TGDDM/DDS交联环氧树脂的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟方法研究了环氧树脂4,4’-二氨基二苯甲烷四缩水甘油醚(TGDDM)与固化剂4,4’-二氨基二苯砜(DDS)交联过程中结构与能量的变化情况,预测了交联环氧树脂的玻璃化转变温度(Tg)、体积热膨胀系数和力学性能。研究结果表明,交联反应使得TGDDM/DDS体系密度增大,结构堆积更加紧密,范德华力和静电作用力增大,总能量减小,反应过程放热,通过温度-比体积曲线得到了交联体系的Tg约为527.9K,与实验值538.9K较为吻合,交联显著增强了材料的力学性能,而高温环境会引起树脂力学性能的下降,通过径向分布函数g(r)揭示了温度对交联环氧树脂结构的影响规律。     

共晶和共混对CL-20/DNB感度和热解机理影响的MD模拟

为了从分子水平进一步揭示共晶和共混对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/1,3-二硝基苯(DNB)含能材料的感度、力学性能和热解机理的影响,采用分子动力学(MD)模拟方法在COMPASS力场条件下对CL-20、DNB、两者的共混物及共晶的感度、结合能和力学性能进行了模拟计算。在Reax FF/lg力场条件下对其热解机理进行了研究。结果表明,共晶和共混均会降低体系的感度,但共晶效果更加明显;与共混物结构相比,共晶结构更加稳定,共晶和共混均可以改变复合体系的力学性能,降低体系的刚度,增加体系的柔性和安全性,但共混会使体系的力学性能劣化。共晶分子间强的作用会促进体系中各组分的热解反应,NO_2、N_2、NO、H_2O、HONO、HON以及CO_2等是共晶和共混体系的主要热解产物。与共混相比,共晶是一种更加有效的含能材料改性方法,可为含能材料的配方设计提供理论指导。     

磁场辅助静电纺丝PVP有序纳米纤维的制备

在传统静电纺丝的实验装置中引入一对平行排列的永磁铁,制备聚乙烯吡咯烷酮(PVP)有序纳米纤维;研究了溶液浓度、电压、接收距离、LiCl添加量、磁场强度和磁铁间距对PVP纤维有序度的影响。结果表明:随PVP溶液浓度、电压、接收距离和磁铁间距的增大,PVP纤维有序度先增大后减小;随LiCl添加量或磁场强度增大,纤维有序度增大;在PVP溶液质量分数为12%、电压为15 kV、接收距离为15 cm、LiCl添加质量分数为0.6%、磁场强度为0.3 T以及磁铁间距为2.5 cm时,PVP纤维的有序度最高。     

CL-20/DNB共晶高温热解的ReaxFF反应分子动力学模拟

基于Reax FF力场,采用反应分子动力学方法(Reactive Molecular Dynamics,RMD)研究了高温条件下(2000,2500 K和3000K)六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/1,3-二硝基苯(DNB)共晶的初始热解机理以及一些主要产物随时间的分布情况。结果表明:CL-20/DNB共晶热解过程中温度越高,系统达到平衡所需时间越短,生成的产物越多,势能下降也越多。各个温度下CL-20均先于DNB快速分解完毕,随温度升高DNB的热解速率显著加快。CL-20/DNB共晶主要热解产物为NO_2、NO、N_2、H_2O、HNO3、HON、HONO和CO_2等,其中NO_2是由CL-20中N—NO_2键和DNB中C—NO_2键的断裂所生成,这是主要的初始引发反应,其数量迅速达到最大值后通过异构化生成ONO自由基,接着进一步生成N_2、NO、HONO、HON和H_2O等。在2500 K和3000 K条件下模拟后期体系中会有较大的含碳团簇出现,这是富碳炸药爆轰过程中的常见现象。