HTPB与A1不同晶面结合能和力学性能的分子动力学模拟

采用分子力学（MM）和分子动力学（MD）方法,在250、300、350、400、450K,对固体推进剂端羟基聚丁二烯（HTPB）和铝晶胞不同晶面结构所组成的层模型在COMPASS力场下,进行模拟计算,求得结合能和静态力学性能（弹性系数、模量和泊松比）．模拟结果表明,在400K时HTPB与A1（011）面的结合能最大,从综合力学性能优劣上看,各个面从优到劣的排序为（011）〉（221）〉（001）,HTPB与A1的结合能与力学性能具有对应关系,结合能大的力学性能优异,结合能小的力学性能较差．     

端羟基聚丁二烯/增塑剂共混物相容性的分子动力学模拟

固体推进剂和炸药的力学性能在很大程度上依赖于配方中高分子粘结剂与增塑剂的相容性. 本文对相容和非相容两种体系进行了分子动力学(MD)模拟, 以考察分子模拟方法的实用性. 为预测固体推进剂中端羟基聚丁二烯(HTPB)与增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)、硝化甘油(NG)的相容性, 采用MD模拟方法在COMPASS力场下, 对HTPB、DOS、NG和共混物HTPB/DOS、HTPB/NG的密度、内聚能密度及溶度参数等进行了模拟计算. 通过比较溶度参数差值(△δ)的大小、分子间径向分布函数和模拟前后体系密度变化情况均可以预测HTPB/DOS属于相容体系,而HTPB/NG属于不相容体系, 与实验结果一致. 径向分布函数分析同时揭示了HTPB/增塑剂组分之间的相互作用及本质. 本文的模拟方法可以作为预测聚合物与增塑剂相容性的有利工具, 也可以为固体推进剂和炸药的配方设计提供理论指导.     

不同构型聚丙烯的玻璃化转变温度的分子模拟

应用分子力学和分子动力学的方法对3种不同构型聚丙烯高分子的玻璃化转变温度进行了模拟.用NPT(等温等压)分子动力学模拟获得聚丙烯(PP)在不同温度下的特征体积,通过对模拟得到的V-T做图,求得玻璃化转变温度,其结果与实验值吻合较好.并分析了聚丙烯主链柔顺性和立构规整度对高分子玻璃化转变的影响.     

端羟基聚丁二烯/增塑剂共混物相容性的分子动力学模拟和介观模拟

应用分子动力学(MD)和介观动力学(MesoDyn)模拟方法对固体推进剂中端羟基聚丁二烯(HTPB)与增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)、硝化甘油(NG)的相容性进行了研究. 采用MD模拟方法在COMPASS力场下, 对纯物质、HTPB/增塑剂共混物的密度、内聚能密度、溶度参数和共混物分子间的Flory-Huggins作用参数及结合能等进行了模拟计算, 通过比较溶度参数差值(Δδ)的大小、模拟前后体系密度变化情况均可以预测HTPB与增塑剂的相容性, 结合能的分析揭示了HTPB/增塑剂共混物组分间的相互作用及本质. 将Flory-Huggins作用参数转化为MesoDyn模拟的输入参数, 采用MesoDyn模拟方法对HTPB/增塑剂共混体系的介观形貌与动力学演变过程进行了研究, 通过模拟得到的等密度图、自由能密度和有序度参数等可以判断共混体系的相容性. MD和MesoDyn模拟结果均表明: HTPB/DOS属于相容体系, 而HTPB/NG属于不相容体系, 其结论与实验结果一致.     

HTPB/增塑剂玻璃化转变温度及力学性能的分子动力学模拟

为了预测高分子粘结剂端羟基聚丁二烯(HTPB)与增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)、硝化甘油(NG)的相容性及HTPB/增塑剂共混物的玻璃化转变温度(Tg)和力学性能,在COMPASS力场条件下采用分子动力学(MD)模拟方法对相容体系(HTPB-DOS)和不相容体系(HTPB-NG)进行了研究.结果表明,通过比较溶度参数差值(Δδ)的大小可以预测HTPB与增塑剂的相容性,即HTPB与DOS属于相容体系,而HTPB与NG不相容.通过温度-比容曲线可以得到HTPB、HTPB/DOS与HTPB/NG的Tg分别为197.54,176.30和200.03K.力学性能分析结果表明,添加DOS增塑剂后使HTPB的弹性模量(E),体积模量(K)和剪切模量(G)下降,材料刚性减弱,柔性增强,力学性能得到改善.本模拟方法可以作为预测聚合物/增塑剂共混物性能的有利工具,也可以为固体推进剂和高聚物粘结炸药的配方设计提供理论指导.     

HTPB与Al不同晶面结合能和力学性能的分子动力学模拟

采用分子力学(MM)和分子动力学(MD)方法, 在250、300、350、400、450 K, 对固体推进剂端羟基聚丁二烯(HTPB)和铝晶胞不同晶面结构所组成的层模型在COMPASS力场下, 进行模拟计算, 求得结合能和静态力学性能(弹性系数、模量和泊松比). 模拟结果表明, 在400 K时HTPB与Al(011)面的结合能最大, 从综合力学性能优劣上看, 各个面从优到劣的排序为(011)>(221)>(001), HTPB与Al的结合能与力学性能具有对应关系, 结合能大的力学性能优异, 结合能小的力学性能较差.