含氧杂环丁烷基叠氮粘合剂的可回收固体推进剂研究进展
固体推进剂老化过程影响因素及化学反应机理研究进展
装备环境工程第20卷第10期·64·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2023年10月固体推进剂老化过程影响因素及化学反应机理研究进展霍文龙，谢丽娜，孙雪莹，张婷婷，张健，夏德斌，杨玉林，林凯峰*（哈尔滨工业大学 化工与化学学院，哈尔滨 150001）摘要：基于固体推进剂的贮存老化，以NEPE推进剂和以HTPB推进剂为代表，综述了近年来固体推进剂老化进程中所受的各种影响因素、作用机制及化学反应机理研究进展。
总结了温湿度、应力和环境气氛为代表的外部环境因素，配方性质、组分变化和添加剂等内部影响因素对推进剂老化及贮存失效期限的影响。
分别从微观和宏观角度出发，分析了内外部各种影响因素加速或减缓固体推进剂老化进程的作用机制。
此外，针对黏合剂、氧化剂、防老剂等化学组分，总结了固体推进剂贮存老化期间发生的氧化交联、分解、降解断链等主要化学反应，并分析了各个反应发生的机理及原因。
最后，展望了未来固体推进剂老化影响因素研究的发展趋势，并为今后固体推进剂老化机理及失效模式研究提供了研究思路。
关键词：固体推进剂；老化过程；影响因素；作用机制；化学反应；机理；失效模式中图分类号：V512 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)10-0064-13DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.10.008Affecting Factors and Chemical Reaction Mechanism of CompositeSolid Propellants during the Aging ProcessHUO Wen-long, XIE Li-na, SUN Xue-ying, ZHANG Ting-ting, ZHANG Jian,XIA De-bin, YANG Yu-lin, LIN Kai-feng*(School of Chemistry and Chemical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)ABSTRACT: Based on storage aging of solid propellants, the research progress of various affecting factors, action mode and chemical reaction mechanism on the aging process of solid propellants in recent years is reviewed with NEPE propellants and HTPB propellants as the representatives. The effects of external environmental factors such as temperature and humidity, stress and ambient atmosphere, formula properties, composition changes and additives on propellant aging and storage failure time are summarized. The mechanism of internal and external factors to accelerate or slow down the aging process of solid propellant is analyzed from micro and macro perspectives. In addition, the oxidative crosslinking, decomposition and chain breaking of chemical components such as adhesives, oxidants and antioxidants during propellant aging are summarized, and the