• UID101
  • 登录2018-03-04
  • 粉丝56
  • 发帖358
  • 科研点数9点
优异服役勋章
论坛之星服役勋章
高级电子或计算机学者
高级化学或能材学者
众望瞩目勋章
二级优质勋章
追星Maker纪念章
耕耘者十字勋章
MT论坛理事会理事
棕榈金质学术勋章
红盟大使 发布于2016-06-07 20:28
10/3099

【巅峰级】四唑起爆药——硝基四唑铜铵(NH4CUNT)

楼层直达
硝基四唑铜铵,其较为复杂的制备流程,优秀的性能和强大的起爆力,和中间体NH4NT操作时需要的超强技术(感度极高,抽滤抽爆的可能性很大),都为它巅峰级的宝座奠定了基础,没有水平和防护措施的最好不要轻易冒险,下面开始我们的正题!


在请出今天的主角NH4CuNT之前,先让我们来认识以下它的家族————硝基四唑阴离子配合物起爆药,一类新型的绿色起爆药。其结构通式为——

其中x为3或4,y为1或2M为Fe、Co、Ni、Cu、Zn 、Cr或Mg;Cat+为 NH4+、Na+、 K+、 Rb+或Cs+,满足x+y=6的规律。这类起爆药的共性是威力大、绿色环保,因为含有多个硝基四唑阴离子,而不含有重金属盐、高氯酸根等有毒物质。其中并不乏顿感、稳定、高威力的好药,例如NH4FeNT、NH4NiNT等。NH4CuNT的结构为————

下面来看一下这类起爆药的详细数据————




从上面的表格中不难看出,NH4CUNT就算是摆在它的家族中,性能都是数一数二的高!


接着我们从感度、安定性、起爆能力、毒性来综合分析一下此物


1、感度:先就机械感度方面来说NH4CuNT十分顿感,在这个测试条件下RDX爆炸落高是22cm,PETN是14cm,而NH4CuNT竟达到了23cm,远远顿感于常用的起爆药,摩擦感度略微逊色,不过也达到了600g,虽然离PETN的5.8kg有点远,但是相比常规起爆药LA的6g来说就是一个天一个地了,更不用说超级敏感的HMTD和TATP,在机械感度方面NH4CuNT可以说完胜常规起爆药,特别是潮湿状态下不能被明火起爆,能安全地进行运输。再来看看静电感度,NH4CuNT也是很顿感,LA和LS根本没得比。唯一令人蛋疼的是NH4CuNT的火焰感度,明火接触会爆轰但是火焰感度不高,据说导火线能直接引燃,但是我试了两次都没成功,只得作罢。NH4CuNT装填火LG并不合适,更合适的是电LG,值得注意的就是其中间体NH4NT感度极高,需注意!

2、安定性:NH4CuNT热安定性较好,在265℃下才分解,据说在250℃下能耐住几个小时。且NH4CuNT光安定性好,和空气中成分不发生反应,在水中也稳定。


3、起爆力:现在暂时没有找到NH4CuNT的详细起爆力数据,但是个人判断NH4CuNT的起爆力不会低,毕竟四个硝基四唑阴离子的能量不是盖的。并且经过测试米粒大小的NH4CuNT开放条件下火焰接触直接爆轰,DDT过程较短,和LA类似,不经熔化直接爆轰分解,完全符合起爆药的常规特性。还有NH4CuNT的最大爆速达到了7400m/s,比苦味酸爆速还略高,威力是毋容置疑的。综上,我们完全有理由相信NH4CuNT的起爆力和LA可以分庭抗礼。但实际起爆力如何还要等实际测试。

4、毒性:NH4CuNT的毒性较小,不含重金属盐等有毒物质,且爆轰产物主要是Cu、N2、CO2、H2O和少量CO(约3%)、NO2(约2%),是真正的绿色起爆药,是LA、LS等含铅起爆药和DACP、BNCP等含高氯酸根起爆药不能相比的一点。

  综上,NH4CuNT是真正的绿色顿感起爆药,除火焰感度较低、晶体细小易聚成团和热安定性一般之外,各方面性能都比常规起爆药要优秀(起爆力不详,但估计能和LA媲美),特别是高度安定性、高度顿感和绿色无毒这几点十分值得注意。个人认为NH4CuNT改晶或者造粒后完全可以代替现有常规起爆药应用于电LG之中(若要装填火LG还需加装点火药),能大大提高LG储存、运输和使用的安全性。



