][1,2,3]триазола – новой структурной основы высокоэнергетических соединений. Получены комплексы циклодекстринов с энергоемкими соединениями и новые энергоемкие циклопропан-содержащие нитроэфиры. Разработаны методы синтеза новых парамагнитных гетероциклических соединений на основе фуразанопиразина, энергонасыщенных парамагнитных производных оксо-бис(фуразано)пиразина и их содей (комплексов) с металлами, нового типа органических парамагнетиков, содержащих энергонасыщенные фуразанопиразиновый и триазольный/тетразольный фрагменты. В ФИЦ ПХФ и МХ РАН исследованы процессы полициклоприсоединения мономеров типа АВ2 на основе s-триазина с целью получения сверхразветвленных энергонасыщенных полимеров. Разработаны методы синтеза гидразин-производных s-триазина, энергоемких звездообразных полимеров на основе неполных нитратов циклодекстринов. Дана оценка использования солей пентазола в качестве потенциальных компонентов СТРТ, осуществлен термодинамический анализ баллистической эффективности твердых топлив для ПВРД в зависимости от элементного содержания высокоуглеродистых высокоэнтальпийных добавок, их плотности и энтальпии образования. Дано теоретическое обоснование возможности использования высокоэнергетических азидо-ацетиленовых производных триазина в энергетических конденсированных системах. Получены экспериментальные данные о процессах горения перспективных газогенераторных составов на основе азидо-ацетиленовых производных триазина. Определены структуры и эксплуатационные свойства (энтальпия образования, строение, чувствительность, термостабильность) производных бисфуразанопиперазина – потенциальных диспергаторов твердых топлив для ПВРД. Экспериментально исследована индукция воспламенения жидких энергоемких углеводородов каркасного строения в воздушном потоке на установке «ударная труба». В ФИЦ ХФ РАН получены данные о специальных свойствах азот-кислородных соединений, синтезированных участниками Консорциума, в том числе определены энтальпии образования в конденсированной фазе термическая стабильность энергетических соединений. Построена кинетическая модель их разложения на основе разработанных ранее термоаналитических и термокинетических подходов. В ИПХЭТ СО РАН синтезированы каркасные полигетероциклические соединения с высоким содержанием азота и новые энергоемкие алифатические полиэфиры, содержащих в боковой цепи азоловые гетероциклы. Определены взрывчатые характеристики солей динитразовой кислоты и восстановленного октаазадиоксоантрацена и проведен анализ перспективности их использования в качестве модификаторов скорости горения. Разработано модельное широкодиапазонного уравнение состояния металлов. Разработана методика дистанционной идентификации взрывчатых веществ с помощью метода активного формирования спектральных изображений. В РХТУ им. Д. И. Менделеева осуществлен синтез производных высокоэнтальпийного полинитрогексаазовюрцитана с полинитроалкильными заместителями и изучены их свойства. Экспериментально определены специальные свойства энергоемких мономеров, полимеров и композиций полимер/активный пластификатор, найдены физико-химические и эксплуатационные характеристики опытных образцов твердых энергоемких соединений, способных поддерживать режим многократно возобновляемого горения. В ИОС УРО РАН разработаны методы синтеза новых энергетических солей на основе клозо-додекаборатных анионов и азольных катионов, и новых высокоэнергетических полиазотсодержащих производных азолов и азинов. Осуществлен синтез новых высокочувствительных флуорофоров для использования в качестве сенсоров на следовые количества взрывчатых нитросоединений. В МГУ им. М. В. Ломоносова разработаны методы направленного синтеза серии новых нитропроизводных тиоарил- и сульфонилизоксазолов, получены новые производные изоксазолина, спиросочлененных или аннелированных с циклооктановым фрагментом, содержащих N,N-бис-сульфонамидные группы. Для полученных соединений изучена их биологическая активность по отношению к ряду патогенов. Разработан метод инкапсулирования биологически-активного азотсодержащего соединения полисахаридными микроразмерными гидрогелями на основе натриевых солей альгиновой и гиалуроновой кислот.