NEPE固体推进剂化学安定性研究(Ⅱ)——自燃试验研究

研究了NEPE推进剂在不同贮存条件下的自燃行为,得出样品贮存条件与自燃时间有如下关系:当试样尺寸、贮存条件相同时,温度升高,推进剂最小自燃时间缩短。敞开和密闭的贮存条件对推进剂自燃影响显著。贮存在敞开条件下的样品因尺寸不同最小自燃时间不同。比较敞开与密闭贮存时硝酸酯含量随时间的变化认为,推进剂在敞开和密闭条件下最小自燃时间的差异与硝酸酯挥发存在密切的关系。     

湿热条件下复合固体推进剂老化特性研究

为研究HTPB(端羟基聚丁二烯)、NEPE(硝酸酯增塑聚醚)2种复合固体推进剂在湿热贮存环境中的老化机理,开展了77%相对湿度、60℃和77%相对湿度、20℃条件下的贮存老化试验,实时监测了推进剂最大抗拉强度、冲击感度、邵氏硬度、热老化过程中质量的变化规律。研究发现:2种推进剂在湿热贮存环境下,最大抗拉强度随老化时间的延长持续下降;黏合剂分解是造成2种推进剂硬度变化的主要因素,且HTPB推进剂内部黏合剂受影响更大;NEPE推进剂冲击感度随老化时间增加逐渐降低,而HTPB推进剂则存在感度值回升现象;2种推进剂在湿热环境中质量均增大,且HTPB推进剂吸湿性更强。     

硝酸酯火药安全贮存寿命的预估方法和结果

介绍了热加速老化试验预估火药安全贮存寿命的方法原理。对硝酸酯火药进行不同温度（95，90，85，75和65℃）的热加速老化。以有效安定剂消耗一半所需时间（τ）作为安全贮存寿命的临界点，对不同温度（t）下的τ值，用线性最小二乘法按Bethelot方程进行线性回归，预测了硝酸酯火药在常温（30℃）下的安全贮存寿命。收集了80余种硝酸酯火药安全贮存寿命的预估结果。结果发现，一般单基、双基、三基发射药和双基推进剂的安全贮存寿命在40a以上，而加入AP、TEGN等成分改性的双基发射药和推进剂安全贮存寿命大多低于40a。比较了4个温度点与5个温度点回归处理结果的差异。提出取消90℃试验，必要时增加55℃试验的建议。根据硝酸酯火药老化分解速率的温度系数和低温试验统计结果，提出单温度（65℃）短周期预测硝酸酯火药安全贮存寿命的简便方法。     

NEPE推进剂热安全性的尺寸效应

为了解NEPE推进剂热安全性的尺寸效应,在不同温度下对不同尺寸的NEPE推进剂药柱进行了热爆炸试验,测得其热爆炸延滞期,并计算得到不同尺寸NEPE推进剂药柱在90、100、110、120℃下的热分解反应速率;通过在药柱内部布置热电偶监测了尺寸为Ф100mm×100mm和Ф150mm×150mm药柱在90℃和100℃环境温度下的内部温度变化。结果表明,当温度高于76.2℃时,NEPE推进剂药柱的尺寸越大,反应速率常数越大;活化能与药柱的比表面积呈线性相关,比表面积越小,活化能越大,当NEPE推进剂药柱的比表面积小于0.02mm-1时,活化能(Ea)为179.3kJ/mol,指前因子(A)为4.62×1019s-1。硝酸酯增塑剂的存在是NEPE推进剂在200℃以下发生热爆炸的主要原因。     

一种高能固体推进剂定压燃烧温度的确定方法

根据推进剂爆热与燃烧温度的正相关性，提出高能固体推进剂实际定压燃烧温度的确定方法；阐述并明确了爆热末态产物为准稳态非绝对稳态(自由能最小)的事实；根据高温燃烧产物降温到298K确定了爆热末态燃烧产物，计算了推进剂理论定压爆热；测试不同样品质量的推进剂爆热，得到最大爆热值作为推进剂的实际定容爆热；通过测试定容爆热实验末状态的实际温度和压强，建立了定容爆热末状态燃气摩尔数的测试方法，获得了实际最大定压爆热。结果表明，根据爆热效率得到某高能推进剂在6.86MPa、10MPa、15MPa和20MPa下的实际能达到的最大定压燃烧温度分别为3598.02K、3636.40K、3675.54K和3702.82K,20MPa下的温度误差最大为252.28K,该值低于传统测温技术的误差。因此通过爆热间接确定高能固体推进剂的实际定压燃烧温度是合理的。     

聚缩水甘油醚硝酸酯合成研究进展

聚缩水甘油醚硝酸酯是近期国外重点研究的高能固体推进剂含能粘合剂之一。介绍美国聚硫公司、英国防卫研究所和ICI炸药公司对其研究概况 ,重点介绍由缩水甘油醚硝酸酯经阳离子开环聚合合成聚缩水甘油醚硝酸酯研究进展     