接着该来的还是要来,下面我们进入NH4NT的合成环节




硝基四唑铵



一、简介
 
硝基四唑铵(NH4NT)化学式为CH4O2N6,是白色的晶体。一般方法制备的硝基四唑铵不带结晶水,但是机械感度不高,储存比较安全,不合空气中的水分以及二氧化碳反应。硝基四唑铵在水中溶解度非常大,溶解度随温度变化明显,也溶于丙酮、无水乙醇等有机溶剂,但溶解度比水要小。
      
硝基四唑铵通常不作为起爆药和主装药使用,一般作为含能中间体来制备NH4CuNTNH4CoNTNH4NiNT等一类配位起爆药,有着广泛的用途,是一种重要的含能中间体。


二、合成

1
、合成路线
所需试剂:5-氨基四唑(一水或无水)、五水硫酸铜、氢氧化钙(或氢氧化钡)、碳酸铵、亚硝酸钠

硝基四唑铵的合成和硝基四唑钠一样,也需要通过中间体硝基四唑酸式铜盐。
由氨基四唑合成中间体硝基四唑酸式铜盐的反应总方程式为————

图片:[{X10G[NK%@Z`51~Z0JIW]2.png


加入过量氢氧化钙后并100℃加热回流1小时————
2CuHNT·(NT)2+3CaOH2  ====  3CaNT2+2CuO+4H2O

过滤后加入碳酸铵使钙离子沉淀————
CaNT2+NH42CO3====2NH4NT+CaCO3

过滤后蒸发滤液,碳酸铵分解————
NH42CO3 ====2 NH3+H2O+CO2

2、详细操作流程
从氨基四唑合成酸式铜盐的步骤和硝基四唑钠里的中间体合成完全一样,但为避免事故的发生,我依然重复发一次酸式铜盐的制备

CuHNT·(NT)2  (中间体)
名称:硝基四唑酸式铜盐
说明:由5-氨基四唑进行重氮化,需要注意的是其产物的重氮四唑硝酸盐有些危险,溶液中含有1%即可发生爆炸,感度也很高,又是重要的中间体,所以要小心对待。。。
合成:
配置A溶液(10.6g无水氨基四唑、0.5g五水硫酸铜、18ml68%
硝酸溶于170ml

图片:Z`@]]_T5~I9S}WZH5%(H[SJ.png


配置B底液(13.8g五水硫酸铜、26g亚硝酸钠溶于70ml水)

图片:[R00LAS`S9HLP2H[9_DF)FP.png


冰浴控温15度以下,搅拌混合。
注意这步大约需要1h,然后加入C溶液(18ml68%
硝酸溶于6ml水)

图片:}Z407@`SQYN}PB@QE_(QA7S.png


保温15min,然后迅速抽滤会堵滤纸,有点麻烦并洗涤,注意要保持湿态,滤太干感度会大增。

图片:A[%]VR}PVJ@}%YVOFANYXVS.png


加水至200ml制得硝基四唑酸式铜盐悬浊液。

图片:WDOVM7C3SSV53}K60`X`4B5.png



硝基四唑酸式铜盐易变质,不能久置。


接着我们将试验场地搬到阳台准备下几部!
水可载舟亦可赛艇!
  • UID101
  • 登录2018-03-04
  • 粉丝56
  • 发帖358
  • 科研点数9点
优异服役勋章
论坛之星服役勋章
高级电子或计算机学者
高级化学或能材学者
众望瞩目勋章
二级优质勋章
追星Maker纪念章
耕耘者十字勋章
MT论坛理事会理事
棕榈金质学术勋章
红盟大使 发布于2016-06-07 21:14
沙发F
NH4NT(中间体)
名称:硝基四唑铵
说明:这一步十分关键但也有点危险,国外有很多浓缩时自爆的事故案例,造成各种残疾,需要谨慎一点。。。


往上一步做出的溶液中加入稍过量氢氧化钙,将反应液pH值调至89,并记录下所用的氢氧化钙的量,我在这用了4.5g,按照理论计算约4.2g氢氧化钙已足够。由于反应液会变得很粘稠,可以加入100ml水,溶液变成蓝色,较粘稠。这里也可以使用氢氧化钡,据说效果或更好,但是钡盐的毒性不小,个人不建议使用,氢氧化钙足矣————