mechanism and reasons of each reaction are analyzed. Finally, the future development trend of the research on the affecting factors of solid propellant aging is prospected, and the research routes for the research on the aging mechanism and failure mode of solid pro-pellant in the future are provided.收稿日期：2023-09-14；修订日期：2023-10-14Received：2023-09-14；Revised：2023-10-14引文格式：霍文龙, 谢丽娜, 孙雪莹, 等. 固体推进剂老化过程影响因素及化学反应机理研究进展[J]. 装备环境工程, 2023, 20(10): 64-76. HUO Wen-long, XIE Li-na, SUN Xue-ying, et al. Affecting Factors and Chemical Reaction Mechanism of Composite Solid Propellants during the Aging Process[J]. Equipment Environmental Engineering, 2023, 20(10): 64-76.*通信作者（Corresponding author）第20卷第10期霍文龙，等：固体推进剂老化过程影响因素及化学反应机理研究进展·65·KEY WORDS: solid propellant; aging process; affecting factors;action mode; chemical reaction; mechanism; failure mode固体推进剂是固体火箭发动机的能源材料，它能够在燃烧过程中快速释放出化学能量，同时产生高温气体产物。
固体推进剂
——美国高能ETPE层状发射药及装药研究为电热化学炮的发展提供了有力支持
从上世纪末开始，美国就在为未来武器系统（电热化学炮）研制采用无溶剂法 制造的高能量、高性能拼合式夹层（co-layered）ETPE发射药。该新型发射药采用 高密度含能热塑性弹性体（ETPE）粘合剂，已制成含BAMO-NMMO、增塑剂 （BDNPA/F）和RDX的4种快燃配方（密度为1.6675g/cm3，火药力为1267.17J/g, 火焰温度为3252K）以及含RDX、NQ和BAMO-NMMO的3种慢燃配方（密度在 1.5923～1.6159g/cm3之间，火药力为1022.45或1050.92J/g,火焰温度为2473K或 2543K）。
赫，现有的防空系统几乎无法防御。
——美国推出多种不敏感推进剂
包括： 端羟基聚醚（HTPE）复合推进剂 钝感NEPE推进剂 钝感低特征信号XLDB推进剂 这些推进剂明显改善钝感特性，能量水平和其他性能无显著下降。 美国研制了HTCE/聚醚推进剂和ARC-9131推进剂（5%Al、65%硝胺、PEG、 混合硝酸酯），它们也具有良好的不敏感特性
此外，美国陆军研制的ETPE层状高能发射药引入纳米含能材料，具有高能量 （火药力约为1300J/g）、低毒和不敏感等优势； 法国成功研制出NENA基高能层状发射药； 荷兰采用计算机软件控制，扩大层状发射药的同步挤出规模。
叠氮类含能粘合剂研究进展
起 到粘 合 固定的 作用 ， 身并 不会加 强组 分 的能量 释 本
放。而 “ 含能粘合剂”是指粘合剂不仅能够起到普通
的粘合 剂在火 箭推 进剂 中 的功能 ， 且其 本身 还携 带 而 不 同程 度的 能量单 元 。同传统 粘合 剂相 比，还 由于 这 些含 能粘合剂 的密 度 比较大 ，使得 固体推 进剂 在相 同
・２ ・
舰
船
防
化
２０ 年第 ２期 ０７
Ｇ 。国内外对 其研 究 比较 多 。自上世 纪八十 年代 以 ＡＰ
１２ＧＰ在 推进 剂上 的应 用 ． Ａ 王永 寿利用 套 罩式 药条燃烧 器 取得 了 Ｇ Ｐ Ａ 单体
