高溫下含缺陷CL-20 初始化學反應的分子動力學模擬

胡靖偉，甘 強，馮長根，李昌霖，朱雙飛，程年壽

（北京理工大學爆炸科學與技術國家重點實驗室，北京 100081）

1 引言

六硝基六氮雜異伍茲烷（簡稱HNIW，或CL-20）是已應用能量密度最高的單質炸藥，1986 年由美國Nielsen［1］首次合成，其熱安定性較好，最大爆速、爆壓、密度等均高于奧克托今（HMX），能量輸出比HMX高10%～15%［2］。為深入研究CL-20 爆轟機理，近年來許多理論模擬和實驗研究CL-20 的初始化學反應，較少考慮缺陷的影響。研究含缺陷CL-20 的初始化學反應，對于了解其復雜的微觀反應機理以及安全應用均具有重要意義。

1993 年Patil 等［3］首先采用光譜法研究了CL-20 熱分解，計算出CL-20的熱分解動力學參數。Tureotte等［4］通過熱重分析研究了CL-20 的熱分解過程，并對熱分解產生的氣體進行表征。陳松林等［5］采用布氏壓力計法研究了CL-20 在真空條件下的熱分解，并估算出70 ℃下的貯存壽命為43.8 年。許麗娟等［6］發現CL-20 熱分解后的氣體產物主要有NO、CO、CO2和H2O，計算了CL-20 的熱力學參數和動力學參數，確定了活化焓、活化熵和活化自由能。目前關于CL-20熱分解實驗研究已取得較大進展，但只局限于宏觀性質如分解溫度、活化能等研究，缺少熱分解反應中分子結構的變化、化學鍵的生成和斷裂以及反應路徑等信息。

近年來理論模擬方法在CL-20 單分子熱解、極端高溫熱解研究中得以廣泛應用。2005年Okovytyy等［7］采用量化計算研究了CL-20 單分子熱分解反應，認為其初始反應是N—NO2斷鍵形成NO2自由基，之后骨架上C—N 鍵斷裂，導致開環以及H 原子轉移。Isayev 等［8］發現CL-20 分解過程主要包括N—N 鍵斷裂并伴有NO2生成、C—C 和C—N 鍵斷裂導致開環反應。……