季戊四醇丙烯醛树脂基浇注PBX炸药的老化性能

为了评估季戊四醇丙烯醛树脂-黑索今（RDX）基浇注高聚物黏结炸药（PBX）炸药的老化性能,参照MIL-STD-1751对试件开展了热加速老化试验。采用红外光谱,超景深显微镜以及扫描电镜等表征方法,研究了老化前后浇注PBX炸药试件的微观结构和老化机理。结果显示,季戊四醇丙烯醛树脂基浇注PBX炸药经65 ℃老化260 d仍表现出较好的质量和尺寸稳定性,变化率均低于0.25%,优于MIL-STD-1751评价标准（<1%）;该浇注PBX炸药除颜色变化外,试件表面和断面微细观结构无显著变化,且黑索今（RDX）颗粒和黏结剂界面结合较好,断面以穿晶断裂为主;随老化时间延长,该浇注PBX炸药拉伸和压缩力学性能均显著增强,经65 ℃老化60 d和150 d后压缩破坏强度分别增加了6.42 MPa和13.69 MPa,增幅达8.46%和18.05%,而PBX哑铃经老化90 d和180 d后拉伸破坏强度分别增加了0.78 MPa和1.13 MPa,增幅达6.34%和9.19%;基于原位红外测试方法,分析了力学性能增强的机制,认为季戊四醇丙烯醛树脂老化过程中的后固化行为是引起力学性能增强的主要原因。     

在线红外法研究季戊四醇丙烯醛树脂的预聚反应动力学

采用在线红外法研究了季戊四醇丙烯醛树脂的预聚反应动力学,在反应温度为338.15,348.15 K和358.15 K及催化剂硫酸二乙酯酸(DES)的用量为2%和4%时,监测反应体系中官能团=CH_2浓度的变化,计算得出了该聚合反应的动力学方程,并对固化产物的力学性能进行了研究。结果表明:该反应为二级反应,但该反应初期和后期的表观反应速率、反应活化能相差很大,当DES用量为2%时,反应初期和后期的活化能分别为36.5 kJ·mol~(-1)和49.6.kJ·mol~(-1);当DES用量为4%时,反应初期和后期的活化能分别为61.0 k J·mol~(-1)和69.1 kJ·mol~(-1);DES用量为2%和4%时,DES的用量对固化产物的力学性能影响不明显;反应温度对固化产物的力学性能有显著影响,当DES的用量为2%和4%时,出现在338.15 K时的最大抗拉强度分别为41.99 MPa和41.17 MPa,出现在358.15 K时的最大断裂延伸率分别为8.47%和7.27%。     

热老化对TATB基高聚物粘结炸药力学性能的影响

对某TATB基高聚粘结炸药(PBX)进行了55～75℃加速老化试验,并对老化前后的样品进行了不同温度下压缩性能、拉伸性能和弯曲蠕变实验,用扫描电子显微镜对老化前后炸药高温拉伸断口形貌进行了观察。结果表明:长期高温贮存后,TATB基高聚物粘结炸药晶体与粘合剂仍具有良好的粘合界面,其模量、破坏强度、破坏应变和稳态蠕变速率等力学性能指标均未发生明显的变化。     

季戊四醇丙烯醛树脂体系固化动力学及流变特性

采用动态差示扫描量热法(DSC)对季戊四醇丙烯醛树脂体系的非等温固化反应动力学进行了研究。通过Kissinger方程和Crane方程对DSC数据进行了分析,得到固化反应的平均表观活化能为14.32kJ·mol-1,指前因子3.84×103 K,反应级数0.95,建立了该树脂体系的固化动力学模型,发现体系在10,15,20℃·min-1和30℃·min-1升温速率下的固化度分别为0.9503,0.9147,0.8871,0.8695,表明固化反应速率越慢,所得产物的固化度越高。采用粘度实验研究了季戊四醇丙烯醛树脂体系在341,347,353K和359K下固化过程的流变特性,并获得了该树脂体系的粘度模型。     

加速老化对炸药件安全性的影响研究

为了解老化对PBX-6炸药件安全性的影响,分别开展了温度75℃、100 d和65℃、180 d的加速老化试验.对加速老化前后的炸药件,进行了热爆炸试验、火烧试验和跌落试验,对比分析了试验数据,结果表明,老化炸药柱的热爆炸延滞期缩短,热安全性降低;老化炸药件的烤燃时间缩短,烤燃温度降低,爆燃后对炸药外壳的破坏程度更大,热...     

浇注PBX炸药的准静态压缩力学性能

利用材料实验机进行了PBX-1炸药准静态压缩实验,获得PBX-1炸药真应力——应变曲线和表观应力——应变曲线,分析了应变速率和温度对炸药力学性能的影响。结果表明:与表观应力——应变曲线相比,真应力——应变曲线所测的抗压强度值下降了0.09MPa,屈服应变也降低了0.8%,ε=7%时压缩模量降低了1.0MPa。PBX-1炸药的抗压强度随着应变速率增加而增高,随温度的增高而降低;屈服应变并没有随应变速率和温度发生变化。PBX-1炸药在71℃固化75d内,抗压强度没有随时间降低。     

JB-9014炸药加速老化模拟研究

为了解老化对JB-9014炸药爆轰性能的影响,分析了JB-9014炸药加速老化的机理和效应。由JB-9014炸药在升温速率分别为5 K／min、10 K/min、20 K／min的热重曲线,用Ozawa公式和反应深度计算JB-9014炸药的热分解活化能、指前因子,机理函数和动力学方程。根据推导的动力学方程计算了JB-9014炸药在70℃、75℃加速老化过程中不同反应深度的密度、组成和生成热。进而通过VLWR爆轰程序计算JB-9014炸药的爆轰参数。研究结果表明,JB-9014炸药经过加速老化后,当密度减少时,爆速和爆压均有所降低。     

湿热老化环境对环氧树脂性能影响研究

研究环氧树脂在80℃、RH 90%湿热老化环境中吸湿性能、力学性能和动态热力学性能随老化时间的变化。环氧树脂的吸湿行为符合Fick第二定律,平衡吸湿量为5.15%,水分在复合材料中的扩散系数约为1.65×10-6 mm2/s;树脂的力学性能下降趋势与吸湿率的增加趋势相对应;树脂的湿热老化机理主要是水分子的扩散及湿热对材料的塑化作用,没有明显的后固化和物理老化作用。     

国内炸药老化及寿命评估的进展和评述

为了解决准确评价常规弹药的贮存寿命问题,分析和总结了国内对炸药寿命的评估方法.对国内目前使用的数理统计法、自然老化与加速老化法、数值计算法这 3 种方法的优缺点进行比较分析,并对国内外炸药寿命研究方面的进展进行对比,指出了当前研究的不足及将来炸药寿命评估的难点和发展方向.该分析结果可为评估弹药的寿命提供一定的参考.     

离子液体[BMIM][PF_6]对季戊四醇丙烯醛树脂的增塑性能影响

利用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM][PF_6])作为季戊四醇丙烯醛树脂(123树脂)的增塑剂,研究了[BMIM][PF_6]含量为0~10%条件下其对123树脂增塑性能的影响。分别采用万能试验机和动态力学分析仪(DMA)研究了[BMIM][PF_6]对123树脂固化物综合力学性能的影响。结果表明,BMIM][PF_6]能提高123树脂预聚体的流动性,效果优于邻苯二甲酸二乙酯(DEP),加入10%的[BMIM][PF_6]能将123树脂预聚体50℃粘度降至185mPa·s。[BMIM][PF_6]含量越多123树脂固化物的断裂延伸率越大、拉伸强度越小,加入10%的[BMIM][PF_6]的123树脂固化物的断裂延伸率和拉伸强度分别为14.2%和38.2MPa。123树脂固化物的玻璃化温度随[BMIM][PF_6]含量增加而降低,韧性随[BMIM][PF_6]含量增加而增加。     

