[發明專利]一種基于接觸角測量的包覆層材料抗遷移性能表征方法

有效

• 申請號: 201610144002.7
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN105675452B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 潘清;王明;周文靜;陳智群;蔣忠亮;寧艷利;史愛娟;曹繼平;劉可;欒潔玉
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: G01N13/02
• 分類號: G01N13/02
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 梁勇

本發明公開了一種基于接觸角測量的推進劑包覆層材料對于硝酸酯的抗遷移性能表征方法，該方法采用接觸角測量儀，以座滴法測量硝酸酯液滴在包覆層材料表面的靜態接觸角，通過接觸角的大小評價包覆層材料對于硝酸酯的抗遷移性能，接觸角越大，包覆層材料的抗遷移性能越強。本發明采用固?液界面潤濕性參數表征包覆層抗遷移性能，不僅節約了時間成本，并且最大限度減少了試驗過程中硝酸酯的試樣量，降低了安全隱患。

技術領域

本發明屬于火藥技術領域，主要涉及一種基于接觸角測量的推進劑包覆層材料對于硝酸酯的抗遷移性能表征方法。

背景技術

1.推進劑裝藥的包覆層材料

包覆層是固體火箭推進劑裝藥的重要組成部分，其基本功能是控制推進劑裝藥的燃燒面積，同時對發動機殼體起到隔熱作用。包覆層材料通常是一種高分子復合材料，固體火箭推進劑裝藥貯存期間，藥柱配方中的硝酸酯(例如丙三醇三硝酸酯、1,2,4-丁三醇三硝酸酯等)組分會逐漸向包覆層材料遷移，改變推進劑的內彈道性能，影響使用安全性和貯存壽命。因此，包覆層材料的抗遷移性能是推進劑裝藥設計時包覆層材料選擇的重要參數之一。

2.經典包覆層材料抗遷移性能表征方法

經典包覆層材料的抗遷移性能表征方法有遷移量表征方法和遷移系數表征方法。遷移量表征方法是采用重量法、熱重分析法或色譜法測量一定時間內遷移進包覆層的硝酸酯含量，通過遷移量的大小來表征包覆層的抗遷移性能，硝酸酯的遷移量越小，包覆層的抗遷移性能越好。遷移系數表征方法是通過在一定時間范圍內，測量硝酸酯在包覆層中的遷移分布狀態，建立遷移模型，計算遷移系數，通過遷移系數的大小來表征包覆層的抗遷移性能，硝酸酯的遷移系數越小，包覆層的抗遷移性能越好。

遷移量表征方法和遷移系數表征方法是包覆層抗遷移性能的直接表征方法，但是存在以下缺陷和不足：

(1)兩種方法均需要在較長的時間范圍內跟蹤測量硝酸酯在包覆層的遷移量或遷移分布狀態，獲得與包覆層抗遷移性能相關的參數，試驗程序繁瑣、耗時長；

(2)硝酸酯具有較高的感度，上述兩種方法的硝酸酯用量大，試驗過程存在一定安全隱患。

3.基于接觸角測量的包覆層材料抗遷移性能表征方法的理論依據

接觸角是固-液界面潤濕性表征參數之一，是在氣、液、固三相交點處的氣-液界面的切線穿過液體與固-液交界線之間的夾角θ。若θ<90°，則固體表面是親水性的，即液體較易潤濕固體，接觸角越小，表明潤濕性越好；若θ>90°，則固體表面是疏水性的，即液體不容易潤濕固體(見圖1)，圖中：1—液滴；2—固體表面；θ—接觸角。

當推進劑藥柱中的硝酸酯與包覆層材料相接觸時，由于界面間分子的相互作用而產生吸引。吸引力越大，硝酸酯對包覆層材料的潤濕程度越高，兩相間接觸面積越大，硝酸酯越容易遷移進包覆層材料，則包覆層材料的抗遷移能力越差；接觸角是固-液界面潤濕程度的量度，潤濕性越大，接觸角越小，因此可以采用接觸角測量法來表征包覆層材料的抗遷移性能。

迄今未見接觸角測量法用于評價包覆層材料的抗遷移性能的文獻報道。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷與不足，本發明的目的是提供一種基于接觸角測量的包覆層材料抗遷移性能表征方法。

為了實現上述技術任務，本發明采用如下技術方案予以實現：

一種基于接觸角測量的包覆層材料抗遷移性能表征方法，該方法包括以下步驟：

步驟一，包覆層材料試樣的準備：將包覆層材料裁剪至50mm×40mm規格尺寸的試樣，同種材料準備3塊試樣；選用型號為1200#的水磨砂紙，將材料的測試面在金相試樣預磨機上打磨3min，用蒸餾水漂洗10min，置于45℃真空干燥箱干燥10h備用。