[发明专利]一种RDX基多组分含能复合物的模拟方法

说明书

本发明公开了一种RDX基多组分含能复合物的模拟方法，多组分包含RDX、油、石蜡、Al和IPN/AP，步骤如下：确定RDX基复合物所含的组分及各组分所占的质量分数，设置复合物体系的预计总原子数，计算得到各组分需要的分子数目；构建RDX、AP和Al晶体的单胞结构，并进行扩展成为超胞；以超胞质心为中心，选择球状RDX、AP、Al团簇模型备用；构建C₁₃H₂₈、C₂₆H₅₄直链烷烃分别代表油、石蜡，进行高低压动力学处理获得平衡结构模型备用；构建IPN分子结构模型备用；按照各组分需要的分子数目，依次将各组分模型加入到一个周期箱中，然后逐次压缩并进行动力学平衡，最后进行高低压动力学处理，得到平衡的RDX基多组分含能复合物稳定初始结构模型进行分子动力学模拟。本发明具有实验成本低、安全性高、实验周期短等优点，操作方便、快捷、安全。

技术领域

本发明属于分子模拟计算技术领域，特别是一种RDX基多组分含能复合物的模拟方法。

背景技术

随着生产技术发展的需要，对含能材料逐渐提出了高性能、高安全以及功能化的要求，而单质高能化合物难以完全实现上述目的，因此针对实际应用需要，出现了多种单质高能化合物的改性方法，其中设计多组分混合复合物即是一种重要且有效的方法。通常选择一种单质高能化合物为基，加入一定量的添加剂，包括粘结剂、增塑剂、钝感剂和其他高能添加剂等物质组成的多组分含能复合物，能够兼具组分间的优异性能，实现功能化需要。

环三次甲基三硝胺(RDX),俗称黑索金，是一种十分重要的杂环硝铵类含能材料，具有威力大，猛度高，化学安定性好等综合优异性能，作为高能氧化剂或PBX基药在发射药、推进剂中具有广泛应用。但是作为一种单质高能化合物，其还存在着机械感度和熔点较高的缺点。硝酸异丙酯(IPN)是一种含能增塑剂，具有低感度、易挥发、易爆炸等特点。可以改善燃料的点火性能，提高混合炸药的含能量、改善力学性能以及增塑。混合油(油/石蜡)作为混合炸药的常用添加剂，除了具有增塑作用外，还具有增加流动性、减少粘性、改善加工性和钝感等作用。铝粉(Al)具有较高的热值，是含能复合材料中应用广泛的高能添加剂。由于铝粉能够提高混合体系的爆热，又具有较强的后燃效应，可以大幅度地提高作功能力。高氯酸铵(AP)是一种强氧化剂，通常作为高能氧化剂添加到含能复合物之中应用。选择以RDX为基，添加不同比例的油、石蜡、Al、IPN/AP等添加剂组成的多组分含能复合物即是一种有效复合改性方法。

目前，多组分含能复合物的研究主要以实验居多，其存在着成本高、安全性低和实验周期长等不足；近年来经典的分子动力学(MD)方法逐步广泛的应用于含能材料的模拟研究，研究体系主要以单质含能化合物和PBXs为主(Xiao J J,Li S Y,Chen J,Ji G F,ZhuW,Zhao F,Wu Q,Xiao H M.Molecular dynamics study on correlation betweenstructure and sensitivity of defective RDX crystals and their PBXs.Journal ofMolecular Modeling,2013,19:803-809)，使用MD方法模拟研究多组分(三种以上)含能复合物的研究相对较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快捷方便、安全性高的RDX基多组分含能复合物的模拟方法。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种RDX基多组分含能复合物的模拟方法，多组分包含RDX、油、石蜡、Al和IPN/AP，具体步骤如下：

步骤1、确定RDX基复合物所含的组分及各组分所占的质量分数，设置复合物体系的预计总原子数，计算得到各组分需要的分子数目；

步骤2、构建RDX、AP和Al晶体的单胞结构，然后将各晶体的单胞结构进行扩展成为5×5×5的超胞；