利用反应分子动力学研究CL-20不同晶型热响应的构象转变和初始分解

摘要：

为探究不同晶型CL-20的热稳定性差异,采用接近热分析实验的600～900K低温条件,利用长时间反应分子动力学ReaxFF MD模拟研究了 4种CL-20晶型(α-、β-、γ-和ε-CL-20)的热分解初始过程,从初始构象转变和热分解动力学性质两方面刻画了不同晶型CL-20热响应的动态过程.结果表明,在较为温和的热刺激条件下,构象转变主导着4种CL-20晶型的初始热响应过程;依据分子构象动态转变可知,分子构象稳定性由高到低依次为:γ＞β≈α＞ε.模拟发现,ε-CL-20晶型受热ε构象可转为γ或ξ-CL-20,y-CL-20晶型受热则发生γ 构象转变为ζ构象,这些构象转变现象均与Russell等实验得到的CL-20相图吻合.模拟结果表明,ε-CL-20晶型热响应过程中早期的构象转变会诱导其分解反应的快速引发;γ-CL-20晶型则相对较为稳定,其构象转变和分解引发均滞后于ε-CL-20晶型;分解反应一旦引发,γ-CL-20晶型热分解的整体反应速率会快于ε-CL-20晶型.从失重和主要化学键断裂的动力学性质来看,ε-CL-20晶型的热稳定性要高于γ-CL-20晶型,这与Nedelko的热重实验结果定性一致.所获得的对热刺激下不同晶型CL-20的动态响应微观机制的认识,表明ReaxFF MD有可能为预测含能材料晶型转变的温度相图提供一种计算方法.

关键词：物理化学、CL-20晶型、构象转变、热分解、反应分子动力学

所属期刊栏目：45

分类号：TJ55;O64(爆破器材、烟火器材、火炸药)

在线出版日期：2023-03-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：793-806