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1、單環(huán)苯并噁嗪樹脂熱解的ReaxFF反應動力學模擬ThermalDecompositionofOnocyclicBenzoxazineResinfromReactiveDynamicsUsingtheReaxFFReactiveForceField目錄摘要………………………………………………………………………………………………IAbstract…………………………….…………………………………………………………..II引言…………………………………………………………………………………………….1第一章緒論………………………………………………………………………………….21.1苯并噁嗪樹脂概
2、述21.1.1苯并噁嗪樹脂來源和特點21.1.2苯并噁嗪樹脂的發(fā)展概況21.1.3苯并噁嗪的研究趨勢31.1.4苯并噁嗪的應用31.1.5苯并噁嗪的固化機理51.1.6苯并噁嗪樹脂的殘?zhí)柯恃芯?1.2基于鍵級的反應力場的開發(fā)61.3ReaxFF反應動力學模擬簡介61.4ReaxFF反應力場的勢能函數(shù)表達71.5ReaxFF反應力場的開發(fā)過程71.6本課題的研究內容及選題目的意義8第2章苯并噁嗪樹脂高溫熱解過程的ReaxFF-MD方法研究………………….92.1構建模型92.2.1構建模型需遵循的原則92.2.2構建方法92.2熱解過程的ReaxFF分子動力學模擬102.2.1模擬過程遵循
3、的原則102.2.2模擬方法11第3章結果與討論……………………………………………………………………….123.1引發(fā)反應123.2溫度的影響133.3H2O和H2的生成機理183.3.1H2O的生成機理183.3.2H2的生成機理203.4碳團簇213.5苯并噁嗪樹脂的殘?zhí)柯?4結論…………………………………………………………………………………………….26致謝…………………………………………………………………………………………….27參考文獻………………………………………………………………………………………28苯并噁嗪樹脂熱解的ReaxFF反應動力學模擬摘要：采用ReaxFF動力學方
4、法模擬了非交聯(lián)固化苯并噁嗪樹脂在不同溫度下的熱解特性。結果表明，含N和含O橋鍵的斷裂是熱解的引發(fā)反應。觀察到H2O的3種主要的生成途徑，而這些反應途徑都涉及到含羥基的前驅體。當反應溫度較低時，H2O為熱解的主要產物。而在高溫條件下，熱解的主要產物為H2，它主要為分子內/分子間脫氫反應和氫自由基的奪氫反應的產物，高溫同時促進了含石墨烯結構且分子量較大的碳團簇的形成。除此之外，還觀察到了CH4、HCN、NH3和CO等小分子產物。本文用ReaxFF動力學方法模擬所得的氣體產物以及含類似石墨烯結構的碳團簇與實際實驗結果一致，說明ReaxFF動力學方法能為從分子水平上研究有機物高溫熱解反應提供了一
5、種有效的途徑。關鍵詞：熱解；ReaxFF；反應動力學；苯并噁嗪樹脂；碳團簇29ThermalDecompositionofonocyclicBenzoxazineResinfromReactiveDynamicsUsingtheReaxFFReactiveForceFieldAbstract：Thenon-crosslinkedcuringbenzeneandoxazineresinpyrolysischaracteristicsindifferenttemperatureandheatingrateissimulatedbyReaxFFdynamicsmethod.Theresults
6、showedthatthecleavagesofNandObridgebondsarethestartofreactions.ThreeprimaryformationpathwaysofH2Owereobserved,allofthesereactionpathwaysin-volvedhydroxyl-containingprecursors.Whenthereactionproceededinlow-temperature,H2Oisthemainproduct.Butwhenitproceedinhigh-temperatureH2isthemainproduct,andH2is
7、informedbyintra-andinter-moleculardehydrogenationandhydrogenabstractionbyhydrogenradical.Thelargercarbonclustercontaininggraphene-relatedstructurepreferstoformationathightemperatures.wealsocouldfoundothersmallmolecular
