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多組分氣體在JOB-9003炸藥表面吸附的動力學模擬

2014-01-28 10:00:12王玉玲
火炸藥學報 2014年6期

張 翔,王玉玲

(第二炮兵工程大學,陜西西安710025)

引 言

JOB-9003炸藥是一種熱安定性較好、不易發生熱分解的塑料黏結炸藥,在軍用及民用炸藥中應用廣泛。但在長期貯存過程中,會發生緩慢的物理、化學變化,并產生一定的熱量[1],由于系統的密封性,產生的熱量不能及時擴散出去,熱量積聚使體系升溫,在升溫貯存一段時間后會產生H2O、N2、乙醇、苯、甲苯等氣體及化合物[2]。在長期貯存過程中,隨著貯存溫度的升高,JOB-9003炸藥中HMX[3]會發生熱分解,當溫度升至478K時,N-N鍵和C-N 鍵斷裂,釋放出CO2、HCHO和HCN 等氣體[4]。另外,在包裝、運輸和貯存過程中炸藥可能與空氣接觸,由于炸藥表面的不平整性,自身熱分解釋放出的氣體以及空氣中的H2O、O2和CO2等氣體也會在炸藥表面發生吸附,從而影響其力學性能、感度以及爆轟性能等。

目前,關于固體表面的吸附模擬主要采用分子動力學(MD)或量子化學方法(QM),前者基于原子層面,計算量更小,適用于更大的體系[2];后者基于電子層面,因此計算更精確,但運算量大,適用于小分子量體系[2]。張朝陽[5]采用分子動力學方法模擬了兩種氟聚合物在TATB 晶體表面的吸附情況。本研究利用分子動力學方法模擬了多種氣體在JOB-9003炸藥表面產生的吸附,分析了吸附后對炸藥力學性能的影響,以期為炸藥的安全貯存提供參考。

1 計算模型和計算方法

1.1 模型的構建

在構建JOB-9003 炸藥模型時,參照馬秀芳[6]的JOB-9003四組分模型。其中JOB-9003 的配方(質量分數)為:環四亞甲基四硝銨(HMX)87%、三氨基三硝基苯(TATB)7%、黏結劑(F2311)4.2%、鈍感劑(石蠟)1.8%。……

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