来 ，美 、日等 国都 在积 极研发 以此 种材料 为粘合 剂 的 推进 剂 。 ＧＡ 粘 合剂 是一种 棕黄 色 的粘 稠液 体 。 Ｐ 因分 子 中 含大量 的叠氮 基 团 ，并 且具有 高 的正生成 热 （ １４ ＋ ５． ６ ｋ／ １ 高密 度 （．ｇｃ ） Ｊｍｏ）和 １ ／ｍ ，有 可能研 制 出高能 、 ３ 安全 的推 进剂 ，故 引起 普遍 重视 。典型 的Ｇ 的主 要 ＡＰ 物理 化 学性质 如表 １ 所示 。 表１典 型 的ＧＡＰ 理 化学性 质 物
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ｏ ｏ ｕ ａ ｏ ｔ ｏ ｚ ｄ ｎ ｒ ｅ ｉ ｉ ｄ ｒ ｎ ｅ ｒｒ ｓ ｅ ｔ ｅ ｐ ｙ ｉａ ｎ ｓｒ ｃ ：Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｈ ｓ ｍｅ ｐ ｐ ｌｒ ｓ ｒｓ ｆ ａ ｉ ｅ ｅ ｅ ｇ ｔ ｂ ｎ ｅ ｓ ａ ｄ ｔ ｉ ｅ ｐ ｃ ｉ ｈ ｓ ｌａ ｄ ｃ ｈ ｖ ｃ
的体 积情 况下可 以携带更 多 的能量 ， 从而 能够取 得更
储氢材料在高能固体火箭推进剂中的应用
储氢材料在高能固体火箭推进剂中的应用杨燕京;赵凤起;仪建华;罗阳【摘要】系统介绍了金属氢化物、金属配位氢化物、金属氮氢化合物以及氨硼烷等储氢材料，在此基础上总结了储氢合金、轻金属氢化物和金属硼氢化合物在高能固体火箭推进剂领域的应用研究进展，指出上述储氢材料能够促进推进剂组分的分解，改善推进剂的燃烧性能并提高推进剂的能量性能；同时分析了各类储氢材料在高能固体推进剂中的应用前景和制约因素，提出金属氢化物和金属配位氢化物是可能应用于高能固体火箭推进剂的储氢材料；同时，需重点关注储氢材料对氧气和水的高敏感性以及与推进剂的相容性差等可能的制约因素。
附参考文献37篇。
%The hydrogen-storage materials including the metal hydrides,metal complex hydrides,metal amides/imides and ammonia borane,were systematically introduced.Based on this,the research progress on the utilization of hydrogen-storage alloys,light metal hydrides and metal borohydrides in high-energy solid rocket propellants was summerized.It is pointed out that the above-metioned hydrogen-storage materials can promote the decomposition of components of propellants,improve its combustion properties and enhance its energy performances.Moreover,the prospects and limitations of applications of all kinds hydrogen-storage materials in high-energy solid rocket propellants were analyzed.It is proposed that metal hydrides and metal complex hydrides are promising candidates as additives in high-energy solid rocket propellant.Much attention should be paid to the possible limitations that hamper the utilization of hydrogen-storage materials in propellants,such as the highsensitivity of hydrogen-storage materials to oxygen and moisture and their potentially poor compatibility with the present propellants,with 37 references.