浇注+PBX+固化温度场的数值模拟.pdf

ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００１-８３５２. ２０１６. ０１. ００４ 浇注 ＰＢＸ 固化温度场的数值模拟 ❋ 陈春燕 高立龙 王晓峰 王永顺 南 海 李 昆 西安近代化学研究所陕西西安,７１００６５ [摘 要] 为了使浇注塑料黏结炸药ＰＢＸ具有均匀的固化温度场,采用 ＣＯＭＳＯＬ Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ 软件和 Ｆｏｕｒｉｅｒ 数 学模型,分别模拟研究了模具尺寸、烘箱与 ＰＢＸ 间的温差、ＰＢＸ 固化速率等因素对 ＰＢＸ 温度场分布的影响。 结果 表明药浆温度低于烘箱温度时,浇注 ＰＢＸ 内的温度场呈现由外向里递减的趋势。 ６０ ｍｍ ２４０ ｍｍ、 １００ ｍｍ ２４０ ｍｍ、 ２００ ｍｍ ２４０ ｍｍ 和 ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ,壁厚都为 ５ ｍｍ 的模具,从 ２５ ℃升至 ６０ ℃的过程中,模具边 缘和中心点的最大温差可分别达到 ３. ２２、６. ６６、１０. ４９ ℃和 １３. ０８ ℃。 ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ,壁厚为 ５ ｍｍ 的模具 分别从 ０、２５、４０、５０ ℃升至 ６０ ℃时,模具边缘和中心点的最大温差可分别达到 １７. ５６、１３. ０８、７. ０２ ℃和 ３. ３６ ℃。 药浆温度与烘箱温度相同时,模具边缘温度最小,中心温度最高,此时影响温度场梯度的主要因素为药浆固化速率 的大小。 当药浆和烘箱间存在温差,可通过减小模具尺寸、降低浇注 ＰＢＸ 内的温度梯度,且浇注 ＰＢＸ 的固化尽量 采取药浆与烘箱温度一致的固化工艺,此时选择固化速率较小的药浆可实现 ＰＢＸ 内的温度基本一致。 [关键词] 浇注 ＰＢＸ；固化；数值模拟；温度场；固化速率 [分类号] ＴＱ５６０. ７１； Ｏ６３１. ２ ＋２ 引言 浇注塑料黏结炸药ＰＢＸ的制备采取的是升温 式固化工艺。 当 ＰＢＸ 内存在温度场梯度时,必然导 致 ＰＢＸ 反应速度的不一致,从而形成力学梯度。 在 发射过程中,因为力学梯度形成的变形不一致,易使 ＰＢＸ 在变形界面产生摩擦、剪切作用,影响 ＰＢＸ 的 发射安全性。 所以,为了 ＰＢＸ 的发射安全,必须对 沿径向 ＰＢＸ 的力学性能进行控制。 影响同一配方 径向力学性能的主要因素为固化度的大小,从固化 反应动力学方程[１]可见,温度是影响固化度的主要 因素。 为了实现热固性 ＰＢＸ 内部的力学均匀,必须 对 ＰＢＸ 内的温度场进行控制。 所以,研究影响 ＰＢＸ 内温度场分布的因素意义重大。 利用数值模拟方法研究材料在固化过程中的温 度场分布在非含能材料中已广泛应用[２-５]。 针对复 合材料的固化过程,陈祥宝等[６]模拟实际工艺条件 建立了温度分布模型,并采用有限元逐次迭代来求 解温度分布；邵坤等[７]利用有限元分析软件对工装 的温度场进行了模拟仿真,讨论了板厚、升温速率等 因素对温度场的影响。 而对热固性 ＰＢＸ 固化温度 场的模拟较少,张百磊等[８]采用有限单元法进行了 ＰＢＸ 固化过程温度场数值模拟,此研究主要集中在 固化过程和固化降温阶段的温度场模拟。 在实际工 艺中,因为浇注和固化工艺的分离,常常导致 ＰＢＸ 固化温度低于烘箱温度的情况出现。 所以,研究升 温阶段和固化阶段 ＰＢＸ 内的温度场分布和影响因 素,对 ＰＢＸ 捏合、浇注工艺温度的设置及控制 ＰＢＸ 内力学性能的均匀性都是有利的。 １ 模型假设 １ＰＢＸ 药浆在真空捏合和浇注阶段没有发生 化学反应,药浆各个部位的温度一致； ２ＰＢＸ 药浆从放入固化烘箱的时刻即开始发 生化学反应,烘箱中的热量从 ＰＢＸ 的外表面传入药 浆内部； ３在固化过程中,密度、比热以及热扩散系数 变化不大； ４药浆与模具间无任何热阻存在； ５忽略固化过程中 ＰＢＸ 相态转变对 ＰＢＸ 物理 参数的影响。 ２ 数值模拟原理 热固性 ＰＢＸ 的固化过程是一个热与化学反应 相互耦合的过程。 ＰＢＸ 内部的温度分布由向 ＰＢＸ 传热的速率和固化反应生成热的速率决定,ＰＢＸ 固 化温度场的本质是一个具有非线性内热源的热传导 􀅰６１􀅰 爆 破 器 材 Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ 第 ４５ 卷第 １ 期 ❋ 收稿日期２０１５-０６-２５ 基金项目国防 ９７３ 资助项目５１３４００３０１０１ 作者简介陈春燕１９７９ ,女,工程师,主要从事热固性浇注 ＰＢＸ 的固化及力学性能研究。 