Hygroscopicities of 3,4-dinitropyrazole and Its Melt-cast Explosive

GUAN Tong; ZHANG Xiangrong; YUE Yuehui; LIU Pan; YAN Bo; ZHOU Lin

doi:10.12382/bgxb.2026.0025

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Hygroscopicities of 3,4-dinitropyrazole and Its Melt-cast Explosive

更新时间：2026-08-27

- Hygroscopicities of 3,4-dinitropyrazole and Its Melt-cast Explosive
- ACTA ARMAMENTARII Pages: 1-10(2026)
- 作者机构：
  
  1.北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室，北京 100081
  2.重庆红宇精密工业集团有限公司，重庆 402760
  3.甘肃银光化学工业集团有限公司，甘肃白银 730900
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12382/bgxb.2026.0025
  CLC： TJ55
- CSTR：XXXXX.XX.XXX.2026.0025
- Received：07 January 2026，
  
  Revised：2026-08-13，
  
  Accepted：24 June 2026，
- 稿件说明：
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GUAN Tong, ZHANG Xiangrong, YUE Yuehui, et al. Hygroscopicities of 3,4-dinitropyrazole and Its Melt-cast Explosive[J/OL]. ACTA ARMAMENTARII, 2026, 1-10.
DOI：

GUAN Tong, ZHANG Xiangrong, YUE Yuehui, et al. Hygroscopicities of 3,4-dinitropyrazole and Its Melt-cast Explosive[J/OL]. ACTA ARMAMENTARII, 2026, 1-10. DOI： 10.12382/bgxb.2026.0025. CSTR： XXXXX.XX.XXX.2026.0025.

摘要

吸湿性严重限制了新型熔铸载体3，4-二硝基吡唑（3，4-Dinitropyrazole，DNP）的工程应用。为此，通过试验和分子动力学模拟系统研究了不同温度和相对湿度下DNP及其熔铸炸药的吸湿规律、吸湿机理和吸湿对其力学性能的影响。研究结果表明：DNP及其熔铸炸药的吸湿性随温度和相对湿度的提高而增强，在25 ℃、40 ℃、55 ℃下其临界相对湿度分别为85%、62%、42%；DNP颗粒表面存在发达的孔隙结构，通过毛细凝聚效应吸附水分后，水分子与DNP分子中的N-H键和硝基形成氢键，破坏了DNP晶体内部原有的分子间氢键网络和

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堆积作用，导致吸湿过程持续进行；吸湿导致DNP与固相颗粒的粘结强度下降，随着水分含量的提高，DNP基熔铸炸药的抗压强度和弹性模量减小，失效应变增大。

Abstract

The hygroscopicity severely limits the engineering application of the novel melt-cast matrix 3，4-dinitropyrazole （DNP）. In this work， the moisture absorption patterns and mechanisms of DNP and its melt-cast explosives under different temperatures and relative humidities， as well as the effect of moisture absorption on their mechanical properties， are systematically investigated through experimental test and molecular dynamics simulation. The results indicate that the hygroscopicities of DNP and its melt-cast explosives increase with the rise in temperature and relative humidity.， The critical relative humidities are 85%， 62%， and 42%， respectively， at 25 °C， 40 °C and 55 °C. The DNP particles possess a developed porous surface structure. After the moisture is adsorbed via capillary condensation， the water molecules form hydrogen bonds with the N-H bonds and nitro groups of DNP molecules. This weakens the original intermolecular hydrogen-bond network and π-π stacking interactions within the DNP crystals， which leads to the sustained progression of the moisture absorption. Moisture absorption results in decreasing the bonding strength between DNP and particles. As the moisture content increases， the compressive strength and elastic modulus of DNP-based melt-cast explosives decrease， while the failure strain increases.

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Keywords

references

雷伟，张蒙蒙，王红星，等 . DNP与DNAN基熔铸炸药的性能对比［J］. 火炸药学报， 2022 ， 45 （ 3 ）： 370 - 376 .

Lei W ， Zhang M M ， Wang H X ， et al . Properties comparison of DNP-based and DNAN-based melt cast explosives ［J］. Chinese Journal of Explosives & Propellants ， 2022 ， 45 （ 3 ）： 370 - 376 . （in Chinese）

解寒飞 . DNP和TNT基熔注炸药性能比较研究［D］. 北京：北京理工大学， 2024 .

Xie H F . Comparative researches on performance of DNP-based and TNT-based melt-cast explosives ［D］. Beijing ： Beijing Institute of Technology ， 2024 . （in Chinese）

梁杰 . 吸湿性对典型含金属粉点火药性能影响研究［D］. 沈阳：沈阳理工大学， 2021 .

Liang J . Research on the influence of hygroscopicity on the performance of typical ignition powder containing metallic powder ［D］. Shenyang ： Shenyang Ligong University ， 2021 . （in Chinese）

刘连生，胡勇辉 . 水分含量对改性铵油炸药性能的影响［J］. 工程爆破， 2012 ， 18 （ 1 ）： 86 - 90， 39 .