图片:N(KWP(X57VSZ_W2}Q]90OWD.png





100℃水浴加热回流1.5小时,期间溶液逐渐由蓝色转变为棕黑色,但所需时间较长,比硝基四唑钠合成时这一不要长不少。————

图片:{73]%6BDB7078V$0XEJND]F.png





1.5小时候取出时是这样子的,可以清晰的看到氧化铜沉淀,溶液分层————

图片:FC%YMA`@_@LQUD7K@%N{T2L.png



图片:NS3352CKIJWP0D3[$VT`JD7.png





抽滤大法————

图片:32(5B1VCB7RY_H5YI$%FNMF.png





黑色滤渣————

图片:[{$U3~LKZ)XZQJRC`)G5FLR.png





得到微黄色的硝基四唑钙溶液一杯————

图片:MP]_S0QP[Q058MKVFQ~ZZ]A.png





加入稍过量碳酸铵,使钙离子全部沉淀,刚才加入的是4.5g氢氧化钙,则现在加入6g碳酸铵(过量)。大量白色沉淀生成,酷似一杯牛奶————

图片:8WY4Y29)LQD2]2)$~05_]35.png





抽滤大法————

图片:SQ)]MW(MALRSI{Y[~_8J{R9.png





碳酸钙滤渣,纯白。用25ml水洗涤两次,共用50ml水。————

图片:MU1K_U_[@03Y%6LBJP5UDKN.png



得到一杯微绿色的200ml硝基四唑铵溶液————

图片:56UVHY$(}@2Q0TM)FYDV44S.png





浓缩滤液,期间溶液中过量碳酸铵分解为氨气、二氧化碳和水,这步骤一定小心!——————

图片:@P]${N]$B_6(A$59OTT[_}H.png





浓缩至25ml左右————

图片:OQRH9WY~CWC`%]ZTSA`H)MY.png




降温到3-5℃析晶————

图片:8V2F[ZPEOFIM6NI)R93_O%0.png



抽滤大法----

图片:HW8V}_0$]]K0IW2V5%H4BLG.png





得到的是很有爱的淡绿色硝基四唑铵(做的不是很好啊。。。)————

图片:M3%MR07K3~O[R38LYTIVJEB.png



图片:H[X3D}OAOG2PSZ165WC9[JP.png





将滤液缓慢蒸发并重复以上步骤,最后能将绿色杂质留在溶液之中,得到很纯的硝基四唑铵。但是需要控制好,滤液多了得率就低,滤液少了绿色杂质有可能析出影响纯度。剩下的滤液不要浪费,用水浴蒸干后回收含有绿色杂质的硝基四唑铵,还可以用丙酮再次提纯,因为丙酮中绿色杂质溶解度很大,硝基四唑铵溶解度小很多,提纯更容易、方便,操作也简单不少。
由于操作上的失误,大大影响了得率,不过最后得到的硝基四唑铵是很纯的白色,纯度不低。

将剩下的溶液继续浓缩至7m10ml后降温析晶,几乎得到一杯固体————

图片:S03MQ1}9HH__0~Q[51(065J.png





浓缩溶液后得到的微绿色的硝基四唑铵,虽然绿色较淡,但是还是可以隐约看到,需要再次提纯————

图片:GDTC{6L7_R988}P(OHRU`$M.png





最终渡过了惊险的一步,这一步产物做出来干燥之后,尽快将其做成NH4CUNT!
水可载舟亦可赛艇!
  • UID101
  • 登录2018-03-04
  • 粉丝56
  • 发帖358
  • 科研点数9点
优异服役勋章
论坛之星服役勋章
高级电子或计算机学者
高级化学或能材学者
众望瞩目勋章
二级优质勋章
追星Maker纪念章
耕耘者十字勋章
MT论坛理事会理事
棕榈金质学术勋章
红盟大使 发布于2016-06-07 21:23
板凳F
完结篇:


NH4CuNT
名称:硝基四唑铜铵
说明:开始水浴回流控温配位结晶,有点耐心即可。。。



化学反应方程式如下图所示————



实验器材:烧杯、量筒、玻璃棒、温度计、电炉、天平
实验药品:三水合硝酸铜(分析纯)、硝基四唑铵(自制)


