含氟聚合物包覆鋁粉的分子動力學計算

陶 俊，王曉峰，王彩玲，趙省向，戴致鑫，韓仲熙，刁小強

（西安近代化學研究所，陜西西安710065）

引 言

鋁粉作為高能燃料廣泛用于火炸藥配方，其氧化還原反應所釋放的大量熱可顯著提高彈的毀傷威力和射程［1］。普通鋁粉反應活性低，將鋁粉細化及納米化，利用超細材料的表面效應可以提高炸藥的作功能力，改善火藥的燃燒性能［2－3］。由于超細鋁粉的比表面積大和表面能高，極易在貯存過程中老化，使其固有性能不能得到充分發揮。因此，必須進行表面保護，或對其進行包覆處理，防止納米金屬粉的氧化和團聚［4］。采用高聚物對Al粉進行包覆具有包覆均勻致密、易形成包覆膜、易表征等優點，聚合物可以有效包覆超細鋁粉并阻止其氧化或減緩其氧化速率［5］。

用分子動力學對高聚物黏結炸藥及其組分的結構和性能進行模擬計算有助于指導其配方設計［6－8］。馬秀芳等［9］對TATB基氟聚物PBX進行了分子動力學模擬計算，其結果與HMX 基氟聚物PBX 類似，含氟聚合物同樣可改善TATB 的力學性能；許曉娟等［10］模擬計算了不同黏結劑／ε－CL－20體系的結合能、相容性、安全性、力學性能和能量性質；肖繼軍等［11］應用分子動力學方法對HMX 與系列含氟聚合物組成的高聚物黏結炸藥（PBX）進行了模擬研究，發現黏結劑組分的加入有效改善了HMX 的力學性能。

本研究對含氟聚合物／Al2O3復合體系在Compass力場下進行分子動力學計算，并研究了O2在不同含氟聚合物中的擴散，為超細鋁粉的包覆研究提供借鑒。

1 數值計算方法

1．1 Al2O3 超晶胞的構建

Al2O3為斜方六面體結構，晶胞屬于R－3C空間群，晶胞參數a＝0．476nm，b＝4．579nm，c＝12．591nm。……