Liu L S ， Hu Y H . Effect of moisture content on MANFO performance ［J］. Engineering Blasting ， 2012 ， 18 （ 1 ）： 86 - 90， 39 . （in Chinese）

Tariq Q N ， Bi Y F ， Manzoor S ， et al . Synthesis， performance， and thermal behavior of two insensitive 3，4-dinitropyrazole-based energetic cocrystals ［J］. Crystal Growth & Design ， 2023 ， 23 （ 1 ）： 112 - 119 .

Hervé G ， Roussel C ， Graindorge H . Selective preparation of 3，4，5-trinitro-1H-pyrazole： a stable all-carbon-nitrated arene ［J］. Angewandte Chemie International Edition ， 2010 ， 49 （ 18 ）： 3177 - 3181 .

屈炜宸，晏嘉伟，夏文韬，等 . 胺基化合物改性球形ADN的制备及性能［J］. 含能材料， 2025 ， 33 （ 2 ）： 127 - 135 .

Qu W C ， Yan J W ， Xia W T ， et al . Preparation and properties of modified spherical ADN with amine compounds ［J］. Chinese Journal of Energetic Materials ， 2025 ， 33 （ 2 ）： 127 - 135 . （in Chinese）

李磊，王艳薇，党力，等 . ADN高能固体推进剂的吸湿性［J］. 兵工学报， 2022 ， 43 （ 7 ）： 1614 - 1619 .

Li L ， Wang Y W ， Dang L ， et al . Hygroscopic properties of ammonium dinitroamide-based high energy propellant ［J］. Acta Armamentarii ， 2022 ， 43 （ 7 ）： 1614 - 1619 . （in Chinese）

Li H J ， Li L ， Sun J ， et al . Construction and preparation of the novel ADN/CL-20 cocrystal via directional hydrogen bonding design for turning hygroscopicity ［J］. Inorganic Chemistry ， 2024 ， 63 （ 36 ）： 16713 - 16725 .

Chen F Y ， Xuan C L ， Lu Q Q ， et al . A review on the high energy oxidizer ammonium dinitramide： its synthesis， thermal decomposition， hygroscopicity， and application in energetic materials ［J］. Defence Technology ， 2023 ， 19 ： 163 - 195 .

Adams J R ， Merz A R . Hygroscopicity of fertilizer materials and mixtures ［J］. Industrial & Engineering Chemistry ， 1929 ， 21 （ 4 ）： 305 - 307 .

Peng C ， Chen L X D ， Tang M J . A database for deliquescence and efflorescence relative humidities of compounds with atmospheric relevance ［J］. Fundamental Research ， 2022 ， 2 （ 4 ）： 578 - 587 .

尹磊，张至斌，张建国，等 . 3，4-二硝基吡唑的晶体结构［J］. 含能材料， 2016 ， 24 （ 10 ）： 965 - 968 .

Yin L ， Zhang Z B ， Zhang J G ， et al . Crystal structure of 3，4-dinitropyrazole ［J］. Chinese Journal of Energetic Materials ， 2016 ， 24 （ 10 ）： 965 - 968 . （in Chinese）

Guo H Q ， Yu S Y ， Li Y X ， et al . Crystal structure of 3，4-dinitropyrazole in water ［J］. Molecular Crystals and Liquid Crystals ， 2019 ， 690 （ 1 ）： 43 - 49 .

Rouhani M . DFT study of the intermolecular interaction of 3，4-dinitropyrazole （DNP） and H₂O ［J］. Journal of Physical & Theoretical Chemistry ， 2017 ， 14 （ 3 ）： 229 - 236 .

Lu Q Q ， Kou Y ， Hu Y W ， et al . A novel dynamic simulation method for investigating the hygroscopicity of ammonium perchlorate ［J］. Journal of Molecular Liquids ， 2024 ， 404 ： 124956 .

Chen L Z ， Song L ， Cao D L ， et al . Crystal structure of 3，4-dinitropyrazole， C₃H₂N₄O₄ ［J］. Zeitschrift für Kristallographie - New Crystal Structures ， 2016 ， 231 （ 4 ）： 1099 - 1100 .

Lu Q Q ， Liu B ， Xie Z F ， et al . Exploring the hygroscopic behavior of highly energetic oxidizer ammonium dinitramide （ADN） at different temperatures and humidities using an innovative hygroscopic modeling ［J］. Defence Technology ， 2024 ， 40 ： 25 - 34 .

Gholizadeh R ， Wang Y J . Molecular dynamics simulation of the aggregation phenomenon in the late stages of silica materials preparation ［J］. Chemical Engineering Science ， 2018 ， 184 ： 62 - 71 .

Sun H ， Jin Z ， Yang C W ， et al . COMPASS II： extended coverage for polymer and drug-like molecule databases ［J］. Journal of Molecular Modeling ， 2016 ， 22 （ 2 ）： 47 .

Gong X Y ， Yang L ， Liao X D ， et al . Liquid bridge morphology and capillary bridge force between particles： insights from experiment and numerical simulation ［J］. Chemical Engineering Science ， 2025 ， 313 ： 121743 .

Cui J H ， Han J Y ， Wang J G ， et al . Study on the crystal structure and hygroscopicity of ammonium dinitramide ［J］. Journal of Chemical & Engineering Data ， 2010 ， 55 （ 9 ）： 3229 - 3234 .

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