于海洋，鄧?yán)伲惓?，周?/p>

（國(guó)防科技大學(xué) 空天科學(xué)學(xué)院 材料科學(xué)與工程系，長(zhǎng)沙 410000）

復(fù)合固體推進(jìn)劑作為當(dāng)今火箭、導(dǎo)彈和空間飛行器固體發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的最為廣泛的動(dòng)力源，其高能化研究是現(xiàn)階段的研究熱點(diǎn)［1-2］。與傳統(tǒng)復(fù)合固體推進(jìn)劑中使用的丁羥（HTPB）黏合劑相比，3，3-二疊氮甲基環(huán)氧丁烷與四氫呋喃共聚物（PBT）具有能量密度高、熱安定性好、生成熱好等特點(diǎn)，是綜合性能較為優(yōu)良的新型含能黏合劑［3-5］。在復(fù)合固體推進(jìn)劑中，替代HTPB 作為基體主要組分，能夠有效地提升復(fù)合固體推進(jìn)劑的能量性能。

然而，疊氮類黏合劑自其應(yīng)用以來，其與氧化劑高氯酸銨（AP）界面粘接性弱、潤(rùn)濕性差等缺點(diǎn)［6-7］一直是研究人員關(guān)注研究的重點(diǎn)。PBT 中含有弱極性的疊氮基基團(tuán)，使得其與AP 界面的粘接性表現(xiàn)與HTPB 黏合劑完全不同，傳統(tǒng)的癸二酸二辛酯（DOS）、己二酸二辛脂（DOA）、苯二甲酸二乙酯（DEP）等增塑劑、三乙醇胺-三氟化硼絡(luò)合物（T313）鍵合劑在含疊氮類黏結(jié)劑的固體推進(jìn)劑體系中無法達(dá)到很好的效果。因此，選擇新的增塑劑、鍵合劑來增強(qiáng)AP 與PBT 界面的相互作用，是提高含疊氮類黏結(jié)劑固體推進(jìn)劑工藝性能、力學(xué)性能的重要途徑。

采用分子動(dòng)力學(xué)方法（MD），可對(duì)材料之間的相互作用進(jìn)行計(jì)算模擬，近年來已有研究人員將MD 方法應(yīng)用于含能材料領(lǐng)域及推進(jìn)劑體系之中。陳芳等［8］采用分子動(dòng)力學(xué)（MD）方法模擬計(jì)算了聚氨酯（Estane 5703）、三元乙丙橡膠（EPDM）、氟聚物（F2311）三種高聚物分子分別與2，6-雙（苦氨基）-3，5-二硝基吡啶（PYX）（011）晶面構(gòu)建的高聚物黏結(jié)炸藥（PBXs）體系的結(jié)合能、內(nèi)聚能密度、徑向分布函數(shù)以及力學(xué)性能。結(jié)果表明，聚氨酯與（011）PYX晶面之間相互作用最強(qiáng)，（011）PYX晶面與高聚物分子間的相互作用主要為靜電相互作用。陳思彤等［9］研究了增塑劑三羥甲基乙烷三硝酸酯（TMETN）、硝化甘油（NG）、1，2，4-丁三醇三硝酸酯（BTTN）與黏合劑預(yù)聚物聚乙二醇（PEG）的相容性。采用分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算了PEG，TMETN，NG，BTTN 四種純物質(zhì)的溶度參數(shù)及分子內(nèi)和分子間徑向分布函數(shù)，得到相容性優(yōu)劣順序?yàn)椋篢METN/PEG＞BTTN/PEG＞NG/PEG。Yang 等［10］采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法研究了硝酸甘油（NG）/三乙酸甘油（GTA）混合增塑劑對(duì)固體推進(jìn)劑中硝酸纖維素（NC）黏合劑增塑劑性能的影響。徑向分布函數(shù)和結(jié)合能表明，NC/增塑劑共混物具有較強(qiáng)的分子間范德華鍵和氫鍵相互作用。Di 等［11］針對(duì)三唑固體推進(jìn)劑固化體系具有獨(dú)特的濕度不敏感性，設(shè)計(jì)了三唑固化含烷基共聚物體系，并采用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬了其與六硝基六氮雜異伍茲烷（CL-20）的相互作用行為。與不含炔基的中性聚合物黏結(jié)劑-聚氨酯固化體系相比，界面強(qiáng)度可直接提高12.43%。張崇民等［12］綜述了分子動(dòng)力學(xué)模擬方法在固體推進(jìn)劑研究中的應(yīng)用，從推進(jìn)劑的主要組分（氧化劑、黏合劑、增塑劑、金屬顆粒、固化劑和鍵合劑）出發(fā)，總結(jié)了分子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)推進(jìn)劑組分的微觀結(jié)構(gòu)、熱分解和力學(xué)性能等特性的模擬應(yīng)用現(xiàn)狀和前景。綜合來看，目前分子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)材料之間的相互作用模擬手段主要是從兩種物質(zhì)的相互作用能角度出發(fā)，對(duì)推進(jìn)劑兩種組分之間相容性、分解性能、內(nèi)聚能等相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行模擬研究，但對(duì)于疊氮黏合劑及其與AP 之間的界面潤(rùn)濕黏附性能的研究相對(duì)匱乏。

