新型含能材料TKX-50的力学性能研究

新型离子型的含能材料1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐(TKX-50)具有高储能、高爆轰速度、低感度和低毒性等优异性能,在军事和民用领域发展前景广阔。对TKX-50Ⅰ(8×4×7)和TKX-50Ⅱ(24×4×7)超晶胞模型进行分子动力学模拟,基于弹性力学原理计算TKX-50的力学性能。结果表明,晶体模型的大小对其力学性能没有影响;相比于NVT系综模拟,TKX-50在NPT系综模拟下得到的平衡体系的弹性模量更低,TKX-50Ⅰ的体积模量、剪切模量、杨氏模量分别为18.01GPa、8.57GPa、22.18GPa;通过非平衡动力学模拟的拉伸形变得到的杨氏模量与基于弹性力学原理计算的杨氏模量相吻合;在TKX-50的内部应力达到最大之前,体系仍能保持晶体结构,继续拉伸,应力会突然降低,TKX-50会发生断裂。     

热红联用研究AP与RDX和HMX混合体系的热分解

用DSC-TG-FTIR(热红)联用研究了RDX/AP,HMX/AP,RDX/HMX和RDX/HMX/AP混合体系的热分解,测定和比较了它们的热分析特征量和分解气相产物.结果表明,AP与RDX和HMX之间存在强烈的相互作用,尤其是与后者的作用更强烈.在AP(不含碳)分解的温度区间,混合体系的分解也出现CO、CO2和CH2O等碳氧化物,说明体系中RDX和HMX分解的部分产物或残渣与AP同时分解.     

TKX-50/MDNI共晶的分子动力学模拟

为了探究5,5′-联四唑-1,1′-二氧二羟胺(TKX-50)与1-甲基-4,5-二硝基咪唑(MDNI)形成共晶的可能性,进一步改善其热感度,提升其应用前景,构建了5种不同摩尔比的TKX-50/MDNI共晶体系,运用Malerials Studio软件中的分子动力学模拟方法,分析了相互作用能、内聚能密度、力学性能等与组分摩尔比的关系。结果表明,在5种共晶体系中,当TKX-50和MDNI摩尔比为1∶3时,修正结合能最大,表明此时两组分间的相互作用最强,组分间的相容性和稳定性也最好,此时更有可能形成共晶;内聚能密度分析与引发键键长分析表明,当TKX-50/MDNI共晶体系中MDNI占比越大时,体系的内聚能密度越大,引发键最大键长越小,体系的热感度更低,降感效果更好;力学性能分析表明,MDNI的引入可以在一定程度上改善TKX-50的刚性,增强延展性,且TKX-50和MDNI摩尔比为1∶1时,力学性能改善效果最佳。     

分子动力学模拟水化硅酸钙力学性能研究

C-S-H凝胶是一种无定形多成分的物质,是水泥水化重要产物之一。利用分子动力学模拟C-S-H凝胶物理化学性能是近年来的热点。利用CAMPASS力场能够充分模拟水泥水化产物的物理化学性能。研究了以Hamid模型和Jennite模型为基础的不同C/S比(C/S=1,C/S=0.83,C/S=0.67,C/S=1.5)水化硅酸钙的力学性能,发现体系弹性模量随着C/S比的增加而增加,体积模量和剪切模量变化表现类似。     

CL-20/MDNI混合炸药分子间作用的分子动力学

为研究混合炸药分子间相互作用,从分子水平确定两组分的力学性能和安全性最佳的混合质量比,采用分子动力学方法和密度泛函理论,模拟不同配比下六硝基六氮杂异伍兹烷(ε-CL-20)主要生长面和1-甲基-4,5-二硝基咪唑(MDNI)混合炸药的结合能、力学性能和径向分布函数(RDF)等,并计算了其理论爆轰性能。结果表明,当CL-20质量分数为60%~65%时,CL-20/MDNI的结合能最大,两组分的相容性和稳定性最好,且CL-20的(1 0 1)面与MDNI分子间作用最强;CL-20和MDNI质量比为65∶35时,混合炸药体积模量(K)、剪切模量(G)和拉伸模量(E)最小,K/G值最大,此时混合炸药的力学性能最好;CL-20和MDNI分子间作用主要是CL-20中H和MDNI中O以及CL-20中O和MDNI中H形成的氢键;电子密度拓扑分析进一步证明,CL-20/MDNI之间存在氢键作用。CL-20质量分数为65%时,该混合炸药理论爆速和爆压分别为8 382m/s和31.87GPa。     

