梯恩梯/萘共晶初始热分解的反应分子动力学模拟

摘要

ReaxFF反应力场在冲击起爆、爆轰等问题中的应用多围绕常规含能材料.利用增加了长程修正项Elg的ReaxFF/lg反应力场对梯恩梯/萘(TNT/C10H8)共晶初始高温热分解进行模拟,并通过TNT单晶比较了C10H8对共晶整体反应特征的影响,利用指数函数及反应速率方程拟合得到共晶初级吸热反应和次级放热反应的活化能分别为35.7 kcal/mol和56.1 kcal/mol.初级吸热反应的活化能与TNT单晶基本相同,而次级放热反应的活化能则远远高于TNT单晶,并且同温度条件下共晶次级反应放热量小于TNT单晶.拟合得到的反应物的衰减速率表明,C 10 H8的加入将抑制共晶内TNT的分解.产物识别分析显示初始产物为NO2、NO和HONO,并且通过NO2和TNT-NO2,NO和TNT-NO,HONO和TNT-HONO分布数量的比较论证了固相共晶和TNT单晶的初始反应路径为双分子反应机制.共晶热分解最终主要产物为N2,H2O,CO2和CO.并且由于共晶内C 10 H8分子C-C键断裂所需的能量高于C-H键断裂所需的能量,C10H8分子的初始热分解路径为C-H键断裂,并且形成的H原子将促进共晶内H2O的产率高于TNT单晶内H2O的产率.