齐晓飞， 谢五喜， 严启龙， 刘庆， 刘春

(1.西安近代化学研究所， 陕西 西安 710065； 2.西北工业大学 航天学院， 陕西 西安 710072)

中性聚合物键合剂与奥克托今的界面作用

齐晓飞1， 谢五喜1， 严启龙2， 刘庆1， 刘春1

(1.西安近代化学研究所， 陕西 西安 710065； 2.西北工业大学 航天学院， 陕西 西安 710072)

为研究中性聚合物键合剂(NPBA)与奥克托今(HMX)键合作用的实质，进行NPBA的分子设计，采用分子动力学模拟方法研究了NPBA与HMX的界面作用。在此基础上，用动态接触角测量仪和表面- 界面张力仪测试NPBA与HMX的粘附功和界面张力，在硝酸酯增塑聚醚推进剂中考察了NPBA的应用效果。研究结果表明：3种NPBA与HMX界面分子间存在范德华力和氢键作用力；在NPBA分子上用—COOCH2CH2OH基团取代—COOCH3基团，或增加—CN基团数量，整体上增强了NPBA与HMX晶体的界面作用力，提高了推进剂的强度。

兵器科学与技术； 分子动力学模拟； 中性聚合物键合剂； 奥克托今； 界面作用

0 引言

自1990年Kim[1]发明中性聚合物键合剂(NPBA)以来，围绕解决硝胺填充、硝酸酯增塑高能固体推进剂的“脱湿”问题，在NPBA分子设计[2-3]、合成[4-5]、改性[6-7]、作用机理[8-9]和应用[10-11]等各方面的研究工作取得了长足进展，为改善高能固体推进剂的力学性能指明了方向。虽然有关NPBA的研究报告层出不穷，但其分子结构设计思路仍采用半经验法，应用效果验证主要依靠繁琐而耗时的实验筛选工作，不仅占用大量的时间、人力、物力和财力，也难以保证最终的效果能达到预期的目标。

分子动力学(MD)模拟方法作为近年来发展较为迅速的微尺度数值模拟方法，因其能够在分子水平上揭示材料结构与性能之间的关系，已成为研究键合剂与固体填料界面间相互作用的重要手段。如焦东明等[12]研究了4种常用键合剂在端羟基聚丁二烯(HTPB)与Al/Al2O3之间的界面作用，发现键合剂在Al和Al2O3晶面的中吸附能越高，模拟体系的力学性能越好。张丽娜等[13]研究了聚叠氮缩水甘油醚接枝海因(GAP_PDMH)与黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)和高氯酸铵(AP)晶体界面间的相互作用，发现GAP_PDMH与填料之间存在着较强的氢键作用，力学性能实验结果也证实了模拟结论。崔瑞禧等[14]计算了5种硼酸酯键合剂与RDX不同晶面间的相互作用能，发现键合剂在不同RDX晶面上的结合模式不同，且具有选择性，原因与晶面上氧原子数量和键合剂的特征取代基团结构有关。

为此，本文结合文献分析和工作实际，采用MD模拟方法在分子层面研究了NPBA与HMX的界面作用，在此基础上通过动态接触角测量仪和表面- 界面张力仪测试了NPBA与HMX的粘附功和界面张力，并在硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂中考察NPBA的应用效果，为新型NPBA的分子设计和应用提供参考，也为高能固体推进剂的研究与发展提供理论参考和新的研究思路。

1 试验与模拟

1.1 试验

1.1.1 原材料及样品制备

本文采用的3种NPBA(NPBA1、NPBA2和NPBA3)为丙烯腈(AN)、丙烯酸甲酯(MA)和丙烯酸羟乙酯(HEA)的无规共聚物，由西安近代化学研究所合成。其中NPBA1的链节摩尔比nAN∶nMA∶nHEA为4∶1∶1，NPBA2的链节摩尔比nAN∶nHEA为2∶1，NPBA3的链节摩尔比nAN∶nHEA为4∶1，三者的相对分子质量均为2 300左右。

NEPE推进剂基础配方(NEPE0)的组分及其质量分数为：环氧乙烷- 四氢呋喃共聚醚/多异氰酸酯(质量分数9%)，硝酸酯(质量分数16%)，HMX(质量分数75%)。NPBA1、NPBA2和NPBA3分别外加入基础配方中(相应的代号分别为NEPE1、NEPE2和NEPE3)，其外加量均为0.2%.