【期刊名称】《火炸药学报》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】7页(P8-14)【关键词】固体推进剂;储氢材料;推进剂燃烧;金属氢化物;金属配位氢化物;金属氮氢化合物;氨硼烷【作者】杨燕京;赵凤起;仪建华;罗阳【作者单位】西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室，陕西西安710065;西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室，陕西西安 710065;西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室，陕西西安 710065;西安近代化学研究所燃烧与爆炸技术重点实验室，陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TJ55;V512引言对于固体推进剂而言，提高能量水平始终是其发展的核心方向，其中，降低燃烧室内燃气的平均分子质量是一种提高推进剂比冲的有效方法。
固体推进剂发展趋势
一、高性能火炸药研究状况
高能量密度材料研究的进展
不敏感含能化合物和添加剂的发展
高性能发射药研究的进展
高性能炸药研究的进展
高性能推进剂研究的进展
――继法国火炸药集团公司采用专有重结晶工艺成功合成出I-RDX之后，澳 大利亚（A级RDX）、英国皇家军械公司（I型RDX）、戴诺诺贝尔公司 （RS-RDX）也都能生产不敏感RDX，美国也成功制备出I-RDX并开展了不 敏感RDX的感度研究； ――德国研究新结晶方法获得不敏感HMX； ――TATB的合成与生产在多个国家得到重视和发展；
――美、英两国联合进行了取代B炸药的研究，并研制出了两个新配方—— PAX-34和OSX-8。 PAX-34是 含DNAN/HMX/NTO/TATB的混合炸药，能量 高于TNT且具有良好的不敏感弹药特性；OSX-8的组成为DNAN、HMX和 NTO，能量与B炸药相当，但冲击波感度低，不敏感弹药性好；二者均不需 要改动现有的生产设备即可完成生产，批产量为1200lb（544.8kg）。 ――美、德发展HMX基压装高性能炸药 美国研制的PAX-3是一种以HMX为基的压装炸药，已完成该炸药的不敏 感弹药和战斗部性能测试试验。 德国Diehl弹药系统公司采用聚硅氧烷溶液包覆HMX或RDX也成功研制 出一种不敏感压装炸药。 ――美国ATK公司研制出含CL-20的高性能浇铸炸药DLE-C038, 并进行了性 能研究和试验。 ——法国研制出了CL-20含量高达90%以上的浇铸PBX炸药，据称是法国能 量水平最高的炸药，安全性也较好。
——德国低温感（LTC）发射药研究获得多项新成果
德国ICT研究院等对低温感（LTC）发射药的研究非常重视，并将 “低温感发射装药技术”研究作为21世纪研究的一个重点。近年来， ICT研究院成功推出了航弹用的一种新型LTC发射药，并对一系列新型 半硝胺LTC发射药配方进行了不敏感性能研究。该发射药由RDX、NC 粘合剂和三元含能增塑剂构成，与常规发射药相比，该发射药具有能量 密度高、火药力高、点火温度高（210~240℃）、化学安定性好、身管 烧蚀性低和温感系数低等特性，尤其适合航炮、坦克炮炮弹使用。
叠氮含能粘结剂的研究进展
展的各种叠氮含 能粘结剂 的制备、 物化 性质及其 在火 药 中 的应 用情 况 。
１ Ｐ ＡＭＭ ｏ 粘 结 剂
３ 氮 甲基 一 一甲基 氧 丁 环 （ ＭＭＯ的含能氧丁环单体 ， 由其形成 的均 聚物 Ｐ ＭＭＯ在室温下为无定形 的液态聚合物。 Ａ Ｐ ＭＭＯ作为推进剂或发射药的含能粘结剂 ， Ａ 具 有 冲击 感 度 低 、 热稳 定 性好 ， 聚叠 氮 缩水 甘 油 比 醚 （ Ｐ 的机枕 『 和低 温力 学性 能好 ［ 李娜 ［ ＧＡ ） 生能 ４ １ 。 ５ 以 １４ ，一丁二 醇 为 引发 剂 ， 以三 氟 化硼 乙醚 （ Ｆ－ Ｂ， Ｃ ｔ 络合 物 为催 化剂 ， Ｃ ２ｌ为溶 剂 ， 阳离 Ｅ： ） 以 ＨＣ 按 子 开 环 聚合 机 理 合 成 Ｐ ＭＭＯ。另 外 ，ＡＭＭＯ Ａ Ｐ 还是制备 聚醚型含能热塑性弹性体粘合剂较 为 理想的一种大分子软段成分的预聚物［ ６ ］ 。
３ Ｐ ＡＭ Ｅｏ 粘 结剂
