Cellulose：芳基丙洛酰胺富勒烯C₇₀环丙烷稳定剂与硝化纤维素热相互作用的构效关系

我团队在《Cellulose》(中科院1区，影响因子6.12）发表了题为“Structure–activity relationship of thermal interaction between arylmalonamide[70]fullerocyclopropane stabilizer and nitrocellulose”的研究论文。该成果由环境友好能源材料国家重点实验室完成，我团队赵杨博士为第一作者，金波教授为通讯作者，西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室为第一通讯单位。

【研究背景】

加入一些传统的化学稳定剂，主要是苯胺和苯脲类化合物，以抑制硝酸盐酯的自催化反应，延长推进剂的使用寿命。硝酸盐的自催化分解可被传统芳香胺稳定剂抑制，因为芳香胺的碱性化合物可以迅速与氮氧化物结合，但其强烈的碱度促进硝酸盐的皂化，降低了推进剂的化学稳定性，极大地限制了武器系统的应用。此外，传统稳定剂的稳定性在高温下下降。传统的稳定剂不能满足现代武器的要求和发展。因此，开发新型稳定剂是迫切必要的。

【工作简介】

本工作通过Bingel反应合成了一系列新型芳基丙烯酰胺富勒烯C₇₀环丙烷（3a-c）。通过1 H NMR、13C NMR、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见光谱和质谱对3a-c的分子结构进行了验证。采用甲基紫纸试验和等温热重法研究了3a-c对硝化纤维素的热稳定性，结果表明，3a-c对硝化纤维素的稳定性明显优于富勒烯C₆₀基稳定剂。随着苯环p位碳链长度的增加，3a-c对硝化纤维素的热稳定性有所提高。通过双热分析得到了3a-c对硝化纤维素热分解的影响，结果表明了硝化纤维素的热爆炸临界温度可增加0.1-2.8°C，3a-c。采用绝热加速量热法研究了3a-c对硝化纤维素在绝热环境下的热稳定性。此外，通过ESR和FT-IR对其稳定机理进行了研究，结果表明，3a-c能与硝化纤维素释放的氮氧化物自由基发生反应。这些芳基丙烯酰胺富勒烯C₇₀环丙烷具有良好的热稳定性和较强的自由基清除能力，可作为一种很有前途的单基和双基推进剂稳定剂。

文章连接：https://doi.org/10.1007/s10570-022-04669-5