高聚物黏结剂对RDX基含铝炸药性能影响的数值计算及实验验证

为研究乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)对RDX基含铝炸药性能的影响,在A-IX-II炸药中添加EVA制备了含铝PBX炸药。用分子动力学(MD)方法计算了黏结剂EVA与A-IX-II炸药各组分的结合能以及作用方式、AIX-II炸药及含铝PBX炸药的力学性能。计算结果表明,EVA与A-IX-II炸药各组分的结合能均大于0,相互作用力以范德华力为主;EVA能够显著提升A-IX-II炸药的力学性能,使其弹性模量从20.58GPa升至33.27GPa。对A-IX-II炸药和含铝PBX炸药进行了静态力学性能试验,计算结果与试验结果一致性较好。     

含硼炸药的能量输出特性研究

为了有效提高炸药的爆轰能量,基于硼粉具有约2倍于铝粉的体积热值和质量热值的特点,进行了含硼金属化炸药的水下和空中爆炸能量输出特性测试,研究了硼粉的加入对含铝金属化炸药能量大小及输出结构的影响.试验结果表明,硼粉在爆轰过程中的能量释放主要用来提高水下气泡能和空爆火球的持续时间.     

黏结剂对含铝炸药造型粉流散性和堆积密度的影响

为了研究黏结剂对含铝炸药造型粉流散性和堆积密度的影响,使用炸药造型粉流散性测量仪,以A-Ⅸ-Ⅱ炸药为参比标准,对使用不同黏结剂体系制造的含铝炸药造型粉进行分析测试.结果表明,使用硬脂酸和聚异丁烯黏结剂体系,含铝炸药造型粉的流散性与A-Ⅸ-Ⅱ炸药相当,而堆积密度明显优于A-Ⅸ-Ⅱ炸药.采用该黏结剂体系制备出的含铝炸药造型粉更适合分步压装装药工艺.     

ε-CL-20/含能黏结剂复合体系结合能及力学性能的模拟

为设计含能高聚物黏结炸药(PBX)的配方,添加不同软硬段((3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环(AMMO):3,3-二叠氮甲基氧丁环(BAMO))比例的含能黏结剂到配方主体的高能量密度化合物六硝基六氮杂异戊兹烷(ε-CL-20)中,构成PBX。用分子动力学(MD)方法模拟了含能黏结剂与ε-CL-20的结合能以及作用方式、ε-CL-20/含能黏结剂复合体系的力学性能。用基团加和法计算了不同软硬段比例含能黏结剂的生成焓。结果表明:由结合能预测各PBX的相容性和稳定性排序为:ε-CL-20/PBAMO(9)-g-PAMMO(2)ε-CL-20/PBAMO(5)-g-PAMMO(7)ε-CL-20/PAMMO(17)ε-CL-20/PBAMO(12)。PBAMO与ε-CL-20作用主要以范德华力为主。PAMMO以范德华力,静电相互作用和其他作用力与ε-CL-20作用。含能黏结剂可有效地降低ε-CL-20的刚性,其中含能热塑性弹性体的加入能增强ε-CL-20的延展性。单位质量含能黏结剂的生成焓随BAMO含量的增加而逐渐增加。     

CL-20/HMX共晶与共混物的分子动力学模拟

为比较六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)/环四亚甲基四硝胺(HMX)的共晶与共混物的性能,分别构建了CL-20∶HMX摩尔比为2∶1的共晶结构及共混物结构。用分子动力学(MD)方法模拟了CL-20/HMX的共晶体系及共混体系的力学性能、结构稳定性及径向分布函数。模拟及计算结果表明:CL-20/HMX共晶工艺能显著改善体系的抗形变能力及延展性。共晶结构的弹性模量要显著大于共混结构。最大键长(L_(max))的排序为:CL-20/HMX共混ε-CL-20β-HMXCL-20/HMX共晶。以范德华力为主的作用力"敏化"了CL-20/HMX共混体系的结构。CL-20/HMX共晶结构的内聚能密度(CED)值要远远大于CL-20/HMX共混结构的CED值。CL-20/HMX共晶体系中存在着长度相对较短CH…O氢键导致其感度较低。     

Fe2O3/BAl纳米复合含能材料的制备及性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了Fe2O3/BAl纳米复合含能材料,用SEM、XRD、DSC等方法对Fe2O3/BAl复合含能材料的微观形貌、结构以及热力学性能进行了研究。结果表明:Fe2O3紧密包覆在B粉和纳米Al颗粒表面;与普通Fe2O3/Al铝热剂相比,溶胶-凝胶法制备的Fe2O3/BAl纳米复合含能材料具有更好的点火特性。     