本工作采用分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法，計(jì)算研究PBT與AP 表面的結(jié)合能，并結(jié)合接觸角測(cè)試結(jié)果，篩選能夠有效增強(qiáng)AP 與PBT 表面作用力的AP/PBT 類固體推進(jìn)劑用增塑劑和鍵合劑，得到影響固體推進(jìn)劑料漿中高氯酸銨與疊氮聚醚基體體系界面潤(rùn)濕黏附特性的主要因素及影響規(guī)律，為提高此類推進(jìn)劑界面潤(rùn)濕黏附特性與工藝性能提供指導(dǎo)。

1 計(jì)算與實(shí)驗(yàn)方法

1.1 界面結(jié)合能計(jì)算方法

1.1.1 分子模型構(gòu)建

運(yùn)用Materials Studio（MS）軟件包中的Visualizer模塊，根據(jù)各自的結(jié)構(gòu)式，分別建立PBT 黏合劑、AP氧化劑、增塑劑（雙2，2-二硝基丙醇縮甲醛（BDNPF）/雙2，2-二硝基丙醇縮乙醛（BDNPA）混合物（A3）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）、丁基硝氧乙基硝胺（Bu-NENA）和醇胺類鍵合劑（T313，BUNE，DPE）的分子模型。其中，A3 增塑劑是由雙2，2-二硝基丙醇縮甲醛和雙2，2-二硝基丙醇縮乙醛按質(zhì)量比為1∶1 混合構(gòu)成。PBT 是以羥基封端的無規(guī)共聚物，其單體摩爾比為1∶1。

運(yùn)用Forcite 模塊對(duì)所構(gòu)建的分子模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，選取能量最低的分子模型來構(gòu)建無定型模型。優(yōu)化后的PBT 黏合劑、增塑劑、鍵合劑的分子模型如圖1 所示。

圖1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的黏合劑、增塑劑和鍵合劑分子模型（a）PBT 分子鏈；（b）BDNPF；（c）BDNPA；（d）DBP；（e）Bu-NENA；（f）BUNE；（g）DPE；（h）三乙醇胺（T313 鍵合劑主要成分）Fig.1 Molecular models of binders，plasticizers and bonding agents after optimized（a）PBT co-polymer；（b）BDNPF；（c）BDNPA；（d）DBP；（e）Bu-NENA；（f）BUNE；（g）DPE；（h）triethanolamine(main component of T313)

