3,3'-二氨基-2,2',4,4',6,6'-六硝基聯苯
3,3'-二氨基-2,2',4,4',6,6'-六硝基聯苯（代號：DIPAM）是一種聯苯型耐熱炸藥，可用於裝填導爆索和切割索，是美軍的許用傳爆藥之一，目前關於該藥的信息主要來自美國海軍部下屬機構的早期實驗。
| 3,3'-二氨基-2,2',4,4',6,6'-六硝基聯苯 | |
|---|---|
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| IUPAC名 3-(3-amino-2,4,6-trinitrophenyl)-2,4,6-trinitroaniline 3,3'-二氨基-2,2',4,4',6,6'-六硝基聯苯 | |
| 別名 | DIPAM 六硝基聯苯胺 二苦胺[1] |
| 識別 | |
| CAS號 | 17215-44-0 
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| PubChem | 87004 |
| ChemSpider | 78479 |
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | QTYYIZYAWHBAHQ-UHFFFAOYSA-N |
| 性質 | |
| 化學式 | C12H6N8O12 |
| 摩爾質量 | 454.22 g·mol⁻¹ |
| 外觀 | 黃色針狀晶體[2] |
| 密度 | 1.79g/cm3[2] |
| 熔點 | 306°C[2] |
| 溶解性 | 不溶於甲苯和二甲苯[3] 微溶於氯仿 溶於丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基亞碸、硝酸[1] |
| 熱力學[2] | |
| ΔfHm⦵298K | -28.45kJ·mol-1 |
| ΔcHm⦵ | -5551.3kJ·mol-1 |
| 爆炸性[2] | |
| 爆速 | 7490m/s（1.79g/cm3） |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
物理性質
編輯DIPAM晶體屬單斜晶系，β=95°3'。通過丙酮-乙醇溶劑體系重結晶製得的DIPAM粒徑一般為10至30微米，散裝密度[註 1]為0.26至0.5g/ml，加速濃縮可進一步降低粒徑和散裝密度，但會造成產品流散性下降，進而導致小口徑容器裝填困難並引發揚塵問題[4]。
DIPAM在丙酮、四氫呋喃、1,4-二噁烷、硝基苯、二甲基甲酰胺中的溶解度依次遞增。使用上述溶劑重結晶得到的產品一般為細針狀或薄片狀結晶，產率較低且真空安定性存在缺陷。使用四氫呋喃與甲苯、四氯化碳、二甲苯或硝基苯組成二元體系，或是採用丙酮-乙酸、丙酮-四氯化碳、二噁烷-甲苯、二噁烷-二甲苯二元體系進行重結晶操作則能得到較大的柱狀結晶，散裝密度可達0.77g/ml[4]。
DIPAM熱穩定性能較好，其在210°C環境下放置48小時無失重，在290°C環境下依然能夠較穩定工作[3]。相較於TATB、HNS等常用耐熱炸藥，DIPAM在較高溫度下表現出特殊性質，其熱穩定性能在藥塊體積較小或封閉環境下表現更佳，但該特性的成因尚無定論[5]。
製備工藝
編輯DIPAM可通過多種方法製得，但每種方法均存在一定缺陷[6][7]。
第一種方法以間溴甲苯為原料，經硝硫混酸處理以在苯環上取代上三個硝基，該步驟產率約為86%。隨後加入活性銅粉進行烏爾曼反應形成聯苯結構，經重結晶處理後產率約為77%。在提純後的產物中加入重鉻酸鈉、硫酸及硝酸，可使苯環上的甲基轉化為羥基，產率約為75%。再將產物與吡啶及過量三氯氧磷反應，以88%收率獲得二氯六硝基聯苯，最終在10°C下加入氨的乙醇溶液反應，經丙酮-乙醇溶劑重結晶，即可製得DIPAM，全流程產率約為39.4%[6][7]。
第二種方法以3-溴苯胺為原料，與氯甲酸甲酯和碳酸鈉反應以將酯基結構引入氨基，產率約為82%。隨後通入硝硫混酸引入硝基，再在150°C下加入活性銅粉發生烏爾曼反應得到聯苯結構，最終加入硫酸水解得到DIPAM。該方法在烏爾曼反應步驟存在缺陷，容易發生副反應並生成大量其他物質[7]。
第三種方法以3-氨基苯甲醚為原料，經桑德邁爾反應得到3-溴苯甲醚，產率約為75%。隨後加入硝硫混酸以引入3個硝基，產率約為74%，如進行重結晶則產率上升至88%。之後再進行烏爾曼反應及氨化操作即可得到DIPAM，兩步產率分別為78%和91%。相較於其他2種方法，該流程產率較高且產品純淨，是DIPAM的主流製備方法[7]。
爆炸性能
編輯DIPAM的氧平衡為-52.84%，屬負氧平衡炸藥[註 2]。其爆熱為5900kJ/kg，爆壓24.2GPa，密度1.79g/cm3時爆速7490m/s[1][2]。
