光致炸药TATB分解反应机理研究

TATB (1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzene) is a typical heat-resistant explosive with good performance. However, TATB may decomposition along with colour change from yellow to green at the irradiation of light, which may affect its performance.as explosive. Understanding the photodecomposition mechanism of TATB will allow for better improvement of its stock reliability performance and detonation reaction process. In this work the photodecomposition mechanism of TATB will be studied upon identified intermediates by in-situ and on-line testing technique. Meanwhile the time-resolved spectra technique is also used to study the transient.species, transient structure and transient production in the photodecomposition of TATB.

高能钝感炸药TATB（1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯）是一种性能优良的耐热炸药，但在光作用下极易发生变色、分解现象，严重影响其使用性能。研究TATB光解反应机理，可为深入了解其爆轰反应历程、提高其库存可靠性提供重要依据。本项目将从TATB分子在光作用下的稳态结构变化和瞬态产物产生二方面入手，将炸药快反应与缓慢化学变化相结合，重点发展原位在线检测技术，鉴定TAT光解产物。同时结合时间分辨光谱技术对TATB在超快光解过程中的瞬态结构变化及产物成分进行实时检测，为准确揭示TATB光解反应机理提供有力支撑。

本项目从三氨基三硝基苯（TATB）分子在光作用下的稳态结构变化和瞬态产物产生二方面入手，将炸药快反应与缓慢化学变化相结合，重点发展原位在线检测技术，鉴定TAT光解产物，发现：（1）TATB在光照射条件下会发生化学结构变化，由于这种变化仅发生在表面深度有限的范围内（约几个纳米），因而通常非表面的检测技术如红外、拉曼等分析手段难以检测出其化学结构的变化；（2）采用在线光纤紫外光谱、原位X-射线光电子能谱-四级杆质谱联用技术及紫外光电子能谱等手段发现TATB在光照射下发生了化学降解反应，其最可能的过程是TATB的氨基及硝基存在分子内氢键，在光照射下失去1～2分子的水生成呋咱共轭结构。同时结合时间分辨光谱技术对TATB在超快光解过程中的瞬态结构变化及产物成分进行实时检测，发现TATB受到激光激发可以通过发射荧光和生成三线态，再回到新的平衡态。通过发射荧光回到基态的过程很快 ，来不及发生进一步的反应，发生的是一个无辐射过程。而三线态寿命较长，易于发生进一步的反应，形成自由基等活性中间体，影响其稳定性。综上，本项目建立了TATB类含氮共轭结构材料的在线紫外、在线XPS-四级杆质谱联用技术和UPS分析的制样方法和测试方法，掌握了时间分辨瞬态光谱技术在研究TATB超快光解反应过程中的应用，为科学确定光解反应中间产物提供了检测技术支撑。