高能推进剂NEPE组分PEG与铝颗粒模型的分子动力学模拟

在COMPASS力场下,对高能推进剂NEPE组分PEG／Al球型包覆模型进行了分子动力学模拟。以预测PEG／Al模型结构的静力学性能和界面结合能。模拟结果得出PEG／Al的力学性能（拉伸模量、泊松比、体积模量、剪切模量）及其界面结合能,这对NEPE推进剂体系的进一步研究奠定了理论基础,从而为在推进剂中固体颗粒与黏结剂的脱粘研究提供一定的理论依据。     

环氧树脂高低温弹性模量的分子模拟和实验研究

环氧-胺树脂体系的力学性能与温度的关系受到研究人员的广泛关注。通过计算机分子模拟构建了DDM/DGEBA和DDS/DGEBA的交联结构模型,利用密度-温度曲线确定了各树脂体系的玻璃化转变温度(Tg),然后预测了两组环氧树脂体系从高温(420K)到低温环境(100K)范围内的弹性模量,并与实验结果进行比较分析。利用分子模拟分析模量的变化与树脂体系的内聚能密度(CED)以及自由体积等微观结构参数的关系。分子模拟结果表明两种树脂体系的弹性模量都随着温度下降而增大,与实验结果较为一致,这主要是由于树脂体系的自由体积分数随着温度的降低而降低,而CED随着温度的降低而增大引起的。     

纳米铝粉对硝胺炸药热分解催化性能的影响

采用直流电弧等离子体蒸发法制备了高纯度的纳米铝粉,并用比表面积分析仪和扫描电子显微镜(SEM)对样品进行了表征.将纳米铝粉与硝胺炸药HMX和RDX用研磨混合法制成混合粒子,用DSC对单质HMX和RDX炸药以及纳米铝粉/硝胺炸药混合物进行催化特性测试,并对样品的热分解动力学和热力学参数进行了计算和对比.结果表明,加入纳米铝粉后,HMX和RDX在不同升温速率(2、5、10、20 K/min)下的放热峰峰温降低,活化能分别降低15和16 kJ/mol,热力学参数都有明显变化.纳米铝粉对HMX和RDX有明显的热分解催化作用.     

超(近)临界水氧化法降解炸药废水的工艺优化与动力学研究

炸药工业排放废水中含TNT、RDX、HMX等多种剧毒物质,一般难以生物降解甚至不可生物降解,处理非常困难.并且炸药废水的COD很大,对水体污染严重.文中采用超(近)临界水氧化技术,对TNT, RDX和HMX模拟炸药废水进行正交实验及反应动力学研究,在降解TNT, RDX和HMX同时降低废水的COD值.得到最佳氧化降解工艺条件为:反应温度648 K,反应时间5 min,模拟炸药废水:氧化剂(H_2O_2) (体积比)= 10:1,处理后废水的COD=38 mg·L~(-1),COD降解率为98.65%.动力学研究结果表明,在573 K、603 K、623 K、653 K时的表观速度常数k分别为:0.01030、0.02069、0.03709和0.04699.TNT、RDX、HMX氧化反应的活化能、指前因子和平均反应级数分别为:61.31 kJ·mol~(-1),4251,1.56.     

