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摘要本文运用分子动力学（MD）模拟方法研究了新型含能粘合剂聚缩水甘油醚硝酸酯（PGN）与固体推进剂组分奥克托今（HMX）、吉纳（DINA）和1,3-二甲基-1,3-二苯基脲（C2）的相容性。在COMPASS力场下，模拟计算上述化合物的内聚能密度和溶解度参数，以及PGN/HMX、PGN/DINA和PGN/C2共混体系的结合能；通过比较溶度参数差值（∆δ）和分析结合能，认为PGN/DINA和PGN/C2为相容体系，而PGN/HMX为不相容体系，并且相容性优劣顺序为 PGN/DINA＞PGN/C2。又模拟研究了PGN纯物质体系和上述三个共混体系的玻璃化转变温度（ ），结果也表明PGN/HMX为不相容体系，PGN/DINA和PGN/C2为相容体系，但是相容性优劣顺序为PGN/C2＞PGN/DINA。42544
关键词：相容性；结合能；溶解度参数；玻璃化转变温度
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Molecular Dynamics Simulation of Compatibility between Polyglycidyl Nitrate and Propellant Components
Abstract
The molecule dynamics (MD) simulation was applied to study the compatibility of polyglycidyl nitrate (PGN) with some components of solid propellants, such as cyclotetramethylenetetranitroamine (HMX), nitrodiethanolamine dinitrate (DINA) and 1,3-dimethyl-1,3-diphenyl urea (C2). Under the COMPASS force field, the solubility parameters of PGN, HMX, DINA and C2 were evaluated, and the binding energies for the blending systems of PGN/HMX, PGN/DINA and PGN/C2 were also predicted. The results show that the compatibility of PGN with these components is in the order: PGN/DINA＞PGN/C2, and PGN/HMX is not amiscible system. The glass transition temperature ( ) was also used to predict the compatibility, but the result shows the compatible order is PGN/C2＞PGN/DINA, and PGN/HMX is not a miscible system.
Key word: compatibility; binding energy; solubility parameter; glass transition temperature
目次
1绪论 1
1.1研究背景与意义 1
1.2研究方法—分子动力学模拟 1
1.2.1分子动力学基本原理 1
1.2.2力场 2
1.2.3数值积分方法 3
1.3研究内容 4
2 PGN与固体推进剂组分HMX/DINA/C2相容性的MD模拟研究 5
2.1引言 5
2.2结合能判定相容性 6
2.2.1结合能 6
2.2.2模型搭建和计算细节 6
2.2.3结果与讨论 8
2.3溶解度参数判定相容性 9
2.3.1溶解度参数 9
2.3.2模型搭建和计算细节 10
2.3.3结果与讨论 12
2.4玻璃化转变温度判定相容性 13
2.4.1玻璃化转变温度 13
2.4.2模型搭建和计算细节 13
2.4.3结果与讨论 15
结论 17
致谢 18
参考文献 19
1绪论
1.1研究背景与意义
固体推进剂为本身含有燃烧剂和氧化剂，能够通过有规律地燃烧释放出大量气体和热量、推动火箭前进和完成枪炮弹丸发射的固态致密材料，是导弹和火箭的动力源。提高能量是贯穿于整个固体推进剂发展历程中的重要目标。在过去的十几年中，研究者们一直在寻找潜在的高能量密度材料（HEDM），发现了众多的可作为推进剂/炸药配方的含能组分的含能氧化剂、燃料、以及炸药等系列含能材料[1]。。含能材料的量子化学计算与分子动力学模拟可预测体系的能量特征、稳定性、相容性和力学性能等，并构建高能量密度含能材料结构与性质之间的关系，促进含能材料的发展及性能改善，如提高其爆轰性能、降低其对外部刺激的感度、以及提高其热稳定性[2]。对多组分混合体系而言，各组分间的相容性对整个体系的很多性质具有十分重要的影响，因此研究固体推进剂中组分间相容性问题对于开发和设计新型推进剂具有重要意义。