RDX_TNT基熔铸炸药与聚氨酯脲及聚氨酯热塑性弹性体复合体系的MD模拟.pdf

摘要

随着当代战场日益复杂的环境，火炸药的安全性要求对于战场来言显得尤为重要，

为了使炸药的感度和能量达到更好的匹配性，一般会把含能粘结剂和高能炸药按比例

混合，这个方法是目前可以得到更好的炸药的最简单便捷的方法。熔铸炸药是战场中

一类比较重要的混合炸药，虽然制作工艺相比其他炸药更为简便、应用更为广泛，但还

是会存在一些问题和缺陷，脆性比较大，力学性能较差是显著的两个缺点。因此本文就

通过添加聚氨酯脲热塑性弹性体、聚氨酯热塑性弹性体来对熔铸炸药实现增强改性，

改善其相容性和力学性能并能广泛应用于战场。通过分子动力学模拟（MD）的方法，

计算模拟而来得到的各个组分高能体系的热稳定构型，通过模拟计算得到组分之间的

热相互作用能、径向分布函数、内聚能密度等相关数据，基于此考虑到组分之间的相关

关联相容性；通过静态力学矩阵参数计算得出材料的相关力学性能(弹性模量、弹性系

数、柯西压等)，并对其复杂体系组分、结构性能在一定的理论基础上进行了研究分析。

所以本文来研究其中的规律性，揭示一些递变规律。主要研究的内容如下：

使用MS这款软件采用均聚物聚合的方式对三种聚合物的分子链进行构建，分别是

直链型聚氨酯脲热塑性弹性体、三臂型聚氨酯热塑性弹性体、六臂型聚氨酯热塑性弹

性体结构。三个聚合物分子链的分子量根据其复合体系的不同来进行适当的调整，每

条分子链结构重复单元为10个。在进行相关力学性能计算时，先利用MS这款软件下

的Forcite模块，对刚刚所构建的的三条聚合物分子结构模型进行结构优化，使其能

达到结构收敛状态，在进行动力学弛豫，使结构能达到能量最小化标准。其次在分别将

三条分子链结构与熔铸炸药按一定量的比例置于一个具有周期性边界性的周期盒中，

在不同温度条件情况下，对其进行MD模拟，并得出相关数据分析，具体流程为：将构

建好的直接链型聚氨酯脲热塑性弹性体、三臂型聚氨酯热塑性弹性体、六臂型聚氨酯

热塑性弹性体分别与一定量比例的熔铸炸药进行共混后，对三个共混复合结构模型进

行结构优化并通过MD模拟计算得到相应力学性能参数，并对其之间的相容性以及结合

能进行分析，通过对相关工程模量（杨氏模量、体积模量、剪切模量）进行数据的分析

可以得到有较好的力学性能，聚合物的加入有一定的增强改性作用，且对结合能、径向

分布函数等相关参数的数据进行分析，可以得到它们之间的相容性较好，且可以看出

分子间主要是氢键作用较强，通过对此三种聚合物的添加，纯组分的熔铸炸药的韧性

也有所提升，有较好的加工成型性，在一定程度上做到了高能低感，同时也改善其力学

性能较差，脆性较大等缺陷，可以更好地实现对熔铸炸药进行增强改性。

关键词：1,3,5-三硝基甲苯（TNT）；黑索金（RDX）；分子动力学；相容性；结合能

研究类型：理论研究（TheoreticalResearch）

ABSTRACT

Withtheincreasinglycomplexenvironmentofthecontemporarybattlefield,thesafety

requirementsoffireexplosivesareparticularlyimportantforthebattlefield,inorderto

achieveabettermatchbetweenthesensitivityandenergyofexplosives,theenergybinder

andhighenergyexplosiveswillgenerallybemixedinproportion,thismethodiscurrently

thesimplestandmostconvenientwaytogetbetterexplosives.Castingexplosivesareamore

importanttypeofmixedexplosivesinthebattlefield,althoughtheproductionprocessis

simplerandmorewidelyusedthanotherexplosives,buttherewillstillbesomeproblems

anddefects,britt