将NEPE推进剂各组分加入德国IKA公司产HKV-Ⅱ型立式捏合机中，真空捏合1 h，浇铸，50 ℃固化7 d，退模并制备力学性能测试样品。

1.1.2 试验方法

界面性能实验：采用德国DataPhysics公司DCAT2动态接触角测量仪和表面- 界面张力仪测试。NPBA的接触角采用Wilhelmy吊片法测试，步进速率0.2 mm/s，浸入深度8 mm；HMX的接触角采用Modified washburn法测试，步进速率0.2 mm/s. 具体计算原理参见文献[15]。

单向拉伸试验：用美国INSTRON公司 4505材料试验机测试推进剂样品的最大拉伸强度和最大伸长率，样品加工和试验方法参照国家军用标准GJB770B—2005中413.1节。拉伸速率100 mm/min；温度为-40 ℃、20 ℃和50 ℃.

1.2 MD模拟

利用美国Accelrys公司Materials Studio软件建立NPBA分子模型时，NPBA1聚合单元AN、MA和HEA的数目分别为20、5和5，NPBA2聚合单元AN和HEA的数目分别为20和10，NPBA3聚合单元AN和HEA的数目分别为28和7，NPBA分子模型上各类聚合单元均为随机分布。此时3种NPBA分子模型的摩尔链节比分别为4∶1∶1、2∶1和4∶1，且相对分子质量均为2 300左右，使得所构建的模型与实际物质具有较好的对应关系。

由于实际HMX以晶体的形式存在，因此在建立HMX吸附NPBA界面模型时，首先根据β-HMX的晶体衍射数据[16]，构建HMX初始晶胞，模拟HMX的晶体形貌，确定HMX晶体的主要晶面后，扩建超晶面；然后，建立包含1条分子链的NPBA片层模型，将超晶面与片层模型复合，构建HMX吸附NPBA的6个界面模型，具体细节如2.1.1节中所述。3种NPBA的分子结构式及其模型见图1，HMX超晶面、NPBA片层模型及界面模型见图2，其余略。

图1 NPBA的分子结构模型Fig.1 Models and molecular structure formulae of NPBAs

图2 HMX晶体及其吸附NPBA界面模型Fig.2 Crystal morphology and crystal surface of HMX and bonding models of NPBA

在20 ℃和1.01×105Pa条件下，对6个界面模型进行MD模拟，获取MD轨迹并进行分析，得到平均单点能和径向分布函数等数据。MD模拟的参数设置和具体细节见文献[17]。

2 模拟实验结果与分析

2.1NPBA与HMX界面作用的MD模拟

2.1.1 HMX晶体形貌及其吸附NPBA界面模型

由于HMX以晶体形式存在，因此建立HMX吸附NPBA界面模型前，需先确定与NPBA分子产生作用的具体晶面。为此，选用与实验结果吻合较好的Growth Morpholog方法[18]，计算得到了HMX的晶体形貌，为棱柱状晶体(见图2)，其主要晶面及参数见表1.

由表1可知，HMX晶体主要有(0 1 1)、(1 1 -1)、(0 2 0)、(1 0 0)和(1 0 -2)共5个晶面围合组成，它们即为影响晶体形貌最重要的面。其中，(0 1 1)晶面面积最大，占总面积的61.1%，其次为(1 1 -1)晶面，占总面积的29.5%. 这两个晶面共占HMX晶体显露面积的90.6%以上，具有代表性，且二者显露面上均有—NO2基团分布，易与NPBA分子上的极性分子产生相互作用。

因此，以(0 1 1)和(1 1 -1)晶面(见图2)为基础，建立吸附NPBA界面模型，进行后续研究。首先将(0 1 1)和(1 1 -1)晶面分别扩展为(2×4)和(4×2)的超晶面，真空层为0；然后根据上述2个超晶面的尺寸建立NPBA的无定型片层模型(见图2)，共6个；最后将超晶面与片层模型复合，构建HMX吸附NPBA的6个界面模型，分别为HMX(0 1 1)/NPBA1、HMX(1 1 -1)/NPBA1、HMX(0 1 1)/NPBA2、HMX(1 1 -1)/NPBA2、HMX(0 1 1)/NPBA3和HMX(1 1 -1)/NPBA3(见图2)。

表1 HMX的主要晶面及参数

2.1.2 结合能

结合能是表征混合体系组分间相互作用力强度的特征参数，HMX吸附NPBA界面模型的结合能越大，表明界面间的相互作用越强。结合能Eb=(EHMX+ENPBA)-EHMX/NPBA，其中EHMX、ENPBA和EHMX/NPBA分别为界面模型中HMX晶面、NPBA以及界面模型的平均单点能。6种界面模型结合能的模拟计算结果见表2.