1.1.2 無定型基體模型的構(gòu)建

在298 K，101 kPa 條件下，利用Amorphous cell 模塊，分別構(gòu)建添加不同種類增塑劑的PBT 基體（PBT/A3，PBT/DBP，PBT/Bu-NENA）、不同增塑比的PBT/DBP 基體（增塑比分別為0.2，0.6 和1）、不同種類鍵合劑的PBT/DBP 基體（PBT/DBP/T313，PBT/DBP/BUNE，PBT/DBP/DPE）的共混物無定型分子模型。其中，增塑比是指增塑劑與黏合劑的質(zhì)量比。運(yùn)用Forcite 模塊對(duì)所構(gòu)建的共混物無定型分子模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，選取能量最低的模型作為用于相互作用能計(jì)算的無定型基體模型。不同基體體系混合物無定型分子模型參數(shù)如表1 所示，無定型基體模型如圖2 所示。

表1 不同基體體系混合物無定型分子模型參數(shù)Table 1 Parameters of amorphous molecular models for mixtures of different matrix systems

圖2 不同基體體系混合物無定型分子模型（a）PBT/A3；（b）PBT/Bu-NENA；（c）PBT/DBP（增塑比0.2）；（d）PBT/DBP（增塑比0.6）；（e）PBT/DBP（增塑比1.0）；（f）PBT/DBP/BUNE；（g）PBT/DBP/DPE；（h）PBT/DBP/T313Fig.2 Amorphous molecular models of mixtures of different matrix systems（a）PBT/A3;（b）PBT/Bu-NENA;（c）PBT/DBP(ratio of plasticizer is 0.2);（d）PBT/DBP(ratio of plasticizer is 0.6);（e）PBT/DBP(ratio of plasticizer is 1.0);（f）PBT/DBP/BUNE;（g）PBT/DBP/DPE;（h）PBT/DBP/T313

1.1.3 相互作用計(jì)算模型的構(gòu)建

選擇AP 晶體的三個(gè)主要晶面（011），（201），（210）為研究對(duì)象，研究不同種類的PBT 基體與AP 各個(gè)晶面的相互作用。運(yùn)用Material Studio 軟件中晶面切割模塊建立AP 的不同晶面與1.1.2 節(jié)中建立的無定型分子模型所組成的相互作用計(jì)算模型。其中，AP晶體計(jì)算模型大小選擇為a=4.5 nm，b=4.5 nm，c=11.5 nm，α=β=θ=90°。無定型基體模型與AP 晶面大小相匹配。真空層選取為4.0 nm，以保證相互作用計(jì)算的準(zhǔn)確性，構(gòu)建相互作用計(jì)算模型如圖3 所示。

圖3 不同基體體系與（210）AP晶面相互作用計(jì)算模型（a）PBT/A3；（b）PBT/Bu-NENA；（c）PBT/DBP（增塑比0.2）；（d）PBT/DBP（增塑比0.6）；（e）PBT/DBP（增塑比1.0）；（f）PBT/DBP/BUNE；（g）PBT/DBP/DPE；（h）PBT/DBP/T313Fig.3 Calculation model of the interaction energy between different matrix systems and（210）AP crystal planes（a）PBT/A3；（b）PBT/Bu-NENA;（c）PBT/DBP(ratio of plasticizer is 0.2);（d）PBT/DBP(ratio of plasticizer is 0.6);（e）PBT/DBP(ratio of plasticizer is 1.0);（f）PBT/DBP/BUNE;（g）PBT/DBP/DPE;（h）PBT/DBP/T313

分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬在Materials Studio 上運(yùn)行，計(jì)算過程中的力場(chǎng)采用Compass Ⅱ力場(chǎng)［13］，動(dòng)力學(xué)過程采用NVT 系綜，時(shí)間步長(zhǎng)為1 fs，總時(shí)間共1000 ps。庫侖非鍵相互作用使用Ewald 加和法，范德華相互作用采用原子加和法，截?cái)喟霃綖?.55 nm。