以 １４ ，一丁二醇为起始剂 、三氟化硼 乙醚络 合物为催化剂 ， 二氯 甲烷为溶剂 ， 阳离 子开环 用 聚合 合 成 出聚 ３ 氮 甲基 一 一乙基 氧杂 环 丁烷 一叠 ３ （Ａ Ｏ）能量适 中， Ｐ ＭＥ ， 热安定性好 ， 机械感度低 ， 与增塑剂 的混溶性与丁羟粘结剂 的相 同， 不仅可 以作为反应性粘结剂 ， 还可以作为含能热塑性弹 性体粘结剂的软链段成分啷 。
吴艳 光 吴 晓青 张 蕾 陈洪伟
（ 中北 大学 太原 ００５ ） ３ ０ １
摘 要
综 述 了几 种 叠 氮 含 能 粘 结 剂 的 制 法 及 其 应 用 情 况 。
关键词
含能粘结剂 ； 发射药 ； 推进剂 ； 氧丁环 ； 均聚物
粘 结剂 是火 药 的重 要 组 成部 分 ， 推 进剂 和 是
MOFs作为固体推进剂的燃烧催化剂和含能添加剂的研究进展
物 的制备 方 法简单 、 产 率高 ， 通 过改 变金 属离 子 以及 有 机 配体 的种类 ， 乃 至合 成所 用溶 剂 的种类 ， 均 可 以灵活
而有 效地 调 节所得 ＭＯＦ ｓ 的晶体结构、 微观 孔 道 结 构
以及 化学 性Βιβλιοθήκη 。 对火 箭武 器 的做 功能力 以及 武 器 的射 程 ； 用 六 硝 基六
（ ＤＮＴ Ｆ ） 、 聚叠 氮缩 水 甘 油 醚 （ Ｇ ＡＰ ） 等 新 型 高 能 量 密
度 材 料替代 传统 材料 是 目前 提高 推进剂 能 量水 平 的主
要 手段 。近年 ， 战争 的 高 科技 化 和武 器 装 备 技 术 水 平
性 就越 高 ； 这 正是 纳米燃 烧催 化 剂 的催 化 活性 高 于普
方 式 可 调 节 其 能 量 性 能 。认 为 ， 设 计 并 合 成 可 用 于 固体 推进 剂燃 烧 的 高 效 ＭＯＦ ｓ 催 化剂 ， 探讨其在推进 剂燃烧过 程中的反应 机理 ，
揭 示 其 含 能 基 团 的成 分 、 结 构 及 与 金 属 离 子 的 配位 方 式 对 含 能 ＭｏＦ ｓ 能量 性 能 的 影 响 等 是 今 后 研 究 重 点 。 关键词 ： 金 属有机框架化合物 （ ＭＯＦ ｓ ） ；固体 推 进 剂 ； 多 相 催 化 ；燃 烧 催 化 剂 ；含 能 添 加 剂
通催 化剂 的主要 原 因 。与 已经 获得 广泛 应用 的沸 石类
的发展 对 固体推 进 剂 的性 能 提 出了 越 来越 高 的要 求 ；
作 为新 型 高性 能 固体 推进 剂 发 展 的 基 石 ， 新 材 料 的研 发 可 为获得 更 高效 的燃烧 催化 能力 和更 高 的能量 密 度
CL-20在推进剂和发射药中的应用
０ ３ ０ ０ ５ １ ）
（ 中北大学化 工与环境 学院 ， 山西 太原
摘要 ： 对Ｃ Ｌ － ２ ０在国内外推进剂 和发射药 中的研究应用进行 了综述 。含 ｃ Ｌ 一 ２ ０的推进 剂虽然感 度
稍高 ， 但有着输 出能量高 、 低特 征信号及燃烧 产物对环境 污染小 等优点 。ｃ Ｌ 一 ２ ０作为低 敏感 、 高能
药 正 向着高 能 、 低易损 发 射 药 的方 向发 展 ， 而Ｃ Ｌ 一 ２ ０ 作 为 低敏感 、 高 能填 充 剂 ， 可用 于 制 造高 能 、 低 敏感 发射 药 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ １ — １ ７
１ ５ Ｎ・ ｓ ／ ｋ ｇ ， 特 征速 度降 低 了 ２ ２ ｍ ／ ｓ ， 产 物 中的 ＨＣ １
衡 为 一１ ０ ． ９ ５ ％， 标 准生 成焓 约 ９ ０ ０ ｋ Ｊ ／ ｋ ｇ ， 能量 输 出
比 ＨＭＸ（ 奥 克托今 ） 高 １ ０ ％ 一１ ５ ％…。 世 界 各 国对 Ｃ Ｌ － ２ ０在 推进 剂和发 射药 中的应 用
谢 五喜 等 用 Ｃ Ｌ － ２ ０部 分 替 代 Ｂ Ａ ＭＯ ／ Ｔ Ｈ Ｆ推
进剂 中 的 Ｈ ＭＸ、 Ａ Ｐ 、 铝粉 ， 对 推 进 剂 的 能量 特性 和
做 了大量研 究 。研究 表 明 ， 在 推进剂 发展过 程 中 ， 黏 合 剂 的种类 及 改进是 其 发 展 的关 键 之一 。Ｃ Ｌ － ２ ０与 不 同黏合 剂所 组成 的 推进剂 有着较 高 的 比冲。 由于 Ｃ Ｌ － ２ ０结构 中不 含 卤素 ， 因 而燃 烧 产物 呈 现 较 小 的
征信 号及 其他综 合性 能之 问 的矛盾 。
含能材料的合成及其性能研究
