丁羟推进剂结构状态与力学性能的相关性研究评述

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丁羟推进剂微观结构的统计特性分析

ＭＡａｇｂｎＱＩＣｈｎ — ｉｇ，ＡＮＧｎ —ｕ，ＷＵｅ — ｎＸＵＥＪｎＨｏｇｆＷｎｍｉｇ，ｉｇ
（．ｅＳｃｎｔｌｒｇｎｅｉｇＩｓｉｔ，Ｘｉｎ７０２，Ｃｈｎ；１ＴｈｅｏｄＡｒｉｅｙＥｎｉｅｒｎｎｔｕｅｌｔ１０５ａｉａ２ＳａｅＫｅｈｒｔｒｆＯｒ１ｓａｅｉａｉｅｓｔ，Ｃｅｇｕ６０４，ｉａ．ｔｔｙＬａｏａｏｙｏａｅｓ，