PEG/N-100中增塑剂扩散性能的微观与介观模拟

发布时间：2024-05-18 11:23

　　为探究含能钝感增塑剂三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)在硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂黏合剂中的扩散性能,采用分子模拟(MD)法比较了硝化甘油(NG)、1,2,4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)及TMETN在聚乙二醇/固化剂(PEG/N-100)中的扩散系数、分析了扩散机理,并讨论了温度及增塑比对TMETN扩散性能的影响。结果表明:增塑剂扩散系数的大小顺序为NG>BTTN>TMETN,这说明TMETN的扩散能力较弱;从微观角度分析扩散的机理为:增塑剂与预聚体的分子间相互作用越强、体系的自由体积分数越小、增塑剂分子的尺寸越大,则增塑剂越难发生扩散;在三种增塑体系中,TMETN与PEG/N-100的结合能力最强、原子间氢键作用最强、该体系中PEG/N-100的自聚集能力最弱,且TMETN分子尺寸最大,故而TMETN最难发生扩散;随着温度升高,TMETN扩散系数的增加先缓慢后剧烈,这与高温加速老化的规律保持一致,分析温度对扩散机理的影响为:高温使原子间氢键作用峰值减小、位置后移,即增塑剂与黏合剂的相互作用减弱,并且体系的自由体积分数也变大;随着增塑比的增加(2.5、2.8、3),T...

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【部分图文】：

图1PEG/N-100聚合物链片段

真实推进剂的成分和结构都较为复杂，鉴于分子模拟（MD）时间和空间尺度的限制，考虑到固化过程是N-100中异氰酸酯基与PEG中羟基发生反应，所以构建了高分子预聚体网络的一部分（PEG分子量为6002[16]），如图1所示。图2为优化前和优化后的高分子链构型，可见优化过程使高分子链从....

图2优化前和优化后的预聚物构型

图2为优化前和优化后的高分子链构型，可见优化过程使高分子链从直链结构变得缠绕卷曲，同时能量也从8188.83kJ·mol-1降低到-9202.22kJ·mol-1，因为真实物质的能量总是最低的，所以优化作用明显使得分子构型更接近于实际[17]。PEG与增塑剂的质量比（增塑比）....

图3三种增塑剂的均方位移随时间变化曲线

由表2可见，NG、BTTN在PEG/N-100中扩散系数的数量级为10-11、TMETN扩散系数的数量级为10-12，将本次模拟的结果与类似的文献模拟结果进行比较：李红霞[23]采用MD计算了DOS在HTPB中的扩散系数为2×10-11，王晓[14]采用MD计算NG在PET/MD....

图4NG/PEG、BTTN/PEG、TMETN/PEG混合物的分子间径向分布函数

在三个体系中，PEG的分子数量相同，NG、BTTN、TMETN的分子数量依次递减，由图5a可见，虽然体系中TMETN的分子数量最少，但该体系中PEG分子附近出现TMETN的概率却最大，故PEG与TMETN的结合能力最强，同理可发现，BTTN与PEG的结合能力居中、NG与PEG的结....

本文编号：3976857