[發明專利]一種丁羥推進劑中凝膠含量試驗與評價的方法

無效

• 申請號: 201110428505.4
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102519826A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 魏小琴;余淑華;趙方超;黃文明;李澤華;羅天元
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五九研究所
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;G01N1/06
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司 50209
• 代理人: 周韶紅

技術領域

本發明涉及一種含能材料，尤其涉及丁羥推進劑，具體涉及一種丁羥推進劑中凝膠含量試驗與評價的方法。

背景技術

丁羥推進劑是以高分子為基體的含能復合材料，其具有特定性能，是固體火箭發動機的能源，其組成物質在發動機中發生化學反應而釋放能量，利用其反應產物使發動機產生一定的推力?，F有的三組元丁羥推進劑(HTPB/AP/Al)的主要組分包括：粘合劑端羥基聚丁二烯(縮寫為HTPB)，氧化劑高氯酸銨(NH₄ClO₄，縮寫為AP)，燃料添加劑細微金屬鋁粉(Al)等，有時為了提高比沖或無煙，還需添加結晶的高能炸藥，如黑索今(縮寫RDX)作為氧化劑，形成四組元丁羥推進劑(HTPB/AP/Al/RDX)。此外，丁羥推進劑還包括固化劑、增塑劑和其它功能助劑等。根據使用丁羥推進劑的不同目的、作用和功能，其配方中各組分均有不同的調整，因此其組分的比例各不相同。

丁羥推進劑在貯存過程中，由于受到復雜物理、化學等因素的綜合作用，其性能逐漸發生變化而達不到使用指標要求，即失去使用價值，因此它是限制發動機貯存壽命的關鍵材料和薄弱環節。其力學性能常被用作評判丁羥推進劑貯存壽命的特征參數。針對已貯存多年的丁羥推進劑，須取樣測定其力學性能，若測試數據低于設計規定的技術指標，即可判定為失效，意味著發動機貯存壽命也到了期限。

丁羥推進劑在加速老化或者長期自然貯存過程中，粘合劑高聚物可能會發生后固化、氧化交聯、斷鏈等反應。后固化和氧化交聯使得高聚物交聯網狀結構增加，而斷鏈會使得高聚物交聯網狀結構減少，形成一些小分子有機物。交聯高聚物不能被有機溶劑溶解，卻能吸收一定量的溶劑而膨脹。高聚物在溶脹過程中，一方面溶劑力圖滲入高聚物內使其體積膨脹，另一方面，由于交聯高聚物體積膨脹導致網狀分子鏈向空間伸展，使分子鏈受到應力而產生彈性收縮能，力圖使分子網收縮。當這兩種相反的傾向相互抵消時，達到溶脹平衡，形成凝膠。與此相反，斷鏈形成的小分子有機物則可以被有機溶劑溶解。推進劑發生后固化和氧化交聯，凝膠含量增加，推進劑發生斷鏈，凝膠含量減少。

大量試驗表明，丁羥推進劑的力學性能與凝膠含量變化密切相關。因此，推進劑的凝膠含量變化情況，實際上反映了推進劑中粘合劑交聯高聚物在老化過程中的變化情況，可以作為表征推進劑老化程度的性能參數。只要隨時跟蹤測試同一丁羥推進劑凝膠含量的變化，即可預估出該推進劑的力學性能變化情況。若積累一些常溫下凝膠變化與時間關系的數據，便可對推進劑的使用壽命進行預估。且此法使用樣品量少，可作為發動機藥柱無損檢測手段，其不足是分離、測定比較麻煩。

目前在國內外已有大量資料介紹推進劑凝膠含量的測定方法，其一般是將已稱重為W₁的丁羥推進劑在甲苯或二甲苯溶劑中浸泡7天，取出后置于真空干燥箱中烘至恒重W₂，根據下列公式計算凝膠含量：

Gel％＝(W₂-W₁×η)/W₁

其中：η為推進劑中固體填料AP和Al的比例，在已明確某種組成的推進劑的情況下，該比例是確定的數值。

因固體填料高氯酸銨、Al粉均為無機物，不溶于甲苯或二甲苯，需扣除其重量。

上述這種測定方法比較簡單，但丁羥推進劑吸收溶劑甲苯或二甲苯后，其粘合劑網狀結構溶脹，原來填于推進劑網狀結構空隙的Al粉和AP等固體填料，有可能從推進劑網狀的空隙間脫落下來，影響了試驗結果的準確性。經實際應用該試驗方法，發現浸泡推進劑的稱量瓶的瓶底殘留有小顆粒的物質，說明少量固體填料的確從推進劑中脫落下來，此時計算公式中采用推進劑初始配方中給出的比例η是不準確的，因而無法準確得出凝膠含量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種丁羥推進劑中凝膠含量試驗與評價的方法，本方法能真實、準確、有效的測定丁羥推進劑中的凝膠含量。

本發明的目的是這樣實現的：

一種丁羥推進劑中凝膠含量試驗與評價的方法，所述丁羥推進劑為三組元丁羥推進劑或四組元丁羥推進劑，其特征在于，該方法依次按包括以下步驟進行：

(1)將所述丁羥推進劑切成20～30mm×10～20mm×1～2mm的薄片，稱取1.5～2.0g，精確到0.1mg。因Al粉和AP是填充于粘合劑網狀結構縫隙中的，若推進劑切得太厚，Al粉和AP不易與化學試劑充分接觸，不能被反應完全，還會殘留在高聚物交聯網絡中，而影響計算結果準確性。