고질소함유 고에너지물질의 생성경로에 관한 이론적 연구

초록

고질소함유 고에너지물질들은 탄두 성능을 획기적으로 높일 수 있는 화약 후보물질이다. 이들 중 멜라민을 포함한 트라이아진계 화합물들은 이론적으로 많은 관심을 받아 왔으나, 실험적으로 합성된 적이 없다. 본 연구에서는 나이트로 그룹이 치환된 트리아진에 대한 생성 경로 및 화약 성능을 이론적으로 고찰하였다. 시안아미드의 이합체화 반응에 의하여 만들어진 이시안이아미드 두 분자가 반응하여 멜라민과 시안아미드를 만드는 반응경로가 최소 자유에너지 장벽을 가지는 반응으로 밝혀졌으며, 이때의 장벽에너지는 33 kcal/mol 이었다. 그러나 시안아미드의 경우와는 달리 시안화나이트릴 두 분자는 이합체화 반응에 의하여 부가물이 만들어지지 않았으나, 대신 시안아미드-시안화나이트릴 혼합물에서는 부가생성물을 만들어 이후 일 또는 이나이트로 치환된 트라이아진이 생성될 수 있었다. 삼분자 단일단계 반응에 의해서도 일, 이 및 삼나이트로 트라이아진이 만들어질 수 있었으며 이때의 활성화자유에너지는 34 ~ 37kcal/mol 정도로 멜라민의 삼분자 반응 활성화에너지 보다는 낮았다. 이, 삼나이트로트라이아진의 화약 성능은 HMX와 비슷한 수준으로 예상된다.