對(duì)動(dòng)力學(xué)后的平衡體系，通過單點(diǎn)能計(jì)算分析基體部分與AP 界面之間的相互作用能大小，結(jié)合能的計(jì)算公式為：

式中：Ebind為AP 與基體之間的結(jié)合能；Einter為AP 與基體的相互作用能；Etotal為AP 與基體體系的總能量；EAP為AP 部分的總能量；Ematrix為基體部分的總能量。

1.2 潤(rùn)濕黏附性能表征方法

采用滴重法［14］測(cè)試不同增塑劑、不同增塑比、不同鍵合劑PBT 基體的液體表面張力；將Ⅰ類AP（40～60 目）使用壓片機(jī)壓片，采用接觸角測(cè)試方法測(cè)試已知表面張力的參比液（水、溴萘、乙二醇、甘油、甲酰胺）在AP 表面的接觸角數(shù)據(jù)，擬合得到AP 固體表面張力；采用接觸角測(cè)試方法測(cè)試不同PBT 基體在AP固體表面的接觸角。

由Young 公式［15］

式中：γsl為固-液界面表面張力；γs和γl分別為固、液兩相的表面張力；θ為液體在固體表面的接觸角?？捎?jì)算不同PBT 基體與AP固體的界面表面張力。

在潤(rùn)濕黏附過程中，液體表面和固體表面消失，產(chǎn)生液-固界面，這個(gè)過程中表面吉布斯自由能變化的負(fù)值為該液體與固體的黏附功（Wa），如式（3）所示。

式中：ΔGσ為潤(rùn)濕黏附過程中單位界面吉布斯自由能變化值。

推進(jìn)劑料漿在混合過程中的工藝性能受到基體與填料之間的潤(rùn)濕和黏附過程的共同作用影響［7，16］。界面黏附功值大且界面張力小，說明填料-基體界面潤(rùn)濕好、黏結(jié)強(qiáng)，料漿容易形成具有流動(dòng)性的整體；界面黏附功值小且界面張力值大，說明填料-基體界面潤(rùn)濕性差、黏結(jié)弱，填料與基體無法形成復(fù)合物；界面黏附功和界面張力值均大，說明基體與填料界面潤(rùn)濕困難，料漿易形成沙狀；界面黏附功和界面張力值都小，說明界面潤(rùn)濕好但粘接不好，在混合、真空澆注的過程中易出現(xiàn)分層，且固化后的推進(jìn)劑藥柱力學(xué)性能差。因此，評(píng)估推進(jìn)劑填料-基體的潤(rùn)濕黏附性能需同時(shí)考慮黏附功和界面張力的影響，定義潤(rùn)濕黏附性能特征參數(shù)χ*：

潤(rùn)濕黏附性能特征參數(shù)χ*可反映不同PBT 基體與AP 固體界面之間的潤(rùn)濕黏附性能。χ*越大，即基體-填料界面黏附功與界面張力的比值越大，基體與AP 固體的潤(rùn)濕黏附性能越好，對(duì)推進(jìn)劑藥漿工藝性能的促進(jìn)作用越好。

2 結(jié)果與分析

2.1 增塑劑種類對(duì)界面結(jié)合能的影響

采用第1.1節(jié)中所述界面結(jié)合能分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法計(jì)算PBT 與不同種類的增塑劑組成的基體在AP 三個(gè)主要晶面的相互作用，計(jì)算完成后相互作用狀態(tài)如圖4 所示，界面結(jié)合能如表2 和圖5 所示，其中Eel為靜電相互作用能，Evwd為分子間作用力（范德華力）相互作用能。

表2 增塑劑種類對(duì)基體體系與AP 晶面的相互作用影響Table 2 Influence of plasticizers in the interaction force between AP and PBT/plasticizer mixtures