RDX基浇铸PBX的老化性能

采用-55~71℃温度循环老化试验,研究了RDX基浇铸高聚物粘结炸药(PBX)老化时,随时间的外观变化、结构完整性、质量/体积变化率、机械感度、力学性能及发射安全性。进行了65,75,85,95℃老化试验和老化样扫描电镜(SEM)及动态力学分析(DMA)的研究。结果表明,25个温度循环后,PBX炸药装药内部无可见裂纹和气孔,结构完整性未发生变化,质量/体积变化率小于1%,撞击感度增加到16%,在锤重400 kg和落高3 m的撞击条件下,未发生爆炸,PBX的抗压强度增加、压缩率下降,力学性能显著劣化。65℃恒温老化252 d后,抗压强度增加47.5%,压缩率下降9.8%。随老化时间延长,β松弛的动态力学损耗峰值(tanδ)降低,网络交联程度提高,与填料之间的结合更为紧密,显示后固化交联反应是力学性能劣化的原因之一。     

加速老化对RDX基压装PBX炸药性能的影响

为研究聚丁二烯橡胶(BR)粘结剂在老化过程中对黑索今(RDX)基压装高聚物粘结炸药(PBX)性能的影响,采用71℃高温加速老化试验,测试了老化前后药柱的质量、体积、真空安定性、力学性能和机械感度,利用扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)观察了炸药微观结构、元素含量和化学环境的变化情况。结果表明,经过高温长贮后,药柱体积和质量的变化率都小于1%,未见裂纹等明显缺陷;抗压强度增加74%,抗拉强度增加117%,撞击感度从8%降至4%,摩擦感度从18%降至8%;高温老化过程中炸药的安定性没有发生明显的变化。分析认为,在加速老化过程中,由于碳碳双键的不稳定性,药柱中的BR粘结剂发生氧化交联反应,使交联度提高,并受热软化、铺展,分布均匀化,使包覆和粘结效果增强,从而提高了炸药的力学性能并降低了机械感度。     

加速老化时炸药柱内部温度场的数值模拟

通过理论分析和模拟计算考察了加速老化过程中炸药热分解效应对试验炸药柱内部温度场的影响。理论分析表明影响炸药柱内部温度场的因素主要有炸药种类、试验环境温度和炸药柱尺寸。采用有限元分析软件ANSYS分析了5种高能炸药(RDX,TATB,Tetryl,HMX,PETN)在不同条件下的内部温度场。结果显示:炸药种类是决定影响效果的关键因素,试验环境温度为110℃时,Ф20 mm×20 mm的RDX和PETN炸药柱温度偏差分别达到2.59℃和1.19℃。而其余3种炸药温度偏差不明显。PETN,RDX应合理控制试验环境温度和炸药柱尺寸以减小试验过程的温度偏差。     

温湿度变化对NEPE推进剂力学性能的影响分析

NEPE推进剂的失效机理可为某新型发动机设计和寿命预估提供理论支持.为深入研究该推进剂在湿热环境中的力学性能变化,进行了高温湿加速老化试验,并借助双因素方差分析方法考查温、湿度对最大抗拉强度(σm)的影响程度.结果表明高温湿环境使NEPE推进剂的σm急剧减小;温、湿度对σm有显著影响;温、湿度耦合在老化前期对σm有明显影响,在老化后期作用变弱对σm没有显著影响.     

基于步进应力加速老化试验的橡胶老化寿命预测方法

目前常用的橡胶老化寿命预测方法为恒定应力加速老化试验法,存在试验效率低下的问题。为提高试验效率,提出了一种新的步进应力加速老化试验法。对步进应力加速老化试验法的试验方法、试验效率、等效试验样本换算及统计分析等核心问题进行了深入研究,建立了完整的步进应力加速老化试验理论体系,并利用试验数据进行了验证。研究结果表明,步进应力加速老化试验法在不降低寿命预测精度的前提下,可大幅提高试验效率,在橡胶老化寿命预测领域具有较大的应用价值。