Ｅ-ｍａｉｌｃｃｙａｎｚｉ０４ ＠１６３. ｃｏｍ 通信作者王晓峰１９６７ ,男,研究员,主要从事炸药配方的设计与制备研究。 Ｅ-ｍａｉｌｗｘｆｃｌｕｂ＠１６３. ｃｏｍ 问题,其中内热源是树脂基体固化反应放出的热量。 通过对该热传导问题的求解,可以得到 ＰＢＸ 在固化 过程中任意时刻、任意位置的温度及固化度。 由于 固化阶段树脂基本不发生流动,忽略树脂对流传热 影响,则根据 Ｆｏｕｒｉｅｒ 热传导定律和能量平衡原理建 立该问题的数学模型[９-１０] ρｃ ｄＴ ｄｔ ＝ λ 􀱸２Ｔ 􀱸２ｘ２ ＋ 􀱸２Ｔ 􀱸２ｙ２ ＋ 􀱸２Ｔ 􀱸２ｚ２ ＋ ｑ。 １ 式中ρ 为 ＰＢＸ 的密度,ｋｇ/ ｍ３；ｃ 为比热容,Ｊ/ ｋｇ􀅰 Ｋ；Ｔ 为温度,Ｋ；ｔ 为时间,ｓ；λ 为热导率,Ｗ/ ｍ􀅰 Ｋ；ｑ 为固化反应放热项。 ｑ 可表示为 ｑ ＝ ρｓＨｕ ｄα ｄｔ 。２ 式中ρｓ为 ＰＢＸ 中黏结剂的密度,ｋｇ/ ｍ３；Ｈｕ为固化 反应完成时单位质量树脂放出的总热量,Ｊ/ ｋｇ；ｄα/ ｄｔ 为端羟基聚丁二烯ＨＴＰＢ固化反应速率。 ３ 数值模拟方案 使用 ＣＯＭＳＯＬ Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ 软件,对厚 ５ ｍｍ,直 径分别为 ６０、１００、２００ ｍｍ,高为 ２４０ ｍｍ 和 １ ０００ ｍｍ 的模具内的 ＰＢＸ,依靠模具与烘箱地板间的热 传导和空气对流,分别从 ０、２５、４０ ℃和 ５０ ℃,升温 至 ６０ ℃时的固化温度场,进行了模拟。 现有浇注工艺采取混合、浇注、固化分离式进 行,在 ＰＢＸ 进入烘箱时,内部温度可能比烘箱的温 度低或者与烘箱内温度一致。 当 ＰＢＸ 温度与烘箱 内温度一致时,ＰＢＸ 只存在因固化放热而导致的与 烘箱的热传导；当 ＰＢＸ 温度小于烘箱内温度时, ＰＢＸ 将因温度差和固化放热与烘箱间进行热传导。 而采取试验测量的方法很难全面测试到 ＰＢＸ 内的 整个温度场分布,所以采用计算模拟的方法对 ＰＢＸ 固化时的温度场进行描述。 ＨＴＰＢ 相对分子质量为 １ ５００ 的固化反应方程 ｄα ｄｔ ＝４. ７０ １０４ｅｘｐ －６７１９ Ｔ １ － α０. ８８；３ ＨＴＰＢ 相对分子质量为 ２ ８００ 的固化反应方程 ｄα ｄｔ ＝１. ０７ １０５ｅｘｐ －７３０９ Ｔ １ － α０. ８９。４ 式中α 为固化反应程度；ｔ 为时间；Ｔ 为温度。 同一温度、同一时刻,式３中药浆的反应速率 大于式４ [１]。 模拟过程所需的材料参数见表 １。 ４ 数值模拟结果 ４. １ 温度场分布的模拟 浇注 ＰＢＸ 采用的是捏合-浇注-固化成型工艺, 在固化前,ＰＢＸ 药浆温度一般小于固化设置温度或 者与固化温度相同。 在此对这两种情况进行了温度 表 １ 材料的物理参数[９] Ｔａｂ. １ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ 材料 ρ/ ｋｇ􀅰ｍ －３ λ/ Ｗ􀅰ｍ －１􀅰Ｋ－１ ｃｖ/ Ｊ􀅰ｋｇ －１􀅰Ｋ－１ ＰＢＸｓ１ ６４００. ２５１ ３３０. ００ ＰＢＸｌ １ ６４０-０. ００１ ２ Ｔ０. ４２１ ３３０. ００ 钢８ ０３０１６. ２７５０２. ４８ 场分布的模拟。 温度场模拟结果如图 １。 图 １ａ中,因为模具 外的烘箱温度高于药浆温度,所以 ＰＢＸ 内出现一个 从外壁到中心,温度依次降低的环形温度场。 此时 的热量主要来自烘箱和药浆固化反应的放热。 随着 时间的增加,内外温度逐渐相等。 图 １ｂ中,当 ＰＢＸ 药浆温度与固化温度相同 时,ＰＢＸ 内产生一个由中心向外壁的温度依次减小 的温度场,这个温度场梯度的存在主要因为药浆固 化放热,外壁处热量与空气对流速率较快,而 ＰＢＸ 中心产生的热量主要靠传导缓慢传递。 ａＰＢＸ 药浆温度低于固化温度 ｂＰＢＸ 药浆温度等于固化温度 图 １ ＰＢＸ 温度场模拟 Ｆｉｇ. １ Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｉｎ ＰＢＸ 􀅰７１􀅰２０１６ 年 ２ 月 浇注 ＰＢＸ 固化温度场的数值模拟 陈春燕,等 ４. ２ 模具尺寸对 ＰＢＸ 温度场的影响 ４. ２. １ ６０ ｍｍ ２４０ ｍｍ ＰＢＸ 内的温度场分布 ２５ ６０℃ 选取模具边缘和中心两个点进行温度比较,所 取位置如图 ２ 所示。 