微观尺度下黏结剂预聚物体系中硝酸酯的分解老化机制

目的 研究硝酸酯黏合剂预聚物中硝酸酯的分解、老化及相应的微观变化机理。方法 利用反应分子动力学模拟NG/BTTN/PEG复合体系的热分解过程,基于此过程设计不同老化程度的硝酸酯分子。通过第一性原理计算结合经典分子动力学模拟,对硝酸酯分解老化导致的静电势分布、分子极性、分子间弱相互作用等一系列微观变化进行理论计算。结果 硝酸酯黏结剂预聚物中NG和BTTN的初始分解均以脱硝基反应为主导,随后C—C键发生裂解。这种裂解是由于前线轨道的变化引起解离能下降导致的。随着硝酸酯分子分解老化程度的加剧,分子表面的静电势分布逐渐趋向于电中性,老化导致NG和BTTN的分子极性先增大、后减小。老化过程分子间相互作用的退化,主要由PEG分子上的O和硝酸酯分子上的H原子对间氢键作用的大幅减弱导致。结论 硝酸酯的分解老化减弱了与黏结剂分子间的静电吸引,改变了分子极性,弱化了分子间的氢键及范德华相互作用。老化过程的微观机制研究对于预测推进剂力学性能退化、组分迁移等宏观性能变化规律具有重要意义。