聚缩水甘油醚硝酸酯研究进展

综述了一种在新一代高能航天固体推进剂、战术发动机高能低特征信号推进剂和聚合物黏结炸药(PBX)等领域中备受关注的含能聚合物黏合剂——聚缩水甘油醚硝酸酯(PGN)黏合剂的合成、性能及应用研究进展。     

聚氨酯改性聚异氰脲酸酯泡沫耐热性能的研究

通过一步法制备了聚氨酯改性聚异氰脲酸酯(PU-PIR)泡沫,采用材料试验机和热老化实验箱,动态热机械分析仪(DMA),热失重分析(TGA)等考察了PU-PIR的耐热性能。结果表明,PU-PIR的压缩强度随着异氰酸酯指数提高而上升,在80℃测试条件下压缩强度下降幅度随着异氰酸酯指数升高而降低。PU-PIR在受热状态下的尺寸稳定性优于常规聚氨酯。PU-PIR的玻璃化温度较常规聚氨酯高,并且玻璃化温度随着异氰酸酯指数的增加而升高,当异氰酸酯指数为4时,其玻璃化温度达到210℃。PU-PIR在高温区(350～550℃)的热失重率低于常规聚氨酯,而且在此温区内较常规聚氨酯呈现出更明显的热失重速率峰,说明PU-PIR具有比常规聚氨酯更高的热分解温度。     

预应变损伤对推进剂燃烧性能的影响

通过密闭爆发器研究了预应变损伤对推进剂燃烧性能的影响,研究结果表明：推进剂在承受一定大小的预应变损伤时,推进剂的燃速呈增加趋势,且随着预应变增加,燃速增加趋势加大;当推进剂样品承受5%~20%定应变损伤时,推进剂燃速略有增加,且增加幅度与推进剂样品尺寸存在一定关系,推进剂样品尺寸加大时,推进剂燃速增加幅度提高。     

含硝酸酯螺压推进剂装药贮存性能评估研究

为得到含硝酸酯螺压推进剂装药在自然贮存过程中性能变化规律,对贮存于某库房(贮存温度–10～35℃,相对湿度≤85%)12年的装药进行了系统性能测试与研究。结果表明,推进剂药柱的药形尺寸、理化性能、化学安定性、内部质量、力学性能、燃速及感度等性能未发生明显变化,装药的内弹道性能略有降低,但满足技术要求,表明该装药使用寿命至少能达12年。     

固体推进剂热安全性研究进展

综述了近年来固体推进剂热安全性的研究进展,认为固体推进剂发生热爆炸主要是由于推进剂生热速率大于散热速率导致热量累积。影响推进剂热安全性的因素主要由其组成、形状和尺寸等内因,以及贮存环境、老化时间等外部因素构成。固体推进剂热安全性研究多采用分析仪器与实验相结合的方法,借助计算机模拟仿真研究将是今后固体推进剂性能研究的重点。     

装药尺寸及结构对HTPE推进剂烤燃特性的影响

利用自行设计的烤燃实验装置,对HTPE推进剂小尺寸烤燃试样分别进行了升温速率为1、2℃/min的烤燃实验,以此为基础,建立了小尺寸烤燃试样和固体火箭发动机的三维计算模型,利用Fluent软件分别对两者不同升温速率下的烤燃行为进行了数值模拟计算,研究了小尺寸烤燃试样与固体火箭发动机的装药尺寸及结构差异对HTPE推进剂烤燃响应特性的影响。结果表明,HTPE推进剂的烤燃响应时间、响应温度随升温速率的变化趋势与装药尺寸及结构无关,但响应时间和响应温度的绝对值与装药尺寸及结构均有很大关系,升温速率为3.3℃/h(0.055℃/min)时,小尺寸烤燃试样的响应时间为40.3h,响应温度为158℃,而固体火箭发动机响应时间为28.83h,响应温度为120.13℃。推进剂装药尺寸及结构对烤燃点火位置有明显影响,进而影响到烤燃速度范畴的区分,小尺寸烤燃试样慢烤升温速率不大于2℃/min,而固体火箭发动机慢烤升温速率为小于0.5℃/min。因此,对快速、慢速烤燃的严格划分,必须结合装药尺寸、装药结构及推进剂种类等因素进行。升温速率对固体火箭发动机存在热积累临界位置效应,本研究条件下影响热积累临界位置的升温速率为0.5℃/min。     

固体推进剂整形过程工艺安全性的有限元分析

为分析固体推进剂整形过程中的危险点,采用热-机械耦合对固体推进剂整形过程进行了模拟分析,基于固体推进剂药柱的黏弹性本构关系,揭示了整形过程中由于整形刀具挤压、摩擦引起的温度变化规律,计算了危险点.结果表明,固体推进剂整形温度随整形速度的增加而增加,当整形速度为10 mm/s时,整形温度最高可达65℃;当整形厚度为1.0、1.5和2.5 mm时,整形过程中的最高温度变化不明显.固体推进剂整形过程中的危险点出现在刀刃刚刚经过的药屑面上,而非刀具的刀刃上.     