图 ２ 模具内的观测点 Ｆｉｇ. ２ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ＰＢＸ ｍｏｌｄ 根据温度场模拟结果,将模具边缘点和中心点 在不同时刻的温度汇总,如表 ２。 从表 ２ 可见,在升 温过程中的同一时刻,模具边缘点温度总是高于中 心点温度。 在 ３ ６００ ｓ,模具边缘温度和中心温度间 差值最大达到 ３. ２２ ℃。 表 ２ 不同时刻 ６０ ｍｍ ２４０ ｍｍ ＰＢＸ 的 温度场分布 Ｔａｂ. ２ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ＰＢＸ ｉｎ ａ ６０ｍｍ ２４０ｍｍ ｍｏｌｄ 时间/ ｓ边缘/ ℃中心/ ℃ ２００２６. ００２５. ０５ １ ２００３１. ６０２７. ３７ ３ ６００３８. ７２３５. ５０ ４７ ０００５９. ５５５９. ４８ ４. ２. ２ １００ ｍｍ ２４０ ｍｍ ＰＢＸ 内的温度场分布 ２５ ６０ ℃ 模具尺寸增大到 １００ ｍｍ ２４０ ｍｍ 时,ＰＢＸ 内的温度场梯度进一步增加见表 ３,７ ４００ｓ 模具 边缘和中心的温差达到最大值 ６. ６６ ℃。 ４７ ０００ ｓ 模具边缘和中心还存在 ０. ８２ ℃的温差。 表 ３ 不同时刻 １００ ｍｍ ２４０ ｍｍ ＰＢＸ 的 温度场分布 Ｔａｂ. ３ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ＰＢＸ ｉｎ ａ １００ｍｍ ２４０ｍｍ ｍｏｌｄ 时间/ ｓ边缘/ ℃中心/ ℃ ２００２６. ５５２５. ００ １ ２００３０. ８８２５. ３９ ７ ４００３６. ５６２９. ９０ ４７ ０００５９. ７２５８. ９０ ４. ２. ３ ２００ ｍｍ ２４０ ｍｍ ＰＢＸ 内的温度场分布 ２５ ６０℃ 模具尺寸增大到 ２００ ｍｍ ２４０ ｍｍ 时,ＰＢＸ 内的温度场梯度进一步增加,１８ ０００ ｓ 模具边缘和 中心的温差达到最大值 １０. ４９ ℃。 ４７ ０００ ｓ 模具边 缘和中心还存在 ３. １０ ℃的温差。 表 ４ 不同时刻 ２００ ｍｍ ２４０ ｍｍ ＰＢＸ 的 温度场分布 Ｔａｂ. ４ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ＰＢＸ ｉｎ ａ ２００ｍｍ ２４０ｍｍ ｍｏｌｄ 时间/ ｓ边缘/ ℃中心/ ℃ ２００２７. ５０２５. ００ １ ２００３０. ４２２５. ３４ １８ ０００３６. ６２２６. １３ ４７ ０００５９. ２３５６. １３ 从模具尺寸对温度场分布的模拟结果可见,随 着模具尺寸的增加,模具边缘温度和中心温度间的 温差增加。 ４. ３ 温差对 ＰＢＸ 温度场分布的影响 ４. ３. １ ０ ６０ ℃时, ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ ＰＢＸ 内 的温度场分布 从 ０ ℃升至 ６０ ℃时, ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ 模 具内的温度场分布如图 １ 所示。 表 ５ 中,模具边缘 和中心的温差在 ２３ ０００ ｓ 时达到最大,差值为１７. ５６ ℃。 ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ 模具放入 ６０ ℃ 的烘箱 １５ ｈ 后,模具边缘和中心的温差还相差 １０. ７６ ℃。 表 ５ ０ ６０ ℃时 ＰＢＸ 的温度场分布 Ｔａｂ. ５ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ＰＢＸ ａｔ ０ ６０ ℃ 时间/ ｓ边缘/ ℃中心/ ℃ ２００２. ５６０. ２４ １ ２００９. ３００. ８６ ２３ ０００４２. ２０２４. ６４ ５４ ２００５０. １６３９. ４０ 􀅰８１􀅰 爆 破 器 材 Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ 第 ４５ 卷第 １ 期 ４. ３. ２ ２５ ６０℃时, ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ ＰＢＸ 内的温度场分布 从表 ６ 模拟结果可见,从 ２５ ℃升至 ６０ ℃时, ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ模具边缘和中心最大温差为 １３.