CL-20/HMX无规作用及共晶作用的理论计算

为了对比六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)/环四亚甲基四硝铵(HMX)炸药分子间的无规作用及共晶作用,基于密度泛函理论(DFT),在B3LYP方法上使用6-311++G(d,p)基组优化得到了4种CL-20/HMX无规构型(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ),对4种无规构型的几何结构、静电势、能量及电子密度拓扑进行了分析;利用分子动力学方法计算了共晶结构中H原子和O原子的径向分布函数;计算了不同摩尔比CL-20/HMX共晶的密度及爆速。结果表明,4种CL-20/HMX的无规构型存在氢键相互作用,氢键键长在0.274 2~0.296 4nm之间;4种无规构型的稳定性排序为:Ⅳ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,构型的稳定性主要取决于氢键的数量和键长;4种无规构型在键临界点BCP处的电子密度ρ(r)大小排序为:Ⅳ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,CL-20和HMX分子之间不仅存在H…O以及H…N形式的氢键相互作用,还存在N…O和C…O形式的范德华作用;共晶结构中CL-20与HMX的相互作用主要有氢键和强范德华力,氢键键长为0.22nm;CL-20/HMX共晶(摩尔比2∶1)的理论密度为2.003g/cm^3,理论爆速为9 608m/s。

聚醚砜酮及其与ε-CL-20复合体系性能的分子动力学模拟

通过在二氮杂萘酮中引入叠氮基和氨基,设计了一种新型聚醚砜酮(PPESK),并研究了其对六硝基六氮杂异伍兹烷(ε-CL-20)稳定性和力学性能的影响。应用COMPASS力场,构建PPESK无定型晶胞并研究了其密度和玻璃化转变温度;对ε-CL-20的4个主要生长面与PPESK组成的界面晶体模型进行了分子动力学(MD)模拟,求得PPESK/ε-CL-20复合体系的内聚能密度、结合能和力学性能。结果表明,与文献相比,计算所得的PPESK密度和玻璃化温度较为准确;ε-CL-20与PPESK的溶度参数差值(Δδ)为8.512(J/cm^3)^(1/2),两者具有一定相容性;PPESK与ε-CL-20主要生长面的结合能大小依次为:(0 1 1)>(0 0 2)>(1 0-1)>(1 1 0),其中(0 1 1)为最大生长面,所占比例为38.2%;4种复合体系的力学系数均大幅度减小,表明PPESK的加入有效降低了ε-CL-20的刚性和各向同性,体系塑性增强。