表2 界面吸附模型的结合能

由表2可知，NPBA在(0 1 1)和(1 1 -1)晶面上结合能的大小次序均为NPBA3>NPBA2>NPBA1，表明NPBA3与HMX晶体的界面相互作用最强，NPBA2次之，NPBA1相对最弱。从NPBA分子结构的角度分析，NPBA2和NPBA1分子链上均有20个—CN基团，二者的主要差别在于—COOCH2CH2OH和—COOCH3基团的差异。相对于—COOCH3基团，虽然—COOCH2CH2OH基团的体积较大，空间位阻作用更强，降低了NPBA2分子链上极性原子与HMX晶面上—NO2基团间的相互作用，但—OH基团可与—NO2基团发生诱导作用而增强相互作用力，因而整体上提高了相互作用能，导致HMX晶面与NPBA2的结合能大于NPBA1. 与NPBA2相比，NPBA3分子链上的—CN基团增加了8个，增强了—CN基团与HMX晶面上—NO2基团间的相互作用，同时由于—COOCH2CH2OH基团减少了3个，空间位阻作用随之弱化，这两方面的因素补偿并超出了因—OH基团减少而降低的结合能，使HMX晶面与NPBA3的结合能大于NPBA2.

2.1.3 径向分布函数

对于NPBA与HMX晶体界面间的分子间相互作用力情况，可通过计算体系内各原子对的径向分布函数g(r)予以分析。径向分布函数是反映材料微观结构的特征物理量，它表示在距离某一设定中心粒子A为r处，另一设定粒子B的数目密度与B平均数目密度的比值，即

g(r)=NAB/(ρ4πr2)，

(1)

式中：NAB表示与中心粒子A距离为r到r+dr处粒子B的数目；ρ表示粒子B的平均数目密度。

由于体系的原子种类较多，考虑到篇幅因素，且相对于氮原子，—NO2基团中氧原子与其他极性分子间的作用力更强[17]，为此仅选取了HMX(0 1 1)晶面上—NO2基团中氧原子，对其与NPBA分子基团上极性原子间的径向分布函数进行了计算，并根据径向分布函数曲线峰的位置和高低判断原子间的作用力类型和强弱[19]。

HMX(0 1 1)晶面上—NO2基团中氧原子O1与NPBA分子链上—CN基团上氮原子NNPBA之间的径向分布函数曲线见图3.

图3 界面模型中O1-NNPBA原子对的径向分布函数Fig.3 Radial distribution functions of O1-NNPBA in bonding models

由图3可知，O1-NNPBA1、O1-NNPBA2和O1-NNPBA3原子对分别在0.33nm和0.46nm附近出现峰，峰值分别为2.33、2.42、4.17和2.53、1.70、2.35，表明HMX(0 1 1)晶面上—NO2基团中O原子与3种NPBA分子链上—CN基团中N原子间存在近程和远程范德华力，其中O1-NNPBA3原子对间的近程范德华力作用最强，O1-NNPBA1原子对间的远程范德华力作用最强。可见对于NPBA分子而言，增加—CN基团的数量可增强其与HMX晶体间的近程范德华力作用；同时，减少乃至用—COOCH3基团替代—COOCH2CH2OH基团可弱化分子链侧基的空间位阻作用，有利于增强—CN基团与HMX晶体间的远程范德华力作用。

HMX(0 1 1)晶面上—NO2基团中氧原子O1与NPBA分子链上—COOCH2CH2OH和—COOCH3基团上羰基氧原子O1NPBA之间的径向分布函数曲线见图4.

图4 界面模型中O1-O1NPBA原子对的径向分布函数Fig.4 Radial distribution functions of O1-O1NPBA in bonding models

由图4可知，O1-O1NPBA1、O1-O1NPBA2和O1-O1NPBA3原子对在0.34 nm附近的范德华力峰值依次降低，分别为2.69、2.52和2.42. 由此可知，减少乃至用—COOCH3基团替代—COOCH2CH2OH基团，虽可弱化分子链侧基的空间位阻作用，有利于增强—CN基团与HMX晶体间的范德华力作用，但却一定程度上减弱了—COOCH2CH2OH和—COOCH3基团与HMX晶体间的范德华力作用。

HMX(0 1 1)晶面上—NO2基团中氧原子O1与NPBA分子链上—COOCH2CH2OH基团上羟基氧原子O2NPBA之间的径向分布函数曲线见图5.

