[發明專利]水分在復合固體推進劑中擴散系數的測試方法

在審

• 申請號: 201710159188.8
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN107843526A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 肖旭;曹蓉;彭松;李洪旭;池旭輝;趙程遠;周曉楊
• 申請（專利權）人: 湖北航天化學技術研究所
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 襄陽中天信誠知識產權事務所42218
• 代理人: 杜德成

技術領域

本發明是涉及一種火箭固體推進劑物理參數檢測技術，具體地說是一種水分在復合固體推進劑中擴散系數的測試方法。

背景技術

復合固體推進劑產品在生產、貯存、運輸、檢測和使用過程中，都會不可避免的受到環境溫度濕度的影響。復合固體推進劑吸濕后會導致性材料變性和產品劣化，嚴重影響著產品的貯存和使用。不同的溫度濕度環境下，推進劑的吸濕程度不同，濕老化狀態存在差異，因而研究固體推進劑的吸濕特性對于其貯存條件優化和使用性能改善有著重要的意義。

現有技術中，復合固體推進劑吸濕特性的研究和表征都是基于平衡吸濕率來考慮，其技術特點與主要缺陷是：沒有考慮試樣本身的初始含濕量或含濕率，即沒有考慮試樣的吸濕歷史，導致基于平衡吸濕率求得的水分在復合固體推進劑中擴散系數與環境濕度存在簡單的關聯，這樣有違菲克定律，同時也不利于推進劑產品在生產、貯存、運輸、檢測和使用過程中的性能描述和質量控制。

發明內容

本發明的目的是要提供一種水分在復合固體推進劑中擴散系數的測試方法，它通過檢測技術獲得試樣的平衡吸濕率，參考反映試樣吸濕歷史的初始含濕量或者初始含濕率，獲得平衡含濕率的吸濕特征數學表達式，以此作為試樣吸濕特征參數，并結合含濕率與平衡含濕率比值-時間開根曲線，通過水分擴散系數公式求解得到水分在復合固體推進劑中的擴散系數。

本發明的技術方案是: 設計一種復合固體推進劑中水分擴散系數的測試方法，包括試樣制備與條件選取，參數測試與數據分析和參數定性與系數求解等步驟；試樣制備與條件選取階段，將試樣制備成長方體薄片和規格相同便于試驗的立方體顆粒，吸濕試驗在定溫不同濕度環境中進行，試樣的初始含濕量或者初始含濕率相同，定期取樣稱重；在參數測試與數據分析階段，以試樣吸濕率達到基本恒定時的平均值作為平衡吸濕率，用平衡吸濕率與相對濕度關系的散點數據進行擬合，參考反映試樣吸濕歷史的初始含濕量或者初始含濕率，獲得平衡含濕率與相對濕度關系的吸濕特征數學表達式；在參數定性與系數求解階段，以平衡含濕率作為特征參數，利用試樣測試期間的時刻含濕率和平衡含濕率作圖，得到時刻含濕率與平衡含濕率比值-時間開根曲線，通過水分在試樣中的擴散系數公式，進而求解得出試樣中的水分擴散系數。

本發明的有益技術效果是：由于在試樣制備與條件選取階段設定試樣的初始含濕量或者初始含濕率相同，因而參比基數相同、檢測數據可靠。同時由于在參數測試與數據分析階段參考反映試樣吸濕歷史的初始含濕量或者初始含濕率，以平衡含濕率作為試樣吸濕特征參數，因而獲得的水分擴散系數是與相對濕度無關的常數，附合菲克定律，可以揭示推進劑吸濕過程中水分擴散的規律。另外由于在參數定性與系數求解階段充分利用了吸濕特征數學表達式、時刻含濕率與平衡含濕率比值-時間開根曲線和擴散系數公式，因而所得到的水分擴散系數能夠有效地揭示了固體推進劑中的水分擴散規律。本發明還具有操作安全、驗算簡便、檢測數據可靠和試驗重復性好的優點。

附圖說明

圖1是20℃、相對濕度85.1%條件下試樣R_H(t)/R_H,P與t^1/2的關系圖。

圖2是20℃、相對濕度75.5%條件下試樣R_H(t)/R_H,P與t^1/2的關系圖。

圖3是20℃、相對濕度59.1%條件下試樣R_H(t)/R_H,P與t^1/2的關系圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進一步說明。

實施例1：20℃、相對濕度85.1%條件下水分在推進劑試樣的擴散系數檢測

步驟一，試樣制備與條件選取。

試樣制備與條件選取階段，將試樣制備成長方體薄片和規格相同便于試驗的立方體顆粒，吸濕試驗在定溫不同濕度環境中進行，試樣的初始含濕量或者初始含濕率相同，定期取樣稱重。

⑴ 參照國際法制計量證書OIML_R121-1996標準，以及推進劑試樣的長期貯存溫度，選擇試驗條件，見表1。

⑵ 復合固體推進劑為同一批次推進劑，切制成（5±0.5）mm立方顆粒，另一部分切制成長方體薄片。