称量6.6g硝基四唑铵————

图片:D([RQKR~U~SHB9K$PDQPT1E.png



称量3g三水合硝酸铜—————

图片:`%}`0LA$GAUNZ$M($TEOVY3.png



用150ml水溶解硝基四唑铵—————

图片:$359GDA11J~K}[3]~(SFQ@K.png





加200ml水将硝酸铜配成溶液(没用容量瓶,手一抖就加多了。。。汗,不过此处失误对实验影响不大)——————

图片:F075$GT2NGO[V}$2@[4GT8Q.png


然后将其混合,并加以搅拌,会生成天蓝色沉淀,此处相机没电了,没拍到,就不上图了。



加热至沸腾,并且使用 秘技·土法回流 1.5小时————

图片:(I58E~O2~24%FB35P})MHHE.png



取出后自然冷却至室温,有大量天蓝色固体生成,这个就是NH4CuNT了。回流效果不太好,溶液有一部分蒸发了,只剩下200多ml。————

图片:J_BTDV26VU0MC{3AVUZP10Y.png




抽滤大法





用50ml水洗涤两次,最后得到了很有爱的NH4CuNT。————

图片:~Y(DL7[BWT[BKL8EV(3HEVH.png




滤液,颜色相当淡————

图片:%`5YUITLTJ0U`[HAWFS7CZM.png





50℃干燥4个小时后。NH4CuNT晶体是很细小的长棱状的,很容易聚成团,以后有空研究下造粒或改晶————

图片:LZ@J7SNOUFQ@[ML0%JP3R)U.png



图片:SOA6VA9_E69]ELRSBG2LTZJ.png


水可载舟亦可赛艇!
  • UID1701
  • 登录2017-11-23
  • 粉丝0
  • 发帖2
  • 科研点数0点
623409231 发布于2017-11-06 08:26
地板F
这东西没做过,到最近想做5-氨基四唑合锶,不知道这个东西有啥好能做不?
  • UID2146
  • 登录2018-04-17
  • 粉丝0
  • 发帖5
  • 科研点数0点
QHarryQ 发布于2018-04-12 02:00
4楼F
同志,转载请标明出处。
  • UID2296
  • 登录2018-09-01
  • 粉丝2
  • 发帖64
  • 科研点数0点
优异服役勋章
追星Maker纪念章
论坛之星服役勋章
星空 发布于2018-07-07 23:15
5楼F
小白问:如果用CuNH4NT作主装药,聚能罩为铝制的纸谐管会不会降低感度而自爆呢
  • UID881
  • 登录2020-11-27
  • 粉丝0
  • 发帖236
  • 科研点数0点
优异服役勋章
楼层建筑师奖章
论坛之星服役勋章
兰若,公主魂 发布于2020-07-28 10:08
6楼F
   进来看看,好像不错的样子,哈。
  • UID881
  • 登录2020-11-27
  • 粉丝0
  • 发帖236
  • 科研点数0点
优异服役勋章
楼层建筑师奖章
论坛之星服役勋章
兰若,公主魂 发布于2020-08-24 11:09
7楼F
   这玩意,我要是能做就好。
  • UID3125
  • 登录2020-11-24
  • 粉丝0
  • 发帖11
  • 科研点数0点
优异服役勋章
nmzl250 发布于2020-10-19 16:45
8楼F
做过,米粒大小的放在不锈钢勺上加热,隔着40cm炸耳鸣,不锈钢勺直接凹陷下去。
  • UID3222
  • 登录2020-11-25
  • 粉丝0
  • 发帖15
  • 科研点数0点
优异服役勋章
陈胍胍的皮 发布于2020-11-15 14:33
9楼F
做了一个氨基四唑铜,还加了一个配体,但是不知道上没上去,感觉烧起来就是有些溅射,威力一般欸
  • UID3222
  • 登录2020-11-25
  • 粉丝0
  • 发帖15
  • 科研点数0点
优异服役勋章
陈胍胍的皮 发布于2020-11-15 14:34
10楼F
之前做了一些叠氮化铜,大概就几毫克的,意外发火,塑料盒子都碎了,耳朵嗡嗡的
您需要登录后才可以回帖
发表回复

杩斿洖椤堕儴