图5 界面模型中O1-O2NPBA原子对的径向分布函数Fig.5 Radial distribution functions of O1-O2NPBA in bonding models

由图5可知，O1-O2NPBA1、O1-O2NPBA2和O1-O2NPBA3原子对在0.27 nm和0.35 nm附近出现范德华力峰，峰值分别为2.79、3.48 、3.11和3.19、4.08、3.55，表明3种原子对之间形成O—H…O型氢键的同时，还存在范德华力作用。且HMX晶体与NPBA2分子之间的两种作用力最强，与NPBA3分子次之，与NPBA1分子相对最弱，其强弱顺序由NPBA分子链上—COOCH2CH2OH基团的数量决定。

上述模拟结果不仅从分子层面证明了NPBA与HMX晶体间存在较强的界面作用力，而且根据作用力的种类及强弱变化情况，还证实了2.1.2节中的推论，即用—COOCH2CH2OH基团取代—COOCH3基团，或增加—CN基团数量，整体上增强了NPBA与HMX晶体的界面作用力，使复合体系结合能增加。

2.2 NPBA与HMX界面作用的实验结果

2.2.1 NPBA与HMX的粘附功和界面张力

采用动态接触角测试仪的Wilhelmy吊片法和Modified washburn法，分别测试了合成的3种NPBA和HMX在不同液体中的接触角θ，结果见表3.

表3 NPBA和HMX在不同液体中的接触角

由表3中测试结果，应用Owens-Wendt-Rabel-Kaelble (OWRK )表面张力计算方法，分别拟合得到3种NPBA和HMX的表面张力γ、极性分量γp和非极性分量γd(结果见表4)，计算公式如下：

(2)

表4 NPBA和HMX的表面张力

由表4中测试结果，计算得到3种NPBA分别与HMX之间的界面张力γAB为

(3)

然后，根据

WAB=γA+γB-γAB

(4)

计算得到3种NPBA分别与HMX之间的粘附功WAB. 界面张力和粘附功计算结果见表5.

表5 NPBA与HMX之间的界面张力和粘附功

由表5可知，NPBA3与HMX的粘附功最大(113.34 mN/m)，且界面张力最小(4.81 mN/m)，表明3种NPBA中NPBA3与HMX的浸润性(粘结性)最好，且外力破坏粘接界面需做的功(粘结强度)最大。与NPBA1相比，虽然NPBA2与HMX的粘附功相对较大(分别为75.06 mN/m和78.38 mN/m)，但其界面张力相对也大(分别为21.51 mN/m和24.12 mN/m)，表明NPBA2与HMX的粘结强度大于NPBA1，但浸润性略弱。

从上述实验结果可知，用—COOCH2CH2OH基团取代—COOCH3基团(用HEA取代MA链节)，或增加—CN基团数量(增加AN链节)，NPBA更容易吸附于HMX颗粒表面，增强了二者间的粘结性；同时，增加—CN基团数量，或用—COOCH3基团取代—COOCH2CH2OH基团，有利于NPBA在HMX颗粒表面浸润和铺展，增强了二者间的亲和性。

2.2.2 NPBA对推进剂力学性能的影响

分别在-40 ℃、20 ℃、50 ℃温度条件下，采用单向拉伸实验得到了含与不含NPBA推进剂的最大拉伸强度σm和最大伸长率εm，其结果见表6.