含氟聚合物包覆铝粉的分子动力学计算

利用分子动力学模拟研究了不同含氟聚合物(F2311、F2603及F2462)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与Al2O3(001)晶面的相互作用以及SDBS与3种含氟聚合物的相互作用,进一步利用分子动力学计算了O2分子在不同构型的3种含氟聚合物膜中的扩散速率。以F2311为例,计算了不同分子链个数、温度和不同聚合度条件下O2分子在F2311膜中的扩散速率。结果表明,F2311、F2603及F2462与Al2O3(0 0 1)晶面的结合能分别为1 798.24、3 817.39及1 047.22kJ/mol;SDBS与Al2O3(0 0 1)晶面的结合能显著大于含氟聚合物与Al2O3(0 0 1)晶面的结合能,并随着SDBS个数的增加而增大;F2311、F2603及F2462与SDBS的结合能分别为1 218.97、1 243.05及1 338.06kJ/mol;O2在含氟聚合物膜中的扩散速率受聚合物种类及构型影响,O2在F2311膜中的扩散速率随着F2311分子链个数及聚合度的增加而减小,随着温度的升高而增大。     

聚四氟乙烯包覆铝粉烧结的模拟与分析

为了分析烧结过程对聚四氟乙烯(PTFE)包覆Al粉性能的影响,利用分子动力学手段计算了298 K和678 K时PTFE在Al2O3(001)、(010)及(100)晶面6×6晶层的结合能,利用耗散粒子动力学手段模拟了298 K和678 K时Al2O3/PTFE在不同时刻的介观状态。计算及模拟结果表明:298 K时,PTFE在Al2O3(001)、(010)及(100)晶面的6×6晶层的结合能分别为2 782.67、5 582.97及4 634.32 k J/mol;678 K时PTFE与Al2O3(001)、(010)及(100)晶面的结合能分别是2 835.29、5 537.54及4 608.49 k J/mol。低温时,PTFE和Al2O3混溶性差,两种物质发生明显分相;高温时,PTFE和Al2O3混溶性较好,没有发生明显的分相。烧结过程有助于PTFE在Al2O3中的扩散,同时还可以提高聚合物与Al2O3的混溶性,但对PTFE包覆Al粉的强度影响不大。     

纳米复合含能材料的制备方法、复合体系及其性能的研究进展

纳米复合含能材料是目前世界各国军事领域重点发展的新型含能材料。纳米复合含能材料的特征主要体现在纳米级到原子级上的反应性组分的紧密混合,其具有比表面积大、化学反应活性高、扩散距离短、反应物之间接触面积很大等优点,促进了复合含能材料的快速燃烧和高效能量释放。纳米复合含能材料的高能量密度以及高能量释放速率吸引了研究人员的广泛关注,因此纳米复合含能材料的制备研究发展迅速。常用的制备方法有溶胶-凝胶法、高能球磨法、溶剂-非溶剂法、喷雾干燥法、超临界流体法等;新型的制备方法有喷雾闪蒸、两步法、自组装法等。另外,将多种制备工艺相结合以制备性能更优异的纳米复合含能材料也是一种途径。纳米复合含能材料体系主要有四种:(1)单质炸药/氧化剂分散在连续介质中的纳米复合材料;(2)亚稳态分子间复合物(MICs);(3)碳纳米管基复合含能材料;(4)纳米多孔硅/氧化剂复合含能材料。根据不同复合体系的反应物特点,需要选用适宜的制备方法,同时,不同的复合体系也有其适合的应用领域。本文从纳米复合含能材料的制备方法、纳米复合含能材料的复合体系及其性能两方面,详尽地介绍了纳米复合含能材料的常规制备方法和新型制备方法,并归纳了四类主要复合体系的组分特点及典型配方性能。     

黏结剂对TKX-50基压装炸药机械感度和成型性的影响

为了研究黏结剂对TKX 50单质炸药的机械感度和成型性能的影响,通过粒度分布试验分析了高速剪切粉碎机处理TKX-50原料后的形貌和粒度。借助机械感度试验研究了TKX-50原料、TKX-50预处理样品、黏结剂氟橡胶和含能热塑性弹性体ETPE包覆处理后TKX-50炸药的安全性能;利用压制成型试验分析了压力、温度对含不同黏结剂的TKX-50基压装炸药成型性的影响规律。结果表明,预处理后TKX-50的粒度变小,分布变窄,形貌比较规整,机械感度降低;氟橡胶或ETPE包覆处理TKX-50炸药的机械感度降低,在一定程度上提高了炸药的安全性;压力、温度对含氟橡胶或ETPE黏结剂的TKX-50基压装炸药的成型性影响较大,且ETPE黏结剂的TKX-50基混合炸药的成型性较好,特定压力和温度条件下其相对密度可达98.1%以上。