含能材料的合成及其性能研究含能材料是一种可燃性材料，也是军事和民用领域的重要材料之一。
由于其高能密度、适中的氧化还原能力和较好的耐受能力，含能材料被广泛用于火箭推进剂、炸药和烟火等领域。
为了不断提高其性能，目前已在该领域中开展了大量的研究工作。
一、含能材料的合成方法1. 溶液法溶液法是含能材料的一种制备方法，常用于制备含氮或含氮含氧化合物。
这种方法通常涉及混合适量的反应底物，并在适当的反应条件下进行控制。
溶液法制备含能材料的优点是成本低、操作简便、反应条件可调控。
然而，需要注意的是，由于该方法需要溶剂，因此需要对溶剂进行脱除，在操作时需要谨慎。
2. 机械法机械法包括球磨法、高能机械球磨法、溅射法等。
该方法与溶液法相比，制备含能材料的成本更高，但其所得材料的纯度和晶体结构要更稳定、一致。
其中，球磨法通常涉及将反应物、催化剂和试剂混合在一起，并以较高的转速轮换进行搅拌，以产生溶剂的剪切力和摩擦力。
高能机械球磨法则通常涉及将反应物在高能量球磨器内进行反应，以产生高能量脉冲电磁场，进而实现化学反应。
二、含能材料的性能评估对于含能材料的性能评估，常用的方法包括热分析法、爆炸性能测试、力学性能测试等。
其中，热分析法可以为含能材料的热行为提供信息，如热降解和燃烧反应等；爆炸性能测试可以为含能材料的爆炸特性提供信息，如爆速、液化效应等；力学性能测试可以为含能材料的力学性能提供信息，如机械强度和耐磨性等。
三、含能材料的应用1. 燃料推进剂含能材料作为燃料推进剂在航空和宇航领域中具有重要作用。
其中，固体火箭燃料推进剂通常涉及含有氧化剂和燃料等物质的混合物。
氧化剂有氟酸铵、过氧化氢、硝酸铵、高氯酸铵等，而常用的燃料则包括铝、前驱体、果糖、羟甲基杂环丁烷等。
2. 炸药含能材料作为炸药用于国防和民用领域中也是不可缺少的。
爆炸物可以分为高性能炸药和低性能炸药。
高性能炸药材料具有较高的能量密度和爆速，包括六元环氮系炸药和亚甲基硝胺炸药等；低性能炸药则包括火药和黑火药等。
叠氮粘合剂推进剂热分解及燃烧性能研究综述
表１ Ｇ Ａ Ｐ 、 Ｂ ＡＭＯ和 ￣ ＿ ＭＭＯ 热分解 性 能对 比
２ 叠 氮 粘 合剂 的热 分 解 口 】
ＧＡ Ｐ热 分解 的 Ｉ Ｏ Ｔ Ａ 曲线 上有 一 主 放热 峰 ， 温
度 范 围为 ： ２ ０ ２～２ ７ ７ ℃， 峰温 为 ２ ４ ７ ℃； Ｔ Ｇ 曲线上 有 一个 两级 的 失重 过 程 ， 第 一 级对 应于 ＤＴ Ａ 测 试 观察 到 的放 热 反 应 ， 约４ ０ ％ 的失 重 发 生在 ２ ０ ２～ ２ ７ ７ ℃ 间 的第 一级 ； 第 二级 在 ２ ７ ７ ℃ 以上 ， 发生 非 常 慢 的气化反 应 ， 投有 热生 成 。 Ｉ Ｊ Ａ ＭＯ 聚台物 的热 分 解 也 由 两步 组成 ： 第一 ， 出 现在 ２ ３ ２ ℃左 右 的放热 峰 质 量迅 速 下降 ； 第二 ，
Ｔ ａ ｂ ． １ Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ＧＡＰ．Ｂ ＡＭ ０ ａ ｎ ｄ Ａ Ｄ
大 体上无 热 释 放 ， 质量 减少 变慢 。在 ７ ７ ℃ 附近 出 现 的少量 吸热 是 由熔 化 引 起 的。而 Ｂ （ ０ 中看不 出 明显 的 放热 ， 仅有与 Ｂ ＡＭＯ 第二 步分 解 近似 的 质量缓 慢 下 降 Ｂ Ｃ Ｍ０是 Ｂ Ａ Ｍ０ 的 原 料 ， Ｂ ＡＭＯ
ＮＣ ／ ＮＧ 推进剂 的燃 烧性 能 对 比。可见 ， Ｇ Ｐ 燃温 Ａ
增 加到 一定数 量 时 ， 燃 速 的下 降 趋 于稳 定 ， 继 续 增 加时， 燃 速 反而 增 加 。燃 速 由 下 降 到 增 加 的转 变
点， 在 ｝ Ｘ含量 ６ ０ ％～７ ０ ％之间 。
压 强指数 与温 度 敏 感 特 性如 图 ２所示 。 温度 敏感 系 数 随 ＨＭＸ 的 添 加 而 急 剧 下 降 ， 接 近 单 一
报废固体推进剂处理技术研究进展
行着多方面的探讨、研究和实践。 １ 预处理技术
无论利用何种方法，将推进剂和发动机壳体有 效、安全分离，是进行处理工作的前提。由于推 进剂固化后与发动机成为一个整体，在利用之前必 须进行预处理，这种预处理技术即分离技术。目前 分离报废推进剂的方法主要有以下几种。 １．１ 液氮切割法