由表6可知，加入NPBA后，推进剂的强度得到不同程度的提高，表明3种NPBA均有效吸附于HMX颗粒表面，并与固化剂发生交联反应，从而显著提高了推进剂的强度。3种NPBA中，NPBA3提高推进剂强度的程度最为显著，NPBA2次之，NPBA1再次，与粘附功的大小次序一致。

此外，比较表6中的伸长率数据可知，相对于NPBA1和NPBA3，—OH基团数量最多的NPBA2提高推进剂伸长率的程度最小，原因可能是—OH基团数量过多导致键合剂与粘结剂过度交联，反而对推进剂的伸长率造成不利影响。

表6 NPBA对推进剂力学性能的影响

上述实验结果与2.1节中模拟结果相符，结合能与粘附功之间存在对应关系，即NPBA与HMX的结合能越大其粘结性能越好，增加推进剂强度的效果越好。

3 结论

1) HMX与NPBA界面原子间存在近程、远程范德华力和氢键作用力，这些作用力的强弱与—CN基团的数量、—COOCH2CH2OH基团的数量及其空间位阻作用有关。

2) NPBA与HMX的粘附功与结合能之间存在对应关系，即二者间的粘附功越大其结合能越大；用—COOCH2CH2OH基团取代—COOCH3基团，或增加—CN基团数量，整体上增强了NPBA与HMX晶体的界面作用力，使复合体系结合能增加，推进剂强度增大。

3) 本文采用的MD模拟方法对于研究NPBA与HMX之间的界面作用具有较高的准确度，可用于指导NPBA分子设计。

References)

[1] Kim C S．Filler reinforcement of polyurethane binder using a neutral polymeric bonding agent: US, US4915755[P]. 1990-04-10.

[2] Sue Kim C, Youn H, Noble P N, et al．Development of neutral polymeric bonding agent for propellants with polar composites filled with organic nitramine crystals[J]． Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 1992, 17(1):38-42.

[3] 虞振飞, 姚维尚, 谭惠民, 等. 中性高分子键合剂在含能增塑剂/粘合剂预聚物中相分离的介观模拟[J].含能材料, 2016, 24(5):469-478.

YU Zhen-fei, YAO Wei-shang, TAN Hui-min, et al. Mesoscopic molecular simulation of phase separation of NPBA in energetic plasticizer/prepolymer[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2016, 24(5):469-478. (in Chinese)

[4] 雷贝, 邓剑如, 陈浪, 等. NPBA的水分散聚合研究[J].火炸药学报, 2008,31(1):60-63.

LEI Bei, DENG Jian-ru, CHEN Lang, et al. Study on water dispersion polymerization of NPBA[J]. Chinese Journal of Explosives & Propellants, 2008, 31(1):60-63. (in Chinese)

[5] 张习龙, 张丽, 邓剑如. 中性聚合物键合剂的精确合成方法[J]. 固体火箭技术, 2013, 36(3):368-370.

ZHANG Xi-long, ZHANG Li, DENG Jian-ru. Precision synthesis method of neutral polymeric bonding agent[J]. Journal of Solid Rocket Technology, 2013, 36(3):368-370. (in Chinese)

[6] 申红光, 邓剑如. 树形键合剂包覆RDX及其相互作用研究[J].推进技术, 2003, 24(5):470-473.

SHEN Hong-guang, DENG Jian-ru. Study on interaction between RDX and dendritic bonding agent[J]. Journal of Propulsion Technology, 2003, 24(5):470-473. (in Chinese)

[7] Gholamian F, Ansari M, Abdullah M, et al．Intermolecular interaction of a neutral polymeric bonding agent containing N-vinylpyrrolidone units with ammonium perchlorate and Keto-RDX[J]．Chinese Journal of Polymer Science, 2013, 31(10):1372-1381.

[8] Wu W, Zheng B, Yao W, et al．Characterization on surface and interfacial properties of nitramine crystal fillers and polymeric bonding agents[J]．Journal of Beijing Institute of Technology, 1997, 6(4):369-375.

[9] 郭翔, 张清杰, 翟鹏程, 等. NEPE推进剂/衬层界面化学组成的XPS分析[J].固体火箭技术, 2017, 40(1):45-51.

GUO Xiang, ZHANG Qing-jie, ZHAI Peng-cheng, et al. XPS analysis of the chemical compositions of NEPE propellant/liner interface[J]. Journal of Solid Rocket Technology, 2017, 40(1):45-51. (in Chinese)

[10] Lin C M, Liu J H, He G S, et al．Non-linear viscoelastic properties of TATB-based polymer bonded explosives modified by a neutral polymeric bonding agent[J]. RSC Advances, 2015, 5(45):35811-35820.

[11] Landsem E, Jensen T L, Kristensen T E, et al. Isocyanate-free and dual curing of smokeless composite rocket propellants[J]. Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 2013, 38(1):75-86.

[12] 焦东明, 杨月诚, 强洪夫, 等. 键合剂对HTPB与Al/Al2O3之间界面作用的分子模拟[J]. 火炸药学报, 2009, 32(4):60-63.