硝酸酯增塑聚醚聚氨酯粘结剂的稳定研究

采用热失重 (TG)分析法研究了四类稳定剂对硝酸酯增塑聚醚聚氨酯的热氧稳定效果。吩噻嗪能很好地稳定聚醚聚氨酯粘结剂 ,但却促使硝酸酯分解。亚磷酸三苯酯单独使用时效果较差 ,但与其它种类的稳定剂混合使用能得到较好的效果。 2 ,6-二叔丁基 - 4 -甲基酚 (BHT)对硝酸酯和聚氨酯粘结剂均具有良好的稳定作用。稳定剂的稳定效果反映了各类稳定剂的作用机理 ,阻位酚类抗氧剂是比较明确的可用于推进剂中聚氨酯粘结剂的稳定剂     

预估FH－94固体推进剂使用寿命置信下限的研究

通过提高温度，模拟贮存条件下的老化，获得伸长率变化速率与老化时间和温度的关系，以单向拉伸性能伸长率的下限值作为推进剂的寿命终点判据，在一定置信度下，预估了２０℃和２５℃下ＦＨ－９４固体推进剂的使用寿命置信下限。     

NEPE推进剂中硝酸酯扩散的分子动力学模拟及实验研究

针对硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂中硝酸酯迁移扩散影响装药服役寿命的问题,采用分子动力学模拟与液相色谱实验相结合,开展硝酸酯(NG/BTTN)在NEPE推进剂中扩散机理及扩散系数的理论计算研究,并探讨了温度对NG和BTTN在NEPE推进剂中扩散行为的影响。结果表明,NG/PEG体系中NG分子的空间位置对初始位置的偏离程度相比于BTTN/PEG体系中BTTN分子较大,且BTTN分子在两个温度条件下的扩散系数均小于NG分子;实验计算的NG和BTTN在55℃和65℃下扩散系数的数量级与分子动力学模拟计算结果相同,通过模拟计算得到两种温度下NG分子在共混体系中的扩散系数分别为3.42×10-13 m2/s(65℃)和4.81×10-14 m2/s(55℃),BTTN分子在共混体系中的扩散系数分别为2.93×10-13 m2/s(65℃)和4.25×10-14 m2/s(55℃);随温度升高,硝酸酯分子的扩散系数增大,即迁移性增大,这与分子动力学模拟结果一致。     

聚苯硫醚长丝热稳定性的研究

采用热烘处理方法,研究了聚苯硫醚(PPS)长丝在不同温度条件下的热稳定性能及力学性能。结果表明:PPS长丝在热处理过程中的失重率随温度的提高和时间的延长而增加;断裂伸长率随热处理温度的提高而下降;在80℃恒温下断裂强度几乎不随时间变化,120℃或180℃恒温下断裂强度随热处理时间的延长先增加后减小,但变化不大;当温度为250℃时,断裂强度随热处理时间显著下降;PPS纤维180℃以下性能稳定。     

不同废旧电路板的热解行为

利用HCT-3综合热分析仪对四种不同的电路板处理样品进行热重行为研究,分析了不同的废旧电路板在相同条件下的失重率,失重速率最大时的温度,热解区间等等。结果表明1#电路板的热解率远大于2#,3#和4#电路板。四种电路板的失重最大时的温度大约都在330℃左右。     

开展高能固体推进剂危险性分级研究的建议

高能固体推进剂中含有大量高能单质炸药，必须充分考虑其在制造、贮存、运输、使用等过程中的安全性。介绍了国外爆炸品的危险性分级方法，分析了国内的有关规定，提出了开展我国高能固体推进剂危险性分级研究的建议。     

丁羟推进剂的热加速老化力学性能及寿命预估

用单轴拉伸试验和扯离试验测试了不同老化温度(55、65、75和85℃)下热加速老化后丁羟(HTPB)推进剂的力学性能及其粘接试件的扯离强度,用Berthlot方程预估了推进剂及其粘接试件的寿命。结果表明,HTPB推进剂的最大延伸率随老化时间的增加呈现降低趋势;老化温度越高,推进剂的最大延伸率降低幅度越大,85℃贮存30d时最大延伸率降幅为29.81%,而55℃贮存30d时最大延伸率降幅仅为4.34%;粘接试件的扯离强度随着老化时间的增加呈降低趋势,老化时间相同时,扯离强度随老化温度的升高而降低。预估HTPB推进剂和推进剂粘接试件的贮存寿命分别为9.4y和15.9y。