０８ ℃。 ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ 模具放入 ６０ ℃的 烘箱 １５ ｈ 后,模具边缘和模具中心的温差还相差 ９. ６３ ℃。 表 ６ ２５ ６０ ℃时 ＰＢＸ 的温度场分布 Ｔａｂ. ６ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ＰＢＸ ａｔ ２５ ６０ ℃ 时间/ ｓ边缘/ ℃中心/ ℃ ２００２７. ５０２５. ００ １ ２００３０. ４３２５. ００ ２５ ２００４５. ５３３２. ４５ ５４ ２００５５. １２４５. ４９ ４. ３. ３ ４０ ６０℃时, ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ ＰＢＸ 内的温度场分布 从表７ 模拟结果可见,从４０ ℃升至６０ ℃时, ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ 模具边缘和中心的温差最大相 差 ７. ０２ ℃, ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ 模具放入６０ ℃的 烘箱 １３ ｈ 后,模具边缘和中心的温差为 ３. ９２ ℃。 表 ７ ４０ ６０ ℃时 ＰＢＸ 的温度场分布 Ｔａｂ. ７ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ＰＢＸ ａｔ ４０ ６０ ℃ 时间/ ｓ边缘/ ℃中心/ ℃ ２００４０. ８５４０. ００ １ ２００４３. ５５４１. ００ １８ ０００５８. ５７５１. ５５ ４７ ０００５９. ７９５５. ８７ ４. ３. ４ ５０ ６０℃时, ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ ＰＢＸ 内的温度场分布 从表 ８ 的模拟结果可见,从 ５０℃ 升至 ６０℃ 时, ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ 模具边缘和中心的温差最大 可达３. ３６ ℃, ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ 模具放入６０ ℃ 表 ８ ５０ ６０ ℃时 ＰＢＸ 的温度场分布 Ｔａｂ. ８ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ＰＢＸ ａｔ ５０ ６０ ℃ 时间/ ｓ边缘/ ℃中心/ ℃ ２００５０. ４３５０. ００ １ ２００５１. ５５５０. ２０ ７ ２００５４. １０５０. ７４ ４７ ０００５８. ９０５７. ６９ 的烘箱 １３ ｈ 后,模具边缘和中心温差达 １. ２１ ℃。 从温差对温度场分布的影响可见,随着温差的 增加,模具边缘温度和中心温度间的温差增加。 ４. ４ ＰＢＸ 固化反应速率对温度场的影响 ４. ４. １ ＰＢＸ 温度低于固化温度 对具有不同固化反应速率的 ＰＢＸ 药浆,在固化 升温阶段的温度场进行了模拟。 模具大小为 ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ,２５ ℃ 升至 ６０ ℃,固化反应方程分 别采用式３和式４模拟。 分别取模具一中心点和边缘点,对比这两点在 模具中装有不同固化反应速率药浆时的温度分布。 结果见图 ３。 ａ边缘点 ｂ中心点 图 ３ 不同固化反应速率时固化升温阶段的温度场 Ｆｉｇ. ３ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｉｎ ｃｕｒｉｎｇ-ｈｅａｔｉｎｇ ｓｔａｇｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｕｒｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ 从升温阶段的温度场分布可见,具有相对分子 质量 １ ５００ 的药浆内部达到 ６０ ℃的时间更短；且在 同一时刻,相对分子质量 １ ５００ 的药浆内部温度更 高；到达 ６０ ℃后,因为 ＰＢＸ 固化放热的影响,温度 场出现中心温度高,边缘温度低的特点,且相对分子 质量 １ ５００ 的药浆中心温度比相对分子质量 ２ ８００ 的药浆中心温度高 ３ ℃。 