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RDX和多元硝酸酯的热解及AKⅡ、C2水解和安定机理的理论研究

作　者: 徐文
导　师: 翟高红
学　校: 西北大学
专　业: 物理化学
关键词: 多元硝酸酯 黑索金 安定剂 密度泛函理论 解离能 水解反应
分类号: O641.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本论文由三部分工作构成,第一部分重点讨论高氯酸铵AP分解的小分子对黑索金RDX初始热裂解机理的影响,第二部分工作是九种多元硝酸酯的热裂解反应,第三部分研究了含能材料中两种安定剂的水解反应机理及其对NO的安定作用。第一章绪论主要介绍了RDX、多元硝酸酯以及AKⅡ和C2两种安定剂的研究现状,对论文中所涉及到的基本理论、原理和计算方法进行了简要的介绍。第二章研究了AP的五种分解产物NH3、ClO3、NO2、OH、OH-与AAE-RDX形成复合物的稳定构型,计算了AAE-RDX及各复合物N-NO2键的解离能。结果表明,复合物中RDX构型变化不是很大,但其Cs对称性遭到破坏。AAE-RDX与NH3、ClO3结合后其N-NO2键解离能与AAE-RDX单体相比变化不大,NH3、ClO3的存在不改变AAE-RDX硝基裂解A位优先于E位的顺序。但一旦复合物裂解,生成的N02极易与NH3发生反应,放出大量热,从而可引发RDX的后续裂解反应。NO2、OH、OH-对AAE-RDX的N-NO2键解离能的影响较大,有效降低了AAE-RDX的N-NO2键解离能。第三章研究了九种多元硝酸酯的几何构型及酸酯键在不同温度下的解离能。通过计算发现,对解离能影响较大的是硝基的个数。物质中,硝基个数越多,分子越不稳定,反应能变越低,如含4个硝基的反应能变总体上低于含3个硝基的反应能变,含3个硝基的反应能变总体上低于含2个硝基的反应能变。而其他官能团的引入对解离能的影响也不容忽略。第四章研究了安定剂AKⅡ、C2酸性条件下的分解反应和AKⅡ、C2及其分解产物DPA、N-甲基苯胺与NO的作用。计算发现AKⅡ、C2水解反应速度控制步骤的活化能分别为225.27kJ·mol-1,185.89 kJ·mol-1, AKⅡ酸性条件下水解反应的活化能比C2大了39.38 kJ·mol-1,说明相同条件下,C2比AKⅡ易于发生水解反应。研究结果表明四种物质吸收NO的由易到难的顺序为：DPA>N-甲基苯胺>C2>AKⅡ

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-19
  1.1 黑索金和多元硝酸酯的研究现状  8-11
    1.1.1 黑索金的热分解  8-9
    1.1.2 多元硝酸酯的热分解  9-11
  1.2 AKⅡ、C_2安定性能的研究现状  11-12
  1.3 理论研究的基本方法及原理  12-15
    1.3.1 几种方法的介绍  13
    1.3.2 过渡态理论  13-14
    1.3.3 本文计算方法  14-15
  参考文献  15-19
第二章 AP分解的小分子对RDX初始热裂解的影响  19-32
  2.1 引言  19
  2.2 气相RDX的几何优化构型  19-21
  2.3 AP分解的小分子对RDX初始热裂解的影响  21-30
    2.3.1 五种小分子与RDX的结合能  21-22
    2.3.2 NH_3的影响  22-24
    2.3.3 ClO_3的影响  24-25
    2.3.4 NO_2的影响  25-27
    2.3.5 OH、OH~的影响  27-30
  2.4 小结  30
  参考文献  30-32
第三章 多元硝酸酯的初始热分解  32-60
  3.1 引言  32
  3.2 多元硝酸酯结构优化及O-NO_2键解离能的计算  32-57
    3.2.1 丙三醇三硝酸酯  32-35
    3.2.2 硝化棉  35-41
    3.2.3 三乙二醇二硝酸酯、二乙二醇二硝酸酯  41-45
    3.2.4 二硝酸乙酯硝基胺  45-47
    3.2.5 硝基异丁基甘油三硝酸酯  47-49
    3.2.6 季戊四醇四硝酸酯  49-51
    3.2.7 1,2,4-丁三醇三硝酸酯  51-54
    3.2.8 自由基主要键长的变化  54-55
    3.2.9 解离能的比较及速率常数的计算  55-57
  3.3 小结  57-58
  参考文献  58-60
第四章 AKⅡ、C2水解反应及安定机理的研究  60-78
  4.1 引言  60
  4.2 AKⅡ、C2、DPA、N-甲基苯胺的分子几何构型  60-62
  4.3 AKⅡ、C2酸性条件下的水解反应  62-68
  4.4 AKⅡ、C2、DPA、N-甲基苯胺与NO作用  68-75
  4.5 小结  75-76
  参考文献  76-78
结论  78-81
硕士在读期间的研究成果  81-82
致谢  82

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 结构化学 > 化学键理论
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