鏈狀類(lèi)及TATB含能分子材料的結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、含能材料中比較常見(jiàn)的是硝胺類(lèi)炸藥，它們的分子結(jié)構(gòu)中含有硝基官能團(tuán)，由于它們同時(shí)具備高能量、優(yōu)良的綜合性、廣泛的來(lái)源、日趨成熟的制造工藝等突出特點(diǎn)，它們?cè)絹?lái)越廣泛地被應(yīng)用到生活的各個(gè)領(lǐng)域中。
　　 在含能材料分子的理論研究上，穩(wěn)定性一直是研究含能材料的重要問(wèn)題，人們提出了多種研究方法，本文采用密度泛函理論(DFT) B3LYP方法，Gaussian03軟件包以及Chem3D等軟件，選取6-311G的計(jì)算基組對(duì)五種鏈狀含能分子MNA

2、、MDN、DMNA、EDNA以及OCPX的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行量化計(jì)算，得到五種鏈狀分子的鍵長(zhǎng)、鍵角、凈電荷、鍵集居數(shù)、總能量以及前沿能隙等相關(guān)分子的內(nèi)部信息，同時(shí)對(duì)比較常見(jiàn)的TATB含能材料進(jìn)行計(jì)算研究，分析分子穩(wěn)定性和相互作用的影響，對(duì)它們性能的研究提出一些理論的解決方法。
　　 在五種鏈狀含能分子中，C-N-N的鍵角由大到小依次是MNA(116.8°)、MDN(116.5°)、DMNA(117.1°)、EDNA(122.1°)、O

3、CPX(122.9°)，三種甲胺的鍵角相近，兩種乙胺的鍵角相差不大，在五種鏈狀含能分子中，分子的穩(wěn)定性有隨著主鏈的增大而增大的趨勢(shì)。在五種鏈狀分子中，各原子之間呈現(xiàn)正負(fù)電荷相間有規(guī)律的排列，在C-N-N-0鏈上體現(xiàn)的十分明顯，這種分子內(nèi)部?jī)綦姾烧?fù)相間分布的現(xiàn)象有利于分子的穩(wěn)定性。MNA、MDN、DMNA、EDNA以及OCPX五個(gè)分子當(dāng)中氮氮鍵的鍵積居數(shù)最小，它們之間的共價(jià)鍵的鍵能比碳氮鍵、氮氮鍵、氮氧鍵以及碳?xì)滏I小，這說(shuō)明在MNA、M

4、DN、DMNA、EDNA以及OCPX這五個(gè)分子當(dāng)中對(duì)分子的熱感性也即熱解作用起著決定性的化學(xué)鍵鍵是N-N鍵。五類(lèi)鏈狀分子的能隙都比較低，相比而言，MNA的能隙最大，MDN的能隙最小，穩(wěn)定性按OCPX、EDNA、DMNA、MDN、MNA的順序依次遞減。
　　 計(jì)算優(yōu)化所得到的TATB分子是一個(gè)高對(duì)稱(chēng)性分子，在TATB分子中，C-N鍵對(duì)TATB分子的結(jié)構(gòu)性能起決定作用，與五種鏈狀類(lèi)含能分子相比，TATB分子的穩(wěn)定性更好；TATB分子