含能复合体系及PVDF膜结构与性能的MD模拟研究

发布时间：2020-07-05 05:44

【摘要】：本文采用分子动力学(MD)方法,分别对CL-20/HMX共晶、RDX含能复合体系和PVDF膜的结构与性能进行模拟研究。CL-20/HMX共晶超胞的(100)、(010)晶面共晶体系的内聚能密度和结合能均大于(001)晶面共晶体系,说明前两者的HMX与CL-20分子的相互作用更大,相容性更好,体系更加稳定。以CL-20/HMX共晶为基,添加HTPB高聚物链建立高聚物结合炸药(PBX)模型,模拟计算结果表明:共晶表面和HTPB分子链之间的每单位面积结合能的大小顺序为(010)(100)(001);对相关函数揭示H…O和H…N氢键存在于共晶表面和HTPB分子链之间;力学性能变化说明PBX的刚性要弱于共晶,延展性要优于共晶。在MPCFF力场下,对RDX基复合体系在5个不同压力下进行MD模拟,分析引发键键长、内聚能密度、力学性能随压力的递变规律,结果表明:随着压力的增大,引发键的平均键长Lave的减小可以关联感度,内聚能密度变化与感度难以关联,模量、硬度和强度以及延展性得到提高。同一压力下,主要区别为烷烃链长不同的两种RDX复合体系,它们的各种性能均相近。MD模拟研究H_2O、酰胺类(DMF、DMAc、NMP)分子在PVDF膜中的扩散,分析膜链运动能力、膜的自由体积分数(FFV)对小分子扩散的影响,结果表明:小分子的扩散性与PVDF链运动能力、膜的自由体积分数都是相关的。MD模拟研究有机共混膜性能结果表明:较纯PVDF膜而言,PES和CA混合PVDF制备的PVDF共混膜有较强的刚性、稳定性。对5种不同半径SiO_2粒子填充PVDF膜所构成的PVDF填充膜模拟结果显示:随着填充粒子的体积增大,SiO_2粒子与PVDF链结合能力增强,所构成的共混膜抵抗拉伸和剪切形变的能力上升、抵抗压缩形变的能力下降、弹性减弱;该PVDF无机填充膜中PVDF链的运动能力和水分子的扩散速率随着SiO_2粒子体积增大呈现整体上增大的趋势。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ560.1

【参考文献】