图 ３ 中,在模具边缘,药浆固化速率没有影响到 药浆的温度,模具边缘的温度主要受烘箱内空气和 接触面的热对流和热传导的影响。 在模具中心,药 浆的固化速率对药浆温度有一定影响,表现在开始 􀅰９１􀅰２０１６ 年 ２ 月 浇注 ＰＢＸ 固化温度场的数值模拟 陈春燕,等 阶段具有不同反应速率药浆的温度几乎一致；随着 药浆温度的升高,固化反应速率增加,因固化反应释 放的热量也增加,表现在具有较大反应速率药浆的 温度升高速率较大。 ４. ４. ２ ＰＢＸ 温度与固化温度相等 从前面的模拟结果可见,当 ＰＢＸ 温度与固化温 度相等时,ＰＢＸ 的温度场呈现出中心高、边缘低的 特点,此时产生温度梯度的原因为 ＰＢＸ 内固化放热 与外部导热速率的不一致。 对药浆温度和烘箱温度 都为 ６０ ℃的体系进行了温度场模拟,结果见图 ４。 ａ边缘点 ｂ中心点 图 ４ 不同固化反应速率时的温度场分布６０ ℃ Ｆｉｇ. ４ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｕｒｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ ａｔ ６０℃ 从图 ４ 可见,当药浆温度与固化温度相等时,固 化速率不同的药浆在模具边缘的温度几乎相等。 模 具中心的温度表现为固化反应速率较大的温度高, 最高温度可达 ６５ ℃,而固化速率低的中心温度为 ６１ ℃。 ５ 结论 １热固性 ＰＢＸ 固化温度场的分布受药浆温度 与烘箱温度间的温差、模具尺寸和药浆固化反应速 率的影响。 ２当药浆温度低于烘箱温度时,ＰＢＸ 的温度场 分布呈现为由外向里递减的趋势。 当药浆温度等于 烘箱温度时,ＰＢＸ 的温度场分布为中心温度高,边 缘温度低的特点。 参 考 文 献 [１] 陈春燕,王晓峰,高立龙,等. 不同分子量 ＨＴＰＢ/ ＴＤＩ 的 固化反应动力学[Ｊ]. 含能材料,２０１３,２１６７７１-７７６. 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Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ｍｏｌｄ, ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｏｖｅｎ ａｎｄ ｔｈｅ ＰＢＸ, ＰＢＸ ｃｕｒｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｉｎ ＰＢＸ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ. Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ, ｗｈｅｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ＰＢＸ ｉｓ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｏｖｅｎ, ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｉｎ ＰＢＸ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｏｕｔｓｉｄｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒｅ ｏｆ ｍｏｌｄ. Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ｍｏｌｄ ｉｓ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ６０ｍｍ ２４０ｍｍ、 １００ｍｍ ２４０ｍｍ、 ２００ｍｍ ２４０ｍｍ ａｎｄ ２００ｍｍ １ ０００ｍｍ ａｎｄ ｍｏｌｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｉｓ ５ ｍｍ, ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｉｎｇ ｆｒｏｍ ２５ ℃ ｔｏ ６０ ℃, ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｄｇｅ ｐｏｉｎｔ ａｎｄ ｃｅｎｔｅｒ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｌｄ ｉｓ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ３. ２２、６. ６６、 １０. ３４ ℃ ａｎｄ １３. ０８ ℃. Ｆｏｒ ２００ ｍｍ １ ０００ ｍｍ ｍｏｌｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ５ｍｍ, ｒａｎｇｉｎｇ ｆｒｏｍ ０、２５、４０ ℃ ａｎｄ ５０ ℃ ｔｏ ６０ ℃, ｔｈｅ ｍａｘ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｍｏｌｄ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ｔｏ １７. ５６, １３. ０８ , ７. ０２ ℃ ａｎｄ ３. ３６ ℃ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ＰＢＸ ｉｓ ｔｈｅ ｓａｍｅ ａｓ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｖｅｎ, ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒ ｉｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ, ａｎｄ ｔｈａｔ ｉｎ ｔｈｅ ｅｄｇｅ ｉｓ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ. Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｕｒｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ. Ｗｈｅｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｉｓｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ＰＢＸ ａｎｄ ｏｖｅｎ, ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｉｎ ＰＢＸ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｕｌｄ, ａｎｄ ｌｏｗ ｃｕｒｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ ｕｎｉｆｏｒｍ ｉｎ ＰＢＸ. [ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ] ｃａｓｔ ｐｌａｓｔｉｃ ｂｏｎｄｅｄ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ；ｃｕｒｉｎｇ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ；ｃｕｒｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ 􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒 上接第 １５ 页 [１２] 马丛明, 刘祖亮, 姚其正. ５-取代氧化呋咱并[３,４- ｂ]吡啶衍生物的合成与表征[Ｊ]. 应用化学, ２０１４, ３１８ ９１１-９１５. ＭＡ Ｃ Ｍ, ＬＩＵ Ｚ Ｌ, ＹＡＯ Ｑ Ｚ. Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃ- ｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ５-ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｆｕｒｏｘａｎｏ [３,４-ｂ] ｐｙｒｉｄｉｎｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ[Ｊ]. Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ, ２０１４, ３１８ ９１１-９１５. Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ, Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ １-Ｓｕｂｓｔｉｔｕｅｄ ４-Ｎｉｔｒｏｉｍｉｄａｚｏｌｅ Ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ＺＨＡＯ Ｋｕｎ, ＬＩＵ Ｚｕｌｉａｎｇ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ, Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎａｎｊｉｎｇ, ２１００９４ [ＡＢＳＴＲＡＣＴ] Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ４-ｎｉｔｒｏｉｍｉｄａｚｏｌｅ ａｓ ａ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｎ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ２-ａｍｉｎｏ-３,５-ｄｉｎｉｔｒｏ-６-ｃｈｌｏｒｏｐｙｒｉｄｉｎｅ ａｎｄ ２, ６-ｃｈｌｏｒｏ-３-ｎｉｔｒｏ-ｐｙｒｉｄｉｎｅ, ６-４-ｎｉｔｒｏ-ｉｍｉｄａｚｏｌ-１-ｙｌ -２-ａｍｉｎｏ-３,５-ｄｉｎｉｔｒｏ-ｐｙｒｉｄｉｎｅ １＃ ａｎｄ ６-ｃｈｌｏｒｏ-３-ｎｉｔｒｏ-２-４-ｎｉ- ｔｒｏ-ｉｍｉｄａｚｏｌ- １-ｙｌ-ｐｙｒｉｄｉｎｅ３＃ ｗｅｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｗｉｔｈ ｙｉｅｌｄｓ ｏｆ ６５％ ａｎｄ ５２％ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ３-ｎｉｔｒｏ-２-４- ｎｉｔｒｏ-ｉｍｉｄａｚｏｌ-１-ｙｌ-ｐｙｒｉｄｉｎｅ ２＃ ｗａｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ａ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ８５％. Ｆｕｒｔｈｅｒ ａｚｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ３＃ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｎ ｔｏ ｇｉｖｅ ５-ａｚｉｄｏ-６-ｎｉｔｒｏｔｅｔｒａｚｏｌｏ [１,５-ａ]ｐｙｒｉｄｉｎｅ４＃. Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ １Ｈ ＮＭＲ,１３Ｃ ＮＭＲ, ＭＳ ａｎｄ ｅｌｅｍｅｎｔａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ. Ｔｈｅｒｍａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｃｏｍｐｏｕｎｄ １＃ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ＴＧ ａｎｄ ＤＳＣ. Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｃｏｍｐｏｕｎｄ １＃ｗａｓ ２２１. ８３℃, ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｈｅａｔ ３０２. ６５ ｋＪ/ ｍｏｌ, ｗｈｉｌｅ ｉｔｓ ｍａｓｓ ｌｏｓｓ ｏｆ ７１. ８４％ ｔａｋｅｓ ｐｌａｃｅ ａｔ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ２０９. １７ ３９８. ６７ ℃. [ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ] ｏｒｇａｎｉｃ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ； ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ； ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ； ４-ｎｉｔｒｏｉｍｉｄａｚｏｌｅ 􀅰１２􀅰２０１６ 年 ２ 月 浇注 ＰＢＸ 固化温度场的数值模拟 陈春燕,等