Термическая стабильность и закономерности горения новых N-замещенных нитропиразолов

Настоящий проект является фундаментальным научным исследованием, направленным на поиск новых высокоэффективных энергонасыщенных материалов. Проект посвящен установлению термической стабильности и закономерностей горения новых N-замещенных нитропиразолов, что позволит более целенаправленно определить области возможного использования новых материалов. Нитропроизводные пиразола, как правило, обладают высокими энергетическими характеристиками, хорошей термической стабильностью и низкой чувствительностью к механическим воздействиям. Но их недостатком является наличие кислого протона при атоме азота цикла, что ограничивает область применения этих энергетических материалов. В последние годы получены новые энергетические соединения, у которых атом водорода замещен различными группировками – алкильной, амино- и азо- группами. Эти соединения обладают физико-химическими свойствами, которые необходимо исследовать, поскольку и термическая стабильность и скорость горения являются важными характеристиками энергетических материалов, определяющими их применение в реальных условиях. В качестве объектов исследований будут выбраны 1-метил-3,4,5-тринитро-1Н-пиразол (MTNP), 1-амино-3,4-динитропиразол (1,3,4-ADNP), 1-амино-3,5-динитропиразол (1,3,5-ADNP), 1,5-диамино-3,4-динитропиразол (1,5-DADNP), N,N′-азобис-3,5-динитропиразол и N,N′-азобис-3,4-динитропиразол, предоставленные для исследования Институтом органической химии им. Н.Д. Зелинского. Научная новизна предлагаемого исследования состоит в установлении термической стабильности, закономерностей и механизма горения новых перспективных N-замещенных нитропиразолов и, в конечном счете, в установлении связи между их строением и термической стабильностью и реакционной способностью с точки зрения процессов горения и взрыва. Разложение нитрозамещенных пиразолов исследовалось во многих работах. В большинстве случаев термостабильность нитропиразолов оценивали с помощью термогравиметрического анализа (ТГА) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) в неизотермических условиях. Определение реальных кинетических параметров разложения нитропиразолов на основании неизотермических методов (ДСК и ТГA), по всей видимости, затрудняется протеканием наряду с разложением процесса испарения. Кроме того, несмотря на исследования термического разложения нитропиразолов, кинетические параметры и механизм разложения этих соединений вызывает много вопросов. В отличие от других классов энергонасыщенных материалов (нитроароматики, нитроэфиров, нитраминов) данных о горении нитропиразололов крайне мало, что в данный момент затрудняет рассмотрение нитропиразолов в качестве компонентов ракетных топлив и порохов. Проект предполагает изучение термической стабильности и механизма термического распада исследуемых N-замещенных нитропиразолов методами изотермической и неизотермической кинетики с использованием дифференциально-сканирующей калориметрии (ДСК) и классическим манометрическим методом в изотермических условиях. Закономерности горения N-замещенных нитропиразолов будут исследоваться в бомбе постоянного давления, кроме того, планируется измерять температурный профиль в волне горения с помощью тонких термопар. Наряду с кинетическими данными для установления механизма необходимо будет исследовать газообразные и конденсированные продукты распада ИК спектрально и хроматографически. В результате выполнения проекта будут установлены связи между строением полиазотистых соединений и термической стабильностью и реакционной способностью с точки зрения процессов горения и взрыва. В результате выполнения проекта будут получены новые сведения по кинетике, термохимии и химии термического разложения перспективных N-замещенных нитропиразолов, что позволит сделать вывод о возможности их хранения и использования. На основании исследований закономерностей горения, термопарных исследований в волне горения, кинетики и механизма термического разложения будет установлен механизм горения N-замещенных нитропиразолов, что послужит основой для поиска областей их дальнейшего использования. В результате выполнения проекта будет даны рекомендации для использования новых перспективных энергонасыщенных материалов.