NC/TMETN共混体系分子动力学模拟

为研究三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)改善NC(硝化纤维素)力学性能的效果及其作用机理,采用分子动力学模拟计算的方法,研究了NC/TMETN共混体系的结合能、分子间的径向分布函数及力学性能,并与NC/NG(硝化甘油)共混体系进行了对比。结果表明:不同比例NC/TMETN共混模型的弹性模量、剪切模量和体积模量等均低于NC模型的,证明加入TMETN可有效增加NC的塑性;通过径向分布函数分析可知,NC/TMETN、NC/NG均存在较强的氢键和范德华力;相同质量比的NC/TMETN与NC/NG共混体系力学性能模拟结果表明,NC/TMETN与NC/NG的力学性能相近,验证了TMETN可取代NG作为NC的增塑剂。     

含硝胺和铝粉的少烟改性双基推进剂表面和界面性能

研究了不同含氮量的硝化棉(NC)和不同粒度填料(Al、RDX和HMX)的表面性能,NC与填料之间的界面性能,以及表面和界面性能对含硝胺和铝粉的少烟改性双基推进剂力学性能的影响.结果表明,随着RDX、HMX以及A1粉粒度的减小,其表面张力逐渐增大,RDX、HMX与NC之间的界面张力随着RDX和HMX粒度或硝化棉含氮量的减...     

Na_2·cis-BNT和G_2·trans-BNT与几种含能材料相互作用的热分析

采用差示扫描量热法(DSC)并结合热重-微商热重法(TG-DTG)研究了双(3-(5-硝基-1,2,4-三唑))的钠盐(Na_2·cis-BNT)和胍盐(G_2·trans-BNT)与黑索金(RDX)、奥克托今(HMX)及3,3-双叠氮甲基氧丁环-聚叠氮缩水甘油醚共聚物(BAMO-GAP)的相容性,及混合物体系的热行为。初步探索了样品制备方法 (研磨法与溶剂法)对混合物体系相容性的影响。结果表明,对Na_2·cis-BNT、G_2·trans-BNT采用干法和湿法制备得到的混合体系相容性结果有一定差异。用干法制备二元体系时,Na_2·cis-BNT/RDX体系相容,Na_2·cis-BNT/HMX体系为轻度敏感,适合短期使用;而G_2·trans-BNT/RDX体系为敏感,不适合使用,G_2·trans-BNT/HMX体系为不相容;用湿法制备二元体系时,Na_2·cis-BNT与RDX、HMX、BAMO-GAP的混合物及G_2·trans-BNT与BAMO-GAP的混合物为相容,而混合物G_2·trans-BNT/RDX、G_2·trans-BNT/HMX为敏感,不适合使用。非均相过程分解的HMX混合体系相容性会受混合方式的影响,因此,由DSC法测定相容性时,制样的混合方法需要明确说明,并应当结合其他方法作最后判定。     

热处理对木质纤维素Iβ结构及其力学性能影响的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法对木材主要成分纤维素I_β在热处理环境下的结构和力学性能进行研究,建立了用于模拟的3×3×3纤维素超胞模型,得到350~550 K的体积、密度及氢键变化图,分析了纤维素微观结构的变化并计算了其力学性能。结果表明：升温过程中晶胞体积逐渐增大,由350 K的11.99 nm³增加至550 K的12.26 nm³,模型密度为1.581~1.617 g/cm³,与实验结果一致。氢键数量总数减小了24%,分子链内氢键部分断裂而形成了新的链间氢键,链内氢键与链间氢键的比值由2.1：1变成1：1.5,进而影响了其力学性能。随着温度的升高,杨氏模量逐渐降低,变化率约为13%。相比于杨氏模量,剪切模量和体积模量受温度影响较小,没有明显的变化趋势。     

一种新型炸药品种简介

一、引言乌洛托品在醋酐、醋酸、硝酸铵和硝酸体系中硝解,能得到HMX和RDX。即我们常称的醋酐法制备HMX的工艺。因此在制取HMX时,必须把其中的RDX破坏掉或从HMX/RDX的混合物中将RDX分离出来,而被分离出的RDX也是一种很好的仅次於HMX     

热红联用研究AP与RDX和HMX混合体系的热分解

用DSC—TG—FTIR（热红）联用研究了RDX／AP，HMx／AP，RDx／HMx和RDX／HMX／AP混合体系的热分解，测定和比较了它们的热分析特征量和分解气相产物。结果表明，AP与RDX和HMX之间存在强烈的相互作用，尤其是与后者的作用更强烈。在AP（不含碳）分解的温度区间，混合体系的分解也出现CO、CO2和CH2O等碳氧化物，说明体系中RDX和HMX分解的部分产物或残渣与AP同时分解。     

