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1、第2期 2000年火炸药学报37X具有双重作用的聚氨酯衬层研究李东林,王吉贵,牛西江(西安近代化学研究所,陕西西安 710065)摘要:论述了聚氨酯衬层与NEPE推进剂及三元乙丙粘接的设计思想,对其配方的性能进行了较为详细的讨论。研制的聚氨酯衬层具有抗迁移能力强,粘接可靠的特点。关键词:聚氨酯;衬层;推进剂中图分类号:V512;TQ560.4文献标识码:A文章编号:100727812(2000)0220037203StudyonthePolyurethaneLinerwithDoubleFunctionsLIDong-lin,WANGJi-gui
2、,NINXi-jiang(Xi'anModernChemistryInstitute,Xi'an710065,China)Abstract:ThepolyurethanelinerusedforbondingtheNEPEpropellantandEPDMinsulationisdesigned.Theliner,whichhasspecialpropertiesofgoodanti2migrationandreliableadhesion,isalsodiscussedinthepaper.Keywords:Polyurethane;Liner
3、;Propellant引 言衬层的主要作用之一是粘接推进剂与绝热层,达到控制推进剂装药按照设计进行燃烧的目的。因此,衬层与推进剂的粘接问题事关发动机工作成败的关键。由于粘接失败导致发动机点火失败,甚至造成发动机爆炸的事例比比皆是。正因为粘接性能对发动机的结构完整性和工作可靠性影响较大,所以对于如何提高衬层与推进剂及绝热层这一薄弱界面的粘接问题,是目前国内外装药工作者共同关心的焦点问题之一。三元乙丙是一种性能较为优异的绝热层材料,但由于其极性小、表面能低而难以粘接;NEPE推进剂中硝酸酯含量较大,因此向衬层及绝热层中有迁移问题,故研究的衬层不仅要
4、求[1～3]具有优异的粘接性能,而且还要具有耐硝酸酯迁移的能力。1 衬层研制粘接模型设计众所周知,粘接是靠粘接界面相互紧密接触,由界面分子间的范德华力、氢键、化学键及其它物理作用将粘接系统连成统一的整体。EPDM绝热层是由EPDM胶、酚醛树脂、白碳黑等组成;NEPE推进剂的粘结剂含有N—100及PEG或NC,所以在绝热层及推进剂中均含有羟基。为了使二者能够形成良好的粘接,认为采用跨越界面的化学粘接是行之有效、能保证粘接质量的主要措施之一。为此,选用一种固化后仍含有残余反应基团的聚合模体作为衬层。而这些残余反应基团是在制造衬层时,反应组分按照非化学
5、计量平衡配合引入的,它们是连接EPDM绝热层与推进剂的桥梁。根据这样的设想,[4～6]认为选用双组分的聚氨酯粘结剂作为衬层材料是较为理想的。同时,采用在衬层上抛撒球药,使之一半嵌入衬层,一半嵌入推进剂中,使衬层既参与了与绝热层及推进剂的化学反应,形成化学粘接,又可利用球药嵌入推进剂中,在推进剂固化过程中,推进剂中的增塑剂迁移到球药中使球药溶胀,结果使球药象锚一样牢固地嵌入到推进剂中。这样设计的粘接模式,可对界面粘接形成双重保险,极大地提高了粘接的可靠性。同时采用高交联度的聚氨酯也可有效的防止硝酸酯的迁移;利用反应活性较低的聚氨酯预聚体使反应速度降
6、低,有效防止了衬层在存放过程中与空气中的水分发生反应。X收文日期:1999-09-15©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net38火炸药学报2000年2 实验内容1)粘接剪切样品的制备与测试。制备模式:①钢öEPDMö衬层öEPDMö钢;②钢öEPDMö推进剂ö衬层öEPDMö钢。其尺寸及测试方法按航天部标准QJ2038.2-91执行。2)粘接扯离样品的制备与测试。制备模式同①,其尺寸及测试方法按航天部
7、标准QJ2038.1-91执行。3)相容性。衬层与推进剂的相容性测试按QJB772-89-202执行。3 实验结果与讨论经过大量的筛选试验研究对比,并考虑到衬层的制造工艺,最终选择出复合聚醚型的聚氨酯衬层配方,代号为C26。考虑到篇幅,本文主要围绕C26衬层进行讨论。3.1 衬层本体的力学性能将C26衬层浇注成2±0.2mm厚的试片,50℃固化七天后,用切具将其加工成宽4mm的标准哑铃状试样,测其力学性能,其结果见表1。表1C26衬层的力学性能表2C26衬层与NEPE推进剂相容性分析结果测试温度ö℃强度öMPa延伸率ö%扬氏摸量öMPa样品名称T
8、mö℃EökJ·mol-1$Tmö℃$EöEöà204.431647.2NEPE172.50132.24---4010.52476.4N
