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中文摘要
TKX-50是一种生成高焓、灵敏度低的高能离子盐，它的出现为开发高能钝感复合炸药开辟了一条新途径。然而，由于TKX-50与常规粘结剂的界面黏结性能较差，因此对TKX-50基复合炸药的设计缺乏有效的指导。为解决上述问题，采用分子动力学方法比较羧甲基纤维素醋酸丁酸酯（CMCAB）和其他粘结剂与TKX-50/HMX炸药之间的相互作用。在模拟的基础上，以羧甲基纤维素醋酸丁酸酯为粘结剂制备了TKX-50/HMX/羧甲基纤维素醋酸丁酸酯基高聚物黏结炸药（PBX），显示出与TKX-50的高结合能（Ebind）和高内聚能密度（CED），并研究了TKX-50含量对高聚物黏结炸药性能的影响。分别用扫描电子显微镜、灵敏度测试仪和热导率仪分析了高聚物黏结炸药的物理特性，特别是形态结构、机械灵敏度和热导率。通过差示扫描量热法测试了高聚物黏结炸药的比热容（Cp）和非等温分解温度，然后分析相应的热动力学参数，以评估其热安全性。使用加速绝热量热仪测试了高聚物黏结炸药的绝热分解过程。并对分解机理和动力学进行了探索，以进一步分析其在绝热条件下的热稳定性和热安全性。计算机程序EXPLO5用于预测高聚物黏结炸药的爆轰参数。结果表明，羧甲基纤维素醋酸丁酸酯和TKX-50表现出良好的界面黏结性能，并且TKX-50可以与HMX黏结形成具有理想形态和安全特征的成型粉末。高聚物黏结炸药中的TKX-50有效提高了高聚物黏结炸药的机械灵敏度和热安全性，对高聚物黏结炸药的爆轰性能有显著影响。本研究展示了一种适用于筛选和研究与TKX-50兼容的高能钝感炸药系统的新方法。
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https://doi.org/10.1016/j.dt.2024.04.005
主要结论
结合分子动力学模拟、实验测试和爆炸性能预测，研究了粘结剂类型和TKX-50的含量对高聚物黏结炸药性能的影响。这些结果用于解决与TKX-50和传统粘结剂之间的界面相互作用不良以及成型困难相关的问题。分子动力学结果表明，羧甲基纤维素醋酸丁酸酯与炸药的界面力比常规粘结剂强，有利于实现炸药的有效包覆。随着TKX-50含量的增加，结合能也逐渐增加。羧甲基纤维素醋酸丁酸酯粘结剂体系的高内聚能密度值更接近于TKX-50和HMX，因此羧甲基纤维素醋酸丁酸酯与炸药的相容性更好，更有利于加工和成型。以羧甲基纤维素醋酸丁酸酯为粘结剂制备的TKX-50/HMX/羧甲基纤维素醋酸丁酸酯基高聚物黏结炸药具有良好的成型性能，炸药颗粒与羧甲基纤维素醋酸丁酸酯黏结紧密。羧甲基纤维素醋酸丁酸酯涂层显著降低了炸药的机械灵敏度，并将高聚物黏结炸药的摩擦灵敏度降至40%以下，这使炸药具有较高的安全性。TKX-50含量的增加进一步促进了TKX-50/HMX/羧甲基纤维素醋酸丁酸酯基高聚物黏结炸药的力学灵敏度的降低。差示扫描量热法结果表明，在TKX-50/HMX/羧甲基纤维素醋酸丁酸酯基高聚物黏结炸药中，随着TKX-50含量的增加，高聚物黏结炸药的Tp和Ea也随之提高。这证明了高聚物黏结炸药的热稳定性和热安全性随TKX-50含量的增加而提高。加速绝热量热法结果表明，所有测试的高聚物黏结炸药在热分解阶段导致的温度变化很小，这表明高聚物黏结炸药的分解反应是温和且安全的。TKX-50含量的增加进一步降低了高聚物黏结炸药的最大温度和压力变化速率，从而进一步促进了高聚物黏结炸药热稳定性的提高。爆炸性能预测结果表明，TKX-50可以有效改善基于TKX-50/HMX/羧甲基纤维素醋酸丁酸酯基高聚物黏结炸药的DB、PB和VB。综上所述，羧甲基纤维素醋酸丁酸酯对TKX-50/HMX复合炸药实现了良好的包覆和黏结效果，有效提高了高聚物黏结炸药的安全性能。高聚物黏结炸药中TKX-50含量的增加将进一步降低机械灵敏度，并提高热安全性、热稳定性和爆轰性能。本研究为寻找合适的TKX-50粘接剂提供了一种新方法。本研究中开发的材料所证明的结果应促进高能钝感高聚物黏结炸药的进一步发展。
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编辑：陈微，曹文丽
审核：田丽
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简介
《Defence Technology》是由中国兵工学会主办的科技类综合性学术期刊，目前已被SCI、EI、Scopus、中国科技核心期刊数据库、中国引文数据库核心版和瑞典开放获取指南等多家数据库收录，期刊主要发表基础理论、应用科学和工程技术领域高水平原创性学术论文，包括理论研究、数值模拟和实验研究类文章。
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