圖4 不同種類增塑劑的PBT 基體體系與（210）AP晶面計(jì)算完成時(shí)相互作用狀態(tài)（a）PBT/A3；（b）PBT/Bu-NENA；（c）PBT/DBPFig.4 Interaction between PBT matrix system of different plasticizers and（210）AP crystal plane after calculated（a）PBT/A3;（b）PBT/Bu-NENA;（c）PBT/DBP

圖5 不同增塑劑種類的基體體系在AP 晶面的結(jié)合能Fig 5 Binding energy of matrix systems with different kinds of plasticizers on the AP crystal plane

取基體與AP 三個(gè)主晶面結(jié)合能的最大值為該基體與AP 界面的結(jié)合能。由表2 可知，基體與AP 相互作用力包括靜電和范德華力兩部分，對(duì)總結(jié)合能的相互作用貢獻(xiàn)相當(dāng)。其中，使用DBP 為增塑劑的PBT/DBP 基體體系與AP 晶面的結(jié)合能最強(qiáng)，為（011）晶面的0.293 J/m2；使用Bu-NENA 為增塑劑的基體與AP晶面結(jié)合能與PBT/DBP 體系相近，但主要結(jié)合晶面為（201）晶面。同時(shí)由圖5可知，在三種增塑劑中，PBT/A3 與PBT/DBP 體系對(duì)于AP 的（011）的結(jié)合能最大，（210）晶面結(jié)合能次之，（201）晶面結(jié)合能最小。而PBT/Bu-NENA體系對(duì)（201）AP晶面的結(jié)合能最大。

綜合來看，結(jié)合AP 三個(gè)主要晶面的結(jié)合能，采用DBP 作為AP/PBT 推進(jìn)劑體系的增塑劑對(duì)增大體系界面結(jié)合能最佳。同時(shí)，在調(diào)節(jié)工藝性能時(shí)，還應(yīng)重點(diǎn)考慮增塑劑的流變性、密度等對(duì)料漿性能的影響。

2.2 增塑比對(duì)界面結(jié)合能的影響

采用第1.1 節(jié)中所述界面結(jié)合能分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法計(jì)算不同增塑比的PBT/DBP 基體在AP 三個(gè)主要晶面的相互作用，計(jì)算完成后相互作用狀態(tài)如圖6所示，界面結(jié)合能計(jì)算結(jié)果如表3 和圖7 所示。

表3 增塑比對(duì)PBT/DBP 基體體系與AP 晶面的相互作用影響Table 3 Influence of the quality of plasticizer in the interaction force between AP and PBT/DBP mixtures

圖6 不同增塑比的PBT/DBP 基體體系與（210）AP晶面計(jì)算完成時(shí)相互作用狀態(tài)（a）0.2；（b）0.6；（c）1.0Fig.6 Interaction between PBT/DBP matrix system with different ratios of plasticizers and（210）AP crystal plane after calculated（a）0.2;（b）0.6;（c）1.0

圖7 不同增塑比DBP/PBT 體系與AP 晶面的結(jié)合能Fig.7 Binding energy of DBP/PBT matrix system with different ratios of plasticizers on AP crystal plane

由表3 可知，增塑比為0.6 的PBT/DBP 基體體系與（210）AP晶面結(jié)合能最高，為0.334 J/m2，且與增塑比為0.2 及1.0 的PBT/DBP 基體體系相比，晶面結(jié)合能的增加主要是由范德華力引起。鄧?yán)俚龋?7］采用分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法計(jì)算了PBT 與增塑劑之間的相互作用，認(rèn)為增塑劑的引入會(huì)在基體內(nèi)部形成少量的氫鍵。因此，在一定范圍內(nèi)，在PBT 基體交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中加入小分子的DBP，可以形成氫鍵使基體與AP 之間的相互作用增強(qiáng)。但隨著增塑比進(jìn)一步增加，過量的增塑劑無法完全進(jìn)入PBT 基體交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，降低了基體與AP 之間形成的氫鍵濃度，從而導(dǎo)致PBT/DBP 基體體系與AP 表面的結(jié)合能降低。