JIAO Dong-ming, YANG Yue-cheng, QIANG Hong-fu, et al. Molecular simulation of effect of bonding agents on interface interaction for HTPB and Al/Al2O3[J]. Chinese Journal of Explosives & Propellants, 2009, 32(4):60-63. (in Chinese)

[13] 张丽娜, 李定华, 姚维尚,等. GAP接枝海因与推进剂组分相互作用的分子模拟[J].推进技术, 2010, 31(5):587-592.

ZHANG Li-na, LI Ding-hua, YAO Wei-shang, et al. Molecular dynamics simulation of interaction between GAP grafted hydantoin and solid oxidizers in for GAP propellant[J]. Journal of Propulsion Technology, 2010, 31(5):587-592.(in Chinese)

[14] 崔瑞禧, 张炜. 硼酸酯键合剂分子结构及其与RDX晶面相互作用的理论研究[J].含能材料, 2012, 20(4):459-464.

CUI Rui-xi, ZHANG Wei. Theoretical investigation of the structures of borate esters and their bonding interaction with RDX[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2012, 20(4):459-464. (in Chinese)

[15] 张伟, 樊学忠, 封利民, 等. 少烟NEPE推进剂的表面和界面性能 [J].火炸药学报, 2009, 32(3):41-45.

ZHANG Wei, FAN Xue-zhong, FENG Li-min, et al. Surface and interfacial properties of low smoke NEPE propellant[J]. Chinese Journal of Explosives & Propellants, 2009, 32(3):41-45. (in Chinese)

[16] Cady H H, Larson A C, Cromer D T．The crystal structure of α-HMX and a refinement of the structure ofβ-HMX[J]. Acta Crystallographica, 1963, 16(7):617-623.

[17] 齐晓飞, 张晓宏, 李吉祯, 等. NC/NG共混体系的分子动力学模拟研究[J].兵工学报, 2013, 34(1):93-99.

QI Xiao-fei, ZHANG Xiao-hong, LI Ji-zhen, et al. Molecular dynamics simulation of NC/NG blends[J]. Acta Armamentarii, 2013, 34(1):93-99. (in Chinese)

[18] 汤崭, 杨利, 乔小晶, 等. HMX晶体形貌的计算模拟[J].火炸药学报, 2009, 32(4):10-13.

TANG Zhan, YANG Li, QIAO Xiao-jing, et al. Calculated simulation of the crystal morphology of HMX[J]. Chinese Journal of Explosives & Propellants, 2009, 32(4):10-13. (in Chinese)

[19] 齐晓飞, 张晓宏, 张伟, 等. NC/NG共混体系的塑化行为[J].推进技术, 2013, 34(6):843-848.

QI Xiao-fei, ZHANG Xiao-hong, ZHANG Wei, et al. Study on plasticizing process of NC/NG blends[J]. Journal of Propulsion Technology, 2013, 34(6):843-848. (in Chinese)

InterfacialInteractionBetweenNPBAandHMX

QI Xiao-fei1, XIE Wu-xi1, YAN Qi-long2, LIU Qing1, LIU Chun1
(1.Xi’an Modern Chemistry Research Institute, Xi’an 710065, Shaanxi, China；2.School of Astronautics，Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, Shaanxi, China)

In order to explore the interfacial interaction mechanisms of neutral polymeric bonding agent (NPBA) and HMX, which is important for molecular design of NPBA, their interfacial bonding is evaluated by using molecular dynamics simulation. The interfacial tension and the work of adhesion between NPBA and HMX are measured by means of the dynamic contact angle meter and tension meter. The results show that the H-bond and van der Waals force could be formed on the interface among three kinds of NPBA molecules and HMX crystals. In general, the NPBA with —COOCH3group has higher interfacial bonding than that containing —COOCH2CH2OH group. With the increase in —CN content in NPBA, the interfacial bonding increases as well, resulting in the enhanced tensile strength of the corresponding propellants.

ordnance science and technology; molecular dynamics simulation; neutral polymeric bonding agent; HMX; interfacial interaction

2017-04-06

燃烧与爆炸技术重点实验室基金项目(9140C350319140C35161)

齐晓飞(1981—)， 男， 副研究员。 E-mail: fayeqee@aliyun.com

V512+.3

A

1000-1093(2017)10-1942-08

10.3969/j.issn.1000-1093.2017.10.009