单环苯并恶嗪树脂热解的reaxff反应动力学模拟_大学生毕业设计论文.doc

单环苯并噁嗪树脂热解的ReaxFF 反应动力学模拟 Thermal Decomposition of nocyclic Benzoxazine Resin from Reactive Dynamics Using the ReaxFF Reactive Force Field 目录 摘要………………………………………………………………………………………………I Abstract…………………………….…………………………………………………………..II 引 言…………………………………………………………………………………………….1 第一章 绪论………………………………………………………………………………….2 1.1 苯并噁嗪树脂概述 2 1.1.1 苯并噁嗪树脂来源和特点 2 1.1.2 苯并噁嗪树脂的发展概况 2 1.1.3 苯并噁嗪的研究趋势 3 1.1.4 苯并噁嗪的应用 3 1.1.5 苯并噁嗪的固化机理 5 1.1.6 苯并噁嗪树脂的残炭率研究 5 1.2 基于键级的反应力场的开发 6 1.3 ReaxFF反应动力学模拟简介 6 1.4 ReaxFF反应力场的势能函数表达 7 1.5 ReaxFF反应力场的开发过程 7 1.6 本课题的研究内容及选题目的意义 8 第2章 苯并噁嗪树脂高温热解过程的ReaxFF-MD方法研究………………….9 2.1 构建模型 9 2.2.1构建模型需遵循的原则 9 2.2.2构建方法 9 2.2 热解过程的ReaxFF分子动力学模拟 10 2.2.1 模拟过程遵循的原则 10 2.2.2 模拟方法 11 第3章 结果与讨论……………………………………………………………………….12 3.1 引发反应 12 3.2 温度的影响 13 3.3 H2O和H2的生成机理 18 3.3.1 H2O的生成机理 18 3.3.2 H2的生成机理 20 3.4 碳团簇 21 3.5 苯并噁嗪树脂的残炭率 24 结论…………………………………………………………………………………………….26 致谢…………………………………………………………………………………………….27 参考文献………………………………………………………………………………………28 苯并噁嗪树脂热解的ReaxFF反应动力学模拟 摘要：采用ReaxFF动力学方法模拟了非交联固化苯并噁嗪树脂在不同温度下的热解特性。结果表明，含N和含O桥键的断裂是热解的引发反应。观察到H2O的3种主要的生成途径，而这些反应途径都涉及到含羟基的前驱体。当反应温度较低时，H2O为热解的主要产物。而在高温条件下，热解的主要产物为H2，它主要为分子内/分子间脱氢反应和氢自由基的夺氢反应的产物，高温同时促进了含石墨烯结构且分子量较大的碳团簇的形成。除此之外，还观察到了CH4、HCN、NH3和CO等小分子产物。本文用ReaxFF动力学方法模拟所得的气体产物以及含类似石墨烯结构的碳团簇与实际实验结果一致，说明ReaxFF动力学方法能为从分子水平上研究有机物高温热解反应提供了一种有效的途径。 关键词：热解；ReaxFF；反应动力学；苯并噁嗪树脂；碳团簇 Thermal Decomposition of onocyclic Benzoxazine Resin from Reactive Dynamics Using the ReaxFF Reactive Force Field Abstract：The non-cross linked curing benzene and oxazine resin pyrolysis characteristics in different temperature and heating rate is simulated by ReaxFF dynamics method. The results showed that the cleavages of N and O bridge bonds are the start of reactions. Three primary formation pathways of H2O were observed, all of these reaction pathways in-volved hydroxyl-containing precursors. When the reaction proceeded in low-temperature, H2O is the main product .But when it proceed in high-temperature H2 is the ma