低温切割是通过把液氮加压到 ４００ ＭＰａ，以 ≥ ９００ ｍ／ｓ 的速度从小孔喷嘴喷出，将药块打碎， 该系统包括液氮供应、加压、温度控制、喷嘴、 回收和控制等系统。低温切割是一种非常有前景的 固体推进剂粉碎技术，该技术可安全、环保地粉碎 固体推进剂，在粉碎过程中不会使固体推进剂发 热、燃烧、爆燃或爆炸，而且无废液排放，不会 造成二次污染。粉碎后的固体推进剂粒径范围为 ０．００８￣６．１ ｍｍ，这有利于进行后续的操作，如湿 空气氧化、热水氧化、焚烧或堆肥等。 １．２ 高压溶剂粉碎法
报废推进剂药柱 ＡＰ 的氨溶液 ＋ 铝和不溶的有机物
高压液氨高速注入
过滤分离
加பைடு நூலகம்
压
降
含铝的不溶物 ＡＰ 的氨溶液
IPN技术在推进剂黏合剂体系中的应用研究进展
进剂，多作为战术武器系统的动力能源 。 [33] 其具有 以 下 几 个 特 性 ：① 常 温 具 有 较 好 的 拉 伸 强 度 、剪 切 强度和断裂伸长率；②低温模量大、断裂伸长率小， 不 适 用 于 贴 壁 浇 铸 工 艺 ；③ 高 温 易 变 软 ，强 度 和 模
表 1 反应初期改性预聚体的黏度 Tab.1 Viscosities of modified prepolymers in initial reaction stage
m（HTPB）∶m（PBMA）
黏度（/ Pa·s）
10∶0
>5.00
6∶4
0.55
5∶5
0.28
4∶6
0.13
超 支 化 聚 合 物 具 有 高 度 支 化 结 构 、黏 度 低 、溶 解性好和活性官能团多等特点 ，利 [10-12] 用 IPN 技术将 其与 HTPB 形成互穿网络，能达到增强增韧 HTPB 胶 片的目的。宋雪晶等[13- 首 16] 先合成出脂肪族超支化 聚酯，再利用 IPN 技术将其与 HTPB 基 PU 形成互穿 网络结构。研究表明：当 w（超支化聚酯）=20%（相 对 于 共 混 物 质 量 而 言）时 ，改 性 体 系 的 最 大 拉 伸 强 度（2.3 MPa）提 高 了 3.36 倍 、最 大 断 裂 伸 长 率（1 860%）提高了 3.69 倍。
互穿聚合物网络（IPN）技术是一种新兴聚合物 共混改性技术，利用该技术可将 2 种或 2 种以上聚合 物网络相互贯穿、缠结后形成高分子合金；该高分子 合金具有单一聚合物所不具有的优良综合性能，可 满足人们对材料多样化的需求 。 [2] IPN 技术具有诸 多 优 点 [3- 4]：① 可 显 著 改 善 组 分 间 的 相 容 性 ，使 性 能 差异较大的聚合物形成高稳定性的共混物，从而实 现 了 组 分 之 间 的 功 能 互 补 ，提 高 了 产 品 的 力 学 性 能 ；② 通 过 选 择 合 适 的 组 分 ，可 大 幅 度 降 低 体 系 黏 度 ，从 而 在 改 善 加 工 性 能 的 同 时 提 高 了 力 学 性 能 ， 进而提高了固体填料的含量；③通过交联密度及组 成 比 例 等 调 控 ，可 以 调 节 组 分 间 相 畴 的 大 小（即 相
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含 氧 杂 环 丁 烷 基 叠 氮 粘 合 剂 的 可 回 收 固体 推 进 剂 研 究 进 展 ①
张 勇 ， 爱 英 ， 增 国 张 冯
１０ ８ ） ０ ０ １ （ 京理 工大 学化 工与 材料 学 院 ， 京 北 北
摘 要 ： 述 了 ３ ３’双 叠 氮 甲基 氧 杂 环 丁 烷 （ Ａ 综 ， 一 Ｂ ＭＯ） ３ 叠 氮 甲 ／一 基 ．’ 甲基 氧 杂 环 丁 烷 （ ＭＭＯ） 聚 物 Ｐ ｌ． Ａ ／ ＭＭＯ 的 ３． Ａ 共 ｏｙＢ ＭＯ Ａ 合 成 及 在 含 能 配 方 中的 应 用 和 回 收 研 究 进 展 ， ｏｙＢ ＭＯ ＡＭ— Ｐ ｌ— Ａ ／
１ 引 言
固体 推 进 剂 及 枪 炮 发 射 药 生产 各环 节 中产 生 的 废 料 及 过 期 弹 药 的处 理 是 各 国推 进剂 行 业 所 面 临 的 一 个 棘 手 问题 ３ 。传 统 解决 办 法 是 通 过 一 定 方 法 （ 高 压 如 水 冲刷 ）回 收 部 分 固 体 填 料 （ Ａ 后 ， 余 露 天 焚 如 Ｐ） 其 烧 。此 举 不 但 造 成 巨 大 的 经 济 浪 费 和 环 境 污 染 ， 且 而
１ｎ． ａ ｔ