由圖7 可知，增塑比為0.6 的PBT/DBP 基體體系與增塑比為0.2 和1.0 的體系相比，（011）晶面和（201）晶面的結(jié)合能相差較小。由此可知，加入增塑劑所形成的氫鍵作用是使基體與AP 的（210）晶面的相互作用增強(qiáng)。

綜合來看，選擇合適的增塑比對(duì)于推進(jìn)劑的工藝性能具有重要意義，對(duì)于AP/PBT 體系，增塑比選取0.6，有利于增加基體與AP 的結(jié)合能，進(jìn)而提高基體與AP 的潤(rùn)濕黏附特性，提高工藝性能。

2.3 鍵合劑對(duì)界面結(jié)合能的影響

采用第1.1 節(jié)中所述界面結(jié)合能分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法計(jì)算不同鍵合劑種類的PBT/DBP 基體在AP三個(gè)主要晶面的相互作用，計(jì)算完成后相互作用狀態(tài)如圖8 所示，界面結(jié)合能計(jì)算結(jié)果如表4 和圖9所示。

表4 鍵合劑對(duì)PBT/DBP 基體體系與AP 晶面的相互作用影響Table 4 Influence of bonding agents in the interaction force between AP and PBT/DBP matrix mixtures

圖8 添加不同鍵合劑的PBT/DBP 基體體系與（210）AP晶面計(jì)算完成時(shí)相互作用（a）BUNE；（b）DPE；（c）T313Fig.8 Interaction between PBT/DBP matrix system with different bonding agents and（210）AP crystal plane after calculated（a）BUNE;（b）DPE;（c）T313

圖9 不同鍵合劑的PBT/DBP 基體體系與AP 晶面的結(jié)合能Fig.9 Binding energy of PBT/DBP matrix systems with different kinds of bonding agents on AP crystal plane

由表4可以看出，添加鍵合劑的基體體系與AP晶面的靜電結(jié)合能顯著提高，因而使總結(jié)合能均有不同程度的提高。BUNE，T313，DPE 鍵合劑中均為醇胺類的鍵合劑，分子內(nèi)具有極性程度較高的N—O 鍵和N—C 鍵，可以有效地提高基體與AP晶面的靜電相互作用。

在三種鍵合劑中，添加BUNE 鍵合劑的PBT/DBP 基體體系與（210）AP晶面的結(jié)合能最高，為0.492 J/m2。添加BUNE 鍵合劑的基體與AP 晶面的范德華力與其余兩種鍵合劑范德華作用力相當(dāng)，但靜電結(jié)合能顯著提升，說明BUNE 鍵合劑主要是提高基體與AP 晶面的靜電結(jié)合能，來提高基體與AP 的界面結(jié)合能力，有助于提高料漿的潤(rùn)濕黏附特性，提高推進(jìn)劑的工藝性能。BUNE 屬于醇胺類鍵合劑，醇胺類鍵合劑可與AP發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來提供界面粘接性能［18］。添加鍵合劑的PBT 基體體系與AP 晶面間的靜電作用增大，反映出其靠近并與AP 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的趨勢(shì)。因此，可以看出，分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果與醇胺類鍵合劑的作用機(jī)理相一致。

由圖9 可以看出，BUNE 可以明顯地提高（210）晶面的結(jié)合能。加入鍵合劑的主要作用同樣是使基體與（210）AP晶面的相互作用增強(qiáng)。

綜合來看，選擇合適的鍵合劑能夠明顯改善推進(jìn)劑的工藝性能，對(duì)于AP/PBT 體系，BUNE 增塑劑對(duì)于提高基體與AP 的結(jié)合能的效果明顯，可以提高PBT 基體與AP 的潤(rùn)濕黏附特性，從而提高工藝性能。

2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

為驗(yàn)證分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法的準(zhǔn)確性，制備了不同增塑劑、不同增塑比和添加不同種類鍵合劑的PBT基體體系，如圖10 所示。