應用
編輯DIPAM曾用於裝填F-15戰鬥機和F-111戰鬥轟炸機所用逃生部件的導爆索，在後續測試中，該藥表現出良好的熱穩定性和長貯安定性[註 3]，被認為可適當增加服役期限和儲存壽命[8]。此外，在50小時高溫環境測試中，裝填DIPAM的導爆索耐熱性能明顯優於裝填HNS的導爆索[9]。
註釋
編輯參考文獻
編輯- ^ 1.0 1.1 1.2 田德余; 趙鳳起; 劉劍洪 2011，第358-359頁.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Koch 2021，第257頁.
- ^ 3.0 3.1 韋愛勇 2014，第50頁.
- ^ 4.0 4.1 Oesterling, R.E.; Dacons, J.C. Heat Resistant Explosives XVIII. Recrystallization Techniques for Dipam (報告). Defense Technical Information Center. 1964. doi:10.21236/ad0354119 （英語）.
- ^ Simmons, Herbert T. Heat Resistant Explosives. XXI. The thermal stability of DIPAM, 3,3'-Diamino-2,2',4,4;,6,6;-Hexanitrobiphenyl (報告). Defense Technical Information Center. 1965. doi:10.21236/ad0370578 （英語）.
- ^ 6.0 6.1 Dacons, Joseph C.; Adolph, Horst G.; Kamlet, Mortimer J. Heat Resistant Explosives. XIII. Preparation and Properties of 3,3'- Diamino-2,2',4,4',6,6'- Hexanitrobiphenyl (DIPAM) (報告). Defense Technical Information Center. 1962. doi:10.21236/ad0331346 （英語）.
- ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 Oesterling, Robert E.; Dacons, Joseph C.; Kaplan, Lloyd A. Heat Resistant Explosives. XV. Alternate Synthetic Routes to 3,3'-Diamino-2,2',4,4',6,6'-hexanitrobiphenyl, DIPAM (報告). Defense Technical Information Center. 1962. doi:10.21236/ad0334076 （英語）.
- ^ Kayser, Eleonore G. Chemical and photographic evaluation of rigid explosive transfer lines. Journal of Hazardous Materials. 1986, 13 (1): 39–50. ISSN 0304-3894. doi:10.1016/0304-3894(86)80004-8 （英語）.
- ^ Bement, L. J.; Kayser, E. G.; Schimmel, M. L. Service life evaluation of rigid explosive transfer lines (報告). NASA Technical Reports. 1983 （英語）.
參考書籍
編輯- Koch, Ernst-Christian. High Explosives, Propellants, Pyrotechnics 1st English Edition. Berlin/Boston: Walter de Gruyter GmbH. 2021. ISBN 978-3-11-066052-4 （英語）.
- 韋愛勇. 单质与混合火工药剂. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學出版社. 2014. ISBN 978-7-5661-0750-3 （中文（簡體））.
- 田德余; 趙鳳起; 劉劍洪. 含能材料及相关物手册. 北京: 國防工業出版社. 2011. ISBN 978-7-118-07785-8 （中文（簡體））.