Ｋｅ ｒ ｓ：ｏｉ ｒｐ ｌ ｎ ；ｔｅ ｏ ｌｓｉ ｌ ｔｍｅ ；ｅ ｏ ｙ ａ — ｙ ｗｏ ｄ ｓ ｌ ｐｏ ｅｌ ｔ ｈ ｒ ｐａ ｔ ｅａ ｏ ｒ ｐ ｘ ｄ ｄ ａ ｍ ｃ ｓ
ｈ ｉ ｅ；ｐｒ ｐ ｌｉ ｇ ｃ ｒ ｅ ｅｓｖ ｏ ｅｌ ｎ ｈａ ｇ
文 中 总 结 了 以 Ｐ ｌ—ＡＭＯ ＡＭＭＯ 为 粘 合 剂 的 可 ｏｙＢ ／
ＭＯ 是 未 来 高 能 、 绿 色”固 体 推 进 剂 及 发 射 药 粘 合 剂 的 最 佳 候 “
选。
受 到 广 泛 重 视 。 其 中 ， ， ＿ 叠 氮 甲 基 氧 杂 环 丁 烷 ３ ３’双 （ ＡＭＯ） ３ 叠 氮 甲基 一 ＿ Ｂ ／ ３，甲基 氧 杂 环 丁 烷 （ ＡＭＭＯ） 共 聚 物 （ ｏ — Ａ ／ ＭＭＯ） Ｐ ｌ Ｂ ＭＯ Ａ ｙ 以其 良好 的 能 量 特 性 、 工 加 性 及 可 溶 剂 回收 性 而 倍 受 关 注 ， 为 克 服 传 统 推 进 剂 成
Ｔａ １ Ｃｏ ｐａ ｉ ｏ ｏ ｂ． ｍ ｒ ｓ ｎ ｆ ＴＰＥ ａｎｄ ｃ ｍ ｉａｌｃ ｏ ｓ １ｎ ｄ ｌ ｔ ｅ ｈｅ ｃ ｒ ｓ ． ｋｅ ｅ ａ ｏｍ ｒ ｉ ｓ
ｇｔ ｒ ｌｔ ｎ ｆ ｏｙＢ ＭＯ Ａ ｅｉ ｆ ｍｕａｉ ｓｏ ｌ— Ａ ／ ＭＭＯ，ｔｅｃｐ ｌｍ ｒ ｆ ｉ（ ， ｃｏ ｏ Ｐ ｈ ｏ ｏｙ ｅ ｓ ３ ｏｂ ３ 一ｚｄ ｍ ｔｙ） ｘｔｎ （ ＡＭＯ）ａｄ３ａｉｅ ｅｈ ｌ 一 ｔｙ Ｏ— ’ａｉｅ ｅｈ １ｏｅａ ｅ Ｂ ｎ －ｚ ｍ ｔｙ一 ｍｅ ｌ Ｘ ｄ ３’ ｈ ｅａｅ Ａ ｔｎ （ ＭＭＯ）， ｓｗ ｌ ａ ｅｒｃ ｖｒ ｆｉｇｅ ｉ ｔ ｆ ｍ ｃｒ ｉ ａ ｅ ｓｔ ｏｅｙｏ ｒ ｄｅ ｓ ｒ ｅｔ ｎ ｌ ｈ ｅ ｎ ｎ ｏ ａ
弹性 体 （ Ｐ 与 化 学 交 联 弹 性 体 的 区别 见 表 ｌ Ｔ Ｅ） 。
表 １ Ｔ Ｅ与 化 学 交联 弹 性 体 的对 比 Ｐ
Ａ ｂ ｔ ａｃ ： ｈ ｒｇｅ ｓ ｉ ｈ ｙ ｔｅ ｉ ａ ｄ ａ ｐｉａｉｎ ｉ ｎ ｒ ｓ ｒ ｔ Ｔ ｅｐ ｏ ｒ ｓ ｎ ｔｅ ｓ ｎｈ ｓｓ ｎ ｐ ｌｃ ｔ ｎ ｅ ｅ— ｏ
ｆ ｍ ｕ ａｉ ｎ ｓ ｓ ｏｒ ｌ ｔｏ ｉ ｕｍｍ ａｉ ｅ ｒ ｚ ｄ． Ｐｏ ｙ ＢＡＭ Ｏ／ＡＭ Ｍ Ｏ ｉ ａ ｅ ｃ ｌｅ ｌ— ｓ ｎ ｘ ｅ ｎｔ
ｂ ｎ ｅ ａ ｄ ｄ ｔ ｆ ｒ ｆ ｔ ｒ ｉ ｈ ｅ ｅ ｇ ，ｒ ｃ ｃ ａ ｌ ｇ ｅ ｎ ｒ ｐ ｌ ｉ ｄ ｒ ｃ ｎ ｉ ａｅ ｏ ｕ ｕ ｅ ｈ ｓ — ｎ ｒ ｙ ｅ ｙ ｌｂ ｅ ｒ ｅ ｐ ｏ ｅ 一
体 （ Ｐ 由软 段 和 硬 段 组 成 ， 热 时 硬 段 成 为 无 定 形 Ｔ Ｅ） 受
态 ， Ｔ Ｅ易 于 和其 它 组 分 混 合 ： 却 时 硬 段 结 晶 ， 使 Ｐ 冷 并
相互 联 结 ， 成 加 热 或 溶 解 可 逆 的物 理 交 联 。 热 塑 性 形
Ｓｈ ｏ ｆＣ ｅ ｃｌ ｎｉｅｒ ｇａｄＭａｅｉ ｃｅｃ ， ｅ ｉｇｌｓ — ｃ ｏｌ ｈ ｍｉ ｇｎ ｅｉ ｎ ｔｒ ｌ ｉｎｅ Ｂ ｉｎ ｔ ｏ ａＥ ｎ ａＳ ｊ ｎｉ ｔｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ｅ ｉｇ １０ ８ ，Ｃ ｉａ ｕｅ ｆ ｃｎ ｌ Ｔ ｏ Ｂ ｉｎ ０ ０ １ ｈｎ ． ｙ ｊ
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固 体 火 箭 技 术
第２ ５卷 第 ３期 文 章 编 号 ：０ ６２ ９ （ ０ ２ ０ ４ ３ 一３ １０ —７ ３ ２ ０ ） ３ ３ Ｉ０ ０
Ｊ ｕ ｎ ｆＳ ｌ ｃ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｏ ｏｉ Ｒｏ ｋ ｔＴ ｃ ｎ ｌ ｇ ｌ ｄ Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ３ ２ ｏ １２ ． ｏ ２
关 键词 ： 固体 推 进 剂 ； 塑 性 弹 性 体 ； 氧 粘 接 剂 ； 射 药 热 环 发
及 发 射 药 生 命 周 期 中 固 有 缺 点 的新 型 “ 色 ” 合 剂 绿 粘
的最 佳 候 选
中图分 的 化 学 交 联 弹 性 体 不 同 ， 塑 性 弹 性 热