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环四亚甲基四硝胺(HMX)、二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)和六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)等高能炸药能量密度高,其在混合炸药中的应用是目前研究的热点。然而,HMX、DNTF和CL-20因较高的机械感度和冲击波感度限制了其广泛的应用。因此,有必要对其进行降感处理。采用钝感炸药和惰性材料等包覆材料对高能炸药进行包覆降感是简单而有效的措施之一,但是包覆材料与高能炸药的相容性是确定前者能否进一步应用的前提,然而有关该方面的文献信息仍然匮乏。研究包覆材料与高能炸药的相容性不仅有利于混合炸药等配方设计与优化,还可用于评价其生产、储存和运输过程中的潜在危险性。本文基于表面包覆降感的应用背景,以硝基胍(NQ)、三硝基甲苯(TNT)、1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)、2,6-二氨基-3,5-二硝基吡啶-1-氧化物(ANPyO)、2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)等钝感炸药、粘结剂(氟橡胶(F26)和端羟基聚丁二烯(HTPB))、增塑剂癸二酸二异辛酯(DOS)和蜡(Wax)等惰性材料作为潜在包覆材料,从实验和理论两方面对其与三种新型高能炸药的相容性进行一系列研究。首先利用基于量热的差示扫描量热法(DSC)、基于产气量的真空安定性测试法(VST)和基于物质结构特征的X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)等分析方法开展新型高能炸药/包覆材料体系相容性的实验研究,其次,运用分子动力学模拟等分子力学方法从分子间作用力角度开展新型高能炸药/包覆材料体系相容性的理论分析,并采用从头算分子动力学研究典型不相容体系的初始反应机理。最后,在相容性研究结果基础上,研究典型钝感炸药对三种高能炸药机械感度的影响规律。论文主要研究内容如下:针对高能炸药/钝感炸药体系,DSC实验结果表明,HMX/NQ和HMX/TNT体系组分间不相容,混合物热稳定性较单组分均显著降低;HMX与LLM-105轻度不相容,与TATB和ANPyO相容,HMX/TATB、HMX/LLM-105和HMX/ANPyO混合物的热稳定性均较HMX有不同程度的提高。DNTF与ANPyO不相容,与NQ和LLM-105较大程度不相容,与TNT、TATB相容,选择的钝感炸药均可使DNTF的热稳定性降低。CL-20/NQ和CL-20/TNT组分间不相容,热稳定性较CL-20均显著降低;CL-20/TATB、CL-20/ANPyO和CL-20/LLM-105组分间相容,TATB可使CL-20热稳定性有所提高,而ANPyO和LLM-105对CL-20热稳定性无明显影响。VST进一步证实,HMX与NQ不相容,与ANPyO属于中等反应,与TNT、TATB和LLM-105均相容;DNTF与NQ、LLM-105不相容,与TNT、TATB和ANPyO相容;CL-20与选择的钝感炸药均相容。XRD分析结果指出HMX/TATB、DNTF/TATB和CL-20/TATB组分间可能存在相互作用,高能炸药和其他钝感炸药均存在相互作用。FTIR测试结果表明HMX/NQ、HMX/LLM-105、HMX/ANPyO和DNTF/LLM-105组分间存在相互作用。针对高能炸药/惰性材料体系,DSC测试结果表明,HMX与HTPB不相容,与DOS和Wax轻度不相容,与F26相容;F26可增强HMX的热稳定性,DOS和Wax对HMX的热稳定性无明显影响,HTPB可降低HMX的热稳定性。F26与DNTF相容,且能增强后者的热稳定性;DNTF/HTPB、DNTF/DOS和DNTF/Wax组分间不相容,HTPB、DOS和Wax均可使DNTF热稳定性显著下降;CL-20与HTPB、DOS不相容,与Wax轻度不相容,与F26相容,F26对CL-20的热稳定性无明显影响,而HTPB、DOS和Wax均能显著降低CL-20热稳定性。VST测试结果说明DNTF/HTPB、DNTF/DOS和DNTF/Wax体系组分间不相容,HTPB、DOS和Wax分解过程中产生的H自由基促进DNTF的热分解被认为是不相容现象的主要原因;除却DNTF/HTPB、DNTF/DOS和DNTF/Wax,高能炸药和其余惰性材料体系均相容。然后,采用分子动力学模拟(MD)方法开展相容性理论分析。以TNT为钝感炸药的代表,从分子间作用力(结合能)角度研究新型高能炸药与钝感炸药的相容性,由MD模拟得到的结合能值大小和相容性优劣次序为:DNTF/TNT>HMX/TNT≈CL-20/TNT,MD模拟结果与DSC试验结果一致,并利用MD研究新型高能炸药分别与粘结剂HTPB、增塑剂DOS和Wax的相容性,得到HMX和CL-20分别与HTPB、DOS和Wax的结合能值接近,且均优于DNTF与相应惰性材料的混合物。MD结果与其VST测试结果具有较好一致性。此外,利用从头算分子动力学(AIMD)研究典型不相容体系DNTF/LLM-105的初始反应机理,模拟结果表明,LLM-105分子中-NH2基中H自由基具有较强活性,可引发DNTF分子中N-O键的断裂,进而加快DNTF的分解,改变其分解进程。最后,在相容性研究结果基础上,选取与新型高能炸药相容的钝感炸药和惰性材料,通过试验测试,研究其对高能炸药机械感度的影响。结果表明,LLM-105的加入可显著降低HMX的机械感度;TATB和LLM-105分别对DNTF和CL-20的机械感度均具有明显的改善。