分子动力学法研究掺杂缺陷对HMX/NQ共晶炸药性能的影响

为了研究掺杂晶体缺陷对HMX/硝基胍(NQ)共晶炸药性能的影响,分别建立了"完美"型与含有掺杂缺陷的HMX/NQ共晶炸药模型;采用分子动力学方法,预测了各种模型的稳定性、感度、爆轰性能和力学性能,得到了不同模型的结合能、引发键键长分布、引发键键连双原子作用能、内聚能密度、爆轰参数和力学参数并与"完美"型模型进行了比较。结果表明,与"完美"型晶体相比,缺陷晶体的结合能减小幅度为1.28%～11.05%,表明分子之间的相互作用力减弱,炸药的稳定性降低;缺陷晶体的引发键键长增大幅度为0.46%～5.29%,而键连双原子作用能减小幅度为0.63%～17.24%,内聚能密度减小幅度为0.83%～10.85%,表明炸药的感度升高,安全性降低;缺陷晶体的密度、爆速和爆压减小幅度分别为0.89%～7.06%、0.68%～5.41%、1.85%～14.18%,表明威力与能量密度降低;由于晶体缺陷的影响,拉伸模量、体积模量和剪切模量减小幅度分别为0.106～4.368GPa、0.086～2.573GPa和0.082～1.835GPa,柯西压增大幅度为0.108～1.787GPa,表明炸药的刚性与硬度降低,延展性增强。因此,晶体缺陷会对HMX/NQ共晶炸药的稳定性、感度和爆轰性能产生不利影响。     

三(4-异氰酸酯基苯)硫代磷酸酯与含能材料相容性研究

用高压差示扫描量热法(PDSC)研究了三(4-异氰酸酯基苯)硫代磷酸酯(TPTI)与含能材料的相容性。研究结果表明:TPTI与2-NPBA、C2、CL-20、DINA、HMX、FOX-7、FOX-7K以及RDX相容;TPTI/FOX-12混合体系轻微敏感;而TPTI/DNTF混合体系危险。     

水泥水化C-S-H的力学性能计算研究

采用Materialsstudio软件对C-S-H,C/S=1.7,W/S分别为1.2,0.8,0.6,0.4和0.2进行构建模型,使用分子动力学方法计算了体积模量、剪切模量、弹性模量和杨氏模量,并且按照Jennite和Tobermorite结构也对其模量进行了计算,经过和实验对比分析。结果表明:W/S=1.2,剪切模量最大,W/S=0.4,杨氏模量和弹性模量达到了最大,分别为64.8 GPa和70.1 GPa。较好的吻合Jennite结构计算结果和实验结果,因而其具有Jennite结构。     

EAK基熔铸分子间炸药的能量和撞击感度

通过水下爆炸试验研究了RDX和HMX对EAK基熔铸分子间炸药水下能量的影响。结果表明,RDX和HMX对EAK基混合炸药起到明显的增能作用,但对含铝和非含铝体系有不同的作用效果。爆速和撞击感度测定表明,EAK—RDX混合炸药爆轰的理想化程度和稳定性及撞击感度随RDX含量的增加而增加。从能量和撞击感度两个方面综合考虑,RDX的较佳加入量应为20％～30％。     

一种新型炸药品种简介

一、引言乌洛托品在醋酐、醋酸、硝酸铵和硝酸体系中硝解,能得到 HMX 和 RDX。即我们常称的醋酐法制备 HMX 的工艺。因此在制取 HMX 时,必须把其中的 RDX 破坏掉或从HMX/RDX 的混合物中将 RDX 分离出来,而被分离出的 RDX 也是一种很好的仅次於 HMX的高能炸药。这样既造成了工艺的复杂性,同时也提高了 HMX 的生产成本。我们改进了工艺过程,同时又采用不分离的办法。用改变加料方式可以得到不同 HMX 含量的混合物,以满