DNTFと典型的な炭化水素ポリマーバインダーの互換性に関する実験的および理論的研究

3,4-ビス（3-ニトロフラザン-4-イル）フロキサン（DNTF）は、優れた包括的な特性を持つ第3世代のエネルギー化合物の1つであり、エネルギーレベルを改善し、感度を調節するためにポリマー結合爆発性（PBX）に追加できます。、したがって、PBX、特にバインダーの他のコンポーネントとのDNTFの互換性が最初の質問です。ここでは、ヒドロキシル末端ポリブタジエン（HTPB）およびポリイソブチレン（PIB）であるPBXで一般的に使用される2つの典型的な炭化水素ポリマーがバインダーとして選択され、DNTFとのHTPBおよびPIBの適合性は、異なる脱線（DSC）によって調査されました。、真空安定性テスト（VST）、およびその場赤外線分光法（in situ IR）。互換性実験の結果は、分子動力学（MD）の結合エネルギーおよび溶解性パラメーター基準を使用して検証されました。実験的およびMDシミュレーション結果は、DNTFがPIBと互換性があるが、HTPBと互換性がないことを示しました。量子化学（QC）のフロンティア分子軌道理論を採用して、微視的適合性メカニズムをよりよく理解するために、DNTF/HTPBおよびDNTF/PIB複合システムのフロンティア軌道電子分布とエネルギーレベルを調査しました。2つの複合システムの互換性の結果は、電子移動の観点から説明されました。これらはすべて、分子鎖の端に飽和炭素水素結合を備えた炭化水素ポリマーバインダーが、DNTFとの互換性が悪いヒドロキシル基と比較して、DNTFとの良好な互換性を持っていると推測できます。

3,4-bis(3-nitrofurazan-4-yl) furoxan (DNTF) is one of the third-generation energetic compounds with excellent comprehensive properties, which can be added to polymer bonded explosive (PBX) to improve energy levels and regulate sensitivity, so the compatibility of DNTF with other components in PBX, especially the binder, is the first question. Herein, two typical hydrocarbon polymers commonly used in PBX, which are hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB) and polyisobutylene (PIB), were selected as the binder, and the compatibility of HTPB and PIB with DNTF was investigated by differential scanning calorimetry (DSC), the vacuum stability test (VST), and in situ infrared spectroscopy (in situ IR). The results of compatibility experiments were verified by using the binding energy and solubility parameter criteria in molecular dynamics (MD). Experimental and MD simulation results showed that DNTF could be compatible with PIB but incompatible with HTPB. The frontier molecular orbital theory in quantum chemistry (QC) was adopted to explore the frontier orbital electron distribution and energy levels of DNTF/HTPB and DNTF/PIB composite systems to better understand the microscopic compatibility mechanism. The compatibility results of the two composite systems were explained from the perspective of electron transfer. All these can deduce that a hydrocarbon polymer binder with a saturated carbon-hydrogen bond at the end of the molecular chain has good compatibility with DNTF, compared with a hydroxyl group, which has bad compatibility with DNTF.