[發明專利]一種確定NEPE推進劑加速貯存試驗取樣時間的方法

有效

• 申請號: 201510346568.3
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN104897478B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 丁黎;安靜;張皋;劉文亮;梁憶;任黎;曹磊;汪輝
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N17/00
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心11011
• 代理人: 梁勇

技術領域

本發明屬于火炸藥技術領域，主要涉及NEPE推進劑加速貯存試驗，尤其涉及采用動態機械分析技術獲得動態力學特征量，識別NEPE推進劑加速貯存試樣力學性能變化信息，確定NEPE推進劑加速貯存試驗抗拉強度變化試樣取樣時間。

技術背景

硝酸酯增塑的聚醚推進劑(NEPE推進劑)是美國于上世紀70年代末、80年代初發展起來的新一代固體推進劑，這種推進劑采用澆注工藝制備，綜合了雙基推進劑和復合推進劑的優點，是目前能量性能和力學性能優異的新型推進劑。NEPE推進劑以高聚物為基體的復合材料，其粘結劑為端羥基醚的預聚物與多異氰酸酯反應物，增塑劑為硝化甘油和1，2，4-丁三醇三硝酸酯的混和物，填料為高氯酸銨、硝胺炸藥、鋁粉等。在長貯過程，NEPE推進劑組分會發生緩慢的物理、化學變化，分別導致安全性、力學性能發生變化，影響固體火箭發動機的貯存壽命。

國內外學者已對NEPE的老化性能開展了大量研究，對于以抗拉強度為失效參量NEPE推進劑配方，其加速貯存過程的失效機理是NEPE推進劑中的高聚物網絡體系發生降解反應，交聯程度降低，推進劑整體表現為靜態極限力學抗拉強度降低，裝藥的力學性下降的特點。

由于裝藥長期貯存時密封于發動機中，主要的環境應力為溫度，通常采用高溫加速貯存試驗預估推進劑的貯存壽命。在高溫加速貯存試驗時，在設定溫度下，將多個樣品同時放入加速貯存試驗烘箱中進行加速貯存試驗，即老化試驗，在不同老化時間取出試驗試樣，獲得不同老化深度的老化試樣，并進行靜態力學性能測試，得到不同老化溫度下的抗拉強度隨老化時間的變化規律。但在老化試驗過程中，主要存在以下缺陷：(一)老化試樣的取樣時間僅憑經驗判斷，間隔過短，樣品性能變化不顯著，間隔過長，老化樣品性能變化太快，取樣不均造成老化試樣不能準確描述老化性能變化規律；(二)靜態力學性能測試抗拉強度為破壞性試驗，不能重復測量，為改善上述取樣不均勻的問題可以通過適量增加試驗樣品量的方式，但由于推進劑是易燃易爆物質，加速試驗樣品量應嚴格控制，不能超量，因而難以以增加樣本量的方式解決上述問題，另外，對于高價值材料，增加樣本量也就增加了試驗成本；(三)對于科學確定NEPE推進劑加速貯存試驗的取樣時間，只能憑借經驗判定，缺乏經濟、安全有效的方法對試驗過程進行監測。

發明內容

本專利克服了背景技術的不足，提供了一種采用動態熱機械分析技術獲得動態力學特征 量，并根據特征量的變化率，間接識別推進劑加速貯存老化試樣力學性能變化信息，確定NEPE推進劑加速貯存試驗抗拉強度變化試樣取樣時間的方法。

由于裝藥為密閉條件下的長貯，主要的環境應力為溫度。長貯環境溫度下及高溫加速試驗條件下，NEPE推進劑的失效機理是由于在加速貯存過程中高聚物網絡體系發生降解反應，交聯程度降低，導致靜態力學抗拉強度降低，因而其主要失效模式是靜態力學抗拉強度降低?？估瓘姸扰c動態力學特征量之間存在一定相關關系，因而本發明需要解決的技術問題是：通過動態熱機械分析技術監測NEPE推進劑隨行裝藥老化過程中動態力學特征量的變化，定量獲得NEPE推進劑老化試樣動態力學特征量變化信息，從而識別NEPE推進劑抗拉強度的變化，確定NEPE推進劑加速貯存試驗抗拉強度變化試樣取樣時間。

1 動態熱機械獲得老化過程動態力學特征量：

(1)動態力學性能及特征量

高聚物的動態力學性能參數與材料中高分子聚集態(晶態、非晶態、液晶等)和材料的力學狀態(玻璃態、高彈態和粘流態等)有關。高聚物的力學性能本質上是分子運動狀態的反映，高聚物的玻璃化轉變、結晶、取向、交聯、相分離等結構變化均與分子運動狀態的變化密切相關，這種變化不僅反映在極限力學性能上，又能靈敏的反映在動態力學性能上。動態熱機械分析DMA(Dynamic Mechamic Analysis)是研究高聚物結構——分子運動——性能的一種手段。能夠在很寬的頻率f(或角頻率ω)或溫度T范圍內連續的進行測定，可快速、準確的獲得材料的(動態)力學性能變化與時間的關系，因而可以在較短的時間內獲得豐富的粘彈性信息，如儲能模量E′、損耗模量E"、儲能柔量J′、損耗柔量J"、損耗角正切tanδ、復數模量E^*、復數柔量J^*等動態力學性能的數據，可以為研究高分子的分子結構提供重要信息。