為解決含能鈍感增塑劑應(yīng)用于硝酸酯增塑聚醚（NEPE）推進(jìn)劑的問題,研究了增塑劑三羥甲基乙烷三硝酸酯（TMETN）、硝化甘油（NG）、1,2,4-丁三醇三硝酸酯（BTTN）與粘合劑預(yù)聚物聚乙二醇（PEG）的相容性。采用分子動力學(xué)模擬計算了PEG、TMETN、NG、BTTN四種純物質(zhì)的溶度參數(shù)及分子內(nèi)和分子間徑向分布函數(shù),得到相容性優(yōu)劣順序為:TMETN/PEG>BTTN/PEG>NG/PEG。BTTN分子中的亞甲基和TMETN的結(jié)構(gòu)削弱了自身分子間作用、降低了與PEG溶度參數(shù)的差值;分析了共混物的結(jié)合能及分子間徑向分布函數(shù),認(rèn)為增塑劑與PEG相容的本質(zhì)為"分子間以非鍵作用相結(jié)合,范德華作用占主要比重"。此外,增塑劑與PEG分子的極性越相近、范德華作用的占比越大;通過介觀模擬得到體系的介觀形態(tài)演變過程,發(fā)現(xiàn)NG/PEG及BTTN/PEG易發(fā)生相分離、TMETN/PEG僅發(fā)生輕微的同相歸并。最終得出:含能鈍感增塑劑TMETN與PEG的相容性優(yōu)于BTTN及NG,可以考慮將其代替或部分代替NG、降低NEPE推進(jìn)劑的感度,為低易損戰(zhàn)術(shù)武器的發(fā)展提供依據(jù)。 

【文章來源】：含能材料. 2020,28(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

PEG、NG、BTTN、TMETN的分子結(jié)構(gòu)式

式中，ν-1εij為MesoDyn相互作用參數(shù)kJ·mol-1；χij為Flory?Huggins參數(shù)（無量綱）；R為氣體常數(shù)8.314 J·（mol·K)-1,T取298 K。在確定分子粗�；樽訑�(shù)量及相互作用參數(shù)后，在Meso Dyn模塊中進(jìn)行模擬：根據(jù)增塑劑與粘合劑預(yù)聚物的質(zhì)量比（增塑比）為3∶1，設(shè)置珠子的混合比例，三維周期箱尺寸為32.0 nm×32.0 nm×32.0 nm，溫度為298 K，步長為20 ns，總時間為1000μs，其它為默認(rèn)。

根據(jù)高分子溶液理論[21]，恒溫和恒壓下的溶解過程自發(fā)進(jìn)行的前提是：Gibbs自由能的變化小于零。兩組分的溶度參數(shù)差值越小，越容易滿足此條件、相容性越好，這就是物質(zhì)的“相似相溶”原理，也可以通過幾種物質(zhì)的極性相近、分子間作用力類型和大小相近、各自的徑向分布函數(shù)曲線相近，來評價相容性的優(yōu)劣。采用分子動力學(xué)模擬計算得到PEG和增塑劑的溶度參數(shù)結(jié)果見表3，δ為本次結(jié)算結(jié)果，為了便于比較，同時將文獻(xiàn)[22-23]的分子動力學(xué)計算結(jié)果δ′和δ"、文獻(xiàn)[24]采用Hoftyzer?Krevelen(1976）方法的估算值δ′"均列于表3。由表3可見，本次模擬（δ）與文獻(xiàn)模擬值（δ′）、（δ"）相近，但與估算值（δ′"）有一定差距，分析原因為所采用的計算方法不同，而本模擬是在相同力場和參數(shù)設(shè)置下進(jìn)行的，所以可以考察溶度參數(shù)的相對值[4]；并且不同方法得到物質(zhì)溶度參數(shù)的大小順序是相同的，即通過計算Δδ判斷共混物相容性優(yōu)劣的結(jié)果是一致的，由表4可見，PEG與三種增塑劑的相容性優(yōu)劣順序為：TMETN/PEG>BTTN/PEG>NG/PEG。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]高能固體推進(jìn)劑相關(guān)組分物理相容性的分子模擬研究[D]. 虞振飛.北京理工大學(xué) 2016
[2]HTPB推進(jìn)劑貯存老化特性及壽命預(yù)估研究[D]. 張興高.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]含能增塑劑TMETN和DIANP的合成機(jī)理及動力學(xué)[D]. 聶戰(zhàn)斌.陜西師范大學(xué) 2018



本文編號：3482036