新型含能增塑剂A16对HTPB的增塑性能
发布时间：2021-07-07 12:09
为了研究新型含能增塑剂（2,2-二硝基丙基）-2-己基癸酸酯（A16）对端羟基聚丁二烯（HTPB）的增塑性能,采用分子动力学方法对HTPB与A16进行了相容性模拟,对增塑比2∶1～1∶1.5、温度30～70℃条件下HTPB/A16和HTPB/DOS体系的表观黏度进行了研究,并测试了两种体系的力学性能。结果表明:HTPB、A16各自分子间作用以范德华力为主,HTPB与A16的溶度参数差值仅为0.004(J·cm-3)1/2,二者具有非常好的相容性;HTPB/A16体系的表观黏度高于HTPB/DOS体系,但随着增塑剂质量比的提高或温度的提高,两种体系的表观黏度差异减小,当增塑比为1∶1,温度为70℃时,HTPB/A16与HTPB/DOS体系的黏度差仅为60.5 cP,A16与DOS的降黏效果相当;在相同增塑比条件下,HTPB/A16固化胶的拉伸强度和延伸率均比HTPB/DOS固化胶大,HTPB/A16固化胶的拉伸性能优于HTPB/DOS;增塑比为1∶1时,HTPB/A16固化胶的断裂延伸率比HTPB/DOS提高18.6%,模量降低8.6%,A16...
【文章来源】：含能材料. 2020,28(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
HTPB和A16的分子结构
首先利用Smart Minimization方法对所构建的无定形分子模型进行结构优化，采用Nose控温方法[13],Berendsen控压方法[14],Velocity Verlet算法[15]进行求解，范德华和静电作用分别用Atom based[16]和Ewald[17]方法，非键截断半径为0.95 nm，时间步长1 fs。先对结构进行退火处理，从300 K升温至500 K，再降温至300 K，进行5次循环，取能量最低的结构进行250 ps NPT（等温等压）系综的MD模拟。后50 ps用于分析计算溶解度参数和径向分布函数。分子模拟计算前后的混合物构象如图2所示。2.3 HTPB与A16溶解度参数
径向分布函数g(r）表示在距一个粒子（分子或原子）r处出现另一个粒子的概率密度与该粒子体系随机分布概率密度的比值，可用于表征HTPB与A16增塑剂分子间相互作用的本质[19]。图3给出了平衡结构下HTPB/A16共混物中HTPB‐HTPB、A16‐A16和HT‐PB‐A16的分子间径向分布函数。通常氢键作用范围为2.5～3.1，范德华作用范围为3.1～5.0，大于5.0的范德华作用很微弱。g(r）图中的r值和峰高，可用于表征相互作用方式和强弱，若共混物的径向分布函数值比纯物质的径向分布函数值高，说明共混物中的一个分子周围出现不同分子的概率大于出现同一种分子的概率，即两种分子是相容的。由图3可见，HTPB/A16共混物的径向分布函数（HTPB‐A16）高于纯物质自身的径向分布函数（HTPB‐HTPB、A16‐A16），说明HTPB与A16相容。因此，综合溶解参数和径向分布函数分析，HTPB与含能增塑剂A16的相容性较好。3 实验部分
【参考文献】：
期刊论文
[1]壳体约束下浇注PBX的温度适应性[J]. 郑保辉,殷明,耿呈祯,陈锡周,刘涛,高大元,汤滢,罗观. 含能材料. 2017(03)
[2]DDI/IPDI固化聚氨酯力学性能及其在PBX炸药中的应用[J]. 郑保辉,关立峰,李玉斌,罗观,刘绪望. 含能材料. 2016(03)
[3]BuNENA含能增塑剂的性能及应用[J]. 王连心,薛金强,何伟国,周集义,于海成,尚丙坤. 化学推进剂与高分子材料. 2014(01)
[4]BDNPF/A含能增塑剂在炸药中的应用[J]. 朱天兵,刘长波,张寿忠,尚丙坤,周集义. 化学推进剂与高分子材料. 2013(04)
[5]含能增塑剂的研究新进展[J]. 薛金强,尚丙坤,王连心,刘飞,王伟. 化学推进剂与高分子材料. 2012(06)
[6]HTPB与增塑剂相容性评价的分子动力学模拟[J]. 兰艳花,刘亚青,付一政. 含能材料. 2010(01)
[7]含能增塑剂的研究现状及发展[J]. 姬月萍,李普瑞,汪伟,兰英,丁峰. 火炸药学报. 2005(04)
本文编号：3269606
【文章来源】：含能材料. 2020,28(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
HTPB和A16的分子结构
首先利用Smart Minimization方法对所构建的无定形分子模型进行结构优化，采用Nose控温方法[13],Berendsen控压方法[14],Velocity Verlet算法[15]进行求解，范德华和静电作用分别用Atom based[16]和Ewald[17]方法，非键截断半径为0.95 nm，时间步长1 fs。先对结构进行退火处理，从300 K升温至500 K，再降温至300 K，进行5次循环，取能量最低的结构进行250 ps NPT（等温等压）系综的MD模拟。后50 ps用于分析计算溶解度参数和径向分布函数。分子模拟计算前后的混合物构象如图2所示。2.3 HTPB与A16溶解度参数
径向分布函数g(r）表示在距一个粒子（分子或原子）r处出现另一个粒子的概率密度与该粒子体系随机分布概率密度的比值，可用于表征HTPB与A16增塑剂分子间相互作用的本质[19]。图3给出了平衡结构下HTPB/A16共混物中HTPB‐HTPB、A16‐A16和HT‐PB‐A16的分子间径向分布函数。通常氢键作用范围为2.5～3.1，范德华作用范围为3.1～5.0，大于5.0的范德华作用很微弱。g(r）图中的r值和峰高，可用于表征相互作用方式和强弱，若共混物的径向分布函数值比纯物质的径向分布函数值高，说明共混物中的一个分子周围出现不同分子的概率大于出现同一种分子的概率，即两种分子是相容的。由图3可见，HTPB/A16共混物的径向分布函数（HTPB‐A16）高于纯物质自身的径向分布函数（HTPB‐HTPB、A16‐A16），说明HTPB与A16相容。因此，综合溶解参数和径向分布函数分析，HTPB与含能增塑剂A16的相容性较好。3 实验部分
【参考文献】：
期刊论文
[1]壳体约束下浇注PBX的温度适应性[J]. 郑保辉,殷明,耿呈祯,陈锡周,刘涛,高大元,汤滢,罗观. 含能材料. 2017(03)
[2]DDI/IPDI固化聚氨酯力学性能及其在PBX炸药中的应用[J]. 郑保辉,关立峰,李玉斌,罗观,刘绪望. 含能材料. 2016(03)
[3]BuNENA含能增塑剂的性能及应用[J]. 王连心,薛金强,何伟国,周集义,于海成,尚丙坤. 化学推进剂与高分子材料. 2014(01)
[4]BDNPF/A含能增塑剂在炸药中的应用[J]. 朱天兵,刘长波,张寿忠,尚丙坤,周集义. 化学推进剂与高分子材料. 2013(04)
[5]含能增塑剂的研究新进展[J]. 薛金强,尚丙坤,王连心,刘飞,王伟. 化学推进剂与高分子材料. 2012(06)
[6]HTPB与增塑剂相容性评价的分子动力学模拟[J]. 兰艳花,刘亚青,付一政. 含能材料. 2010(01)
[7]含能增塑剂的研究现状及发展[J]. 姬月萍,李普瑞,汪伟,兰英,丁峰. 火炸药学报. 2005(04)
本文编号：3269606
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