圖10 不同增塑劑、不同增塑比和添加不同種類鍵合劑的PBT 基體體系實(shí)物圖Fig.10 PBT matrix systems with different plasticizers，plasticizer ratios and bonding agents

不同增塑劑、不同增塑比和不同鍵合劑的PBT 基體體系在AP 表面的接觸角測(cè)試結(jié)果及潤(rùn)濕黏附性特征參數(shù)χ*計(jì)算結(jié)果，如圖11 和表5 所示。其中，接觸角測(cè)試結(jié)果為三次測(cè)試的平均值，圖11 為各樣品中接觸角測(cè)試值最接近平均值的典型圖。

表5 不同基體體系與AP 表面接觸角測(cè)試結(jié)果與結(jié)合能計(jì)算結(jié)果對(duì)比Table 5 Comparison between the contrast angle measurement results of different matrix systems on AP surface and the calculation results of binding energies

圖11 接觸角測(cè)試結(jié)果（a）PBT/A3；（b）PBT/ Bu-NENA；（c）PBT/DBP（增塑比為0.2）；（d）PBT/DBP（增塑比為0.6）；（e）PBT/DBP（增塑比為1.0）；（f）PBT/DBP/T313；（g）PBT/DBP/BUNE；（h）PBT/DBP/DPEFig.11 Results of contact angle measurements（a）PBT/A3；（b）PBT/ Bu-NENA；（c）PBT/DBP(ratio of plasticizer is 0.2)；（d）PBT/DBP(ratio of plasticizer is 0.6)；（e）PBT/DBP(ratio of plasticizer is 1.0)；（f）PBT/DBP/T313；（g）PBT/DBP/BUNE；（h）PBT/DBP/DPE

由圖11 和表5 可知，在三種增塑劑中，使用DBP 增塑劑的PBT 基體體系接觸角最小，為28.043°，潤(rùn)濕黏附性特征參數(shù)χ*最高，潤(rùn)濕黏附特性最好，而使用Bu-NENA 增塑劑的PBT 基體接觸角與使用DBP 增塑劑的基體接觸角相近；當(dāng)增塑比選擇為1.0 時(shí)，PBT 基體體系接觸角最小，但增塑比為0.6 時(shí)潤(rùn)濕黏附性特征參數(shù)最高，潤(rùn)濕黏附特性最好；在三種鍵合劑中，使用BUNE 鍵合劑的PBT/DBP 基體體系接觸角最小，為23.352°，潤(rùn)濕黏附性特征參數(shù)χ*最高，潤(rùn)濕黏附特性最好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)合能計(jì)算結(jié)果規(guī)律基本一致，說明分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性較高，對(duì)提高AP/PBT 體系推進(jìn)劑的工藝性能配方的篩選具有指導(dǎo)意義。

3 結(jié)論

（1）對(duì)于三種增塑劑（A3，DBP，Bu-NENA），使用DBP 作為增塑劑的PBT 基體與AP 晶面結(jié)合能最高，為0.293 J/m2，表明選用DBP 增塑劑更有利于提高潤(rùn)濕黏附特性。

（2）隨著增塑比的提高，PBT/DBP 基體體系與AP 結(jié)合能先增加后降低，0.6 增塑比的結(jié)合能最高，為0.334 J/m2，是合適的配方增塑比選擇。

（3）對(duì)于三種鍵合劑（T313，BUNE，DPE），使用BUNE 鍵合劑可顯著提高PBT/DBP 基體體系與AP晶面的靜電結(jié)合能，最高為0.492 J/m2，表明選用BUNE 鍵合劑更有利于提高潤(rùn)濕黏附特性。

（4）分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果與接觸角測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果規(guī)律基本一致，計(jì)算的界面結(jié)合能能夠較好地反映固-液界面潤(rùn)濕黏附特性，對(duì)提高潤(rùn)濕黏附性配方的篩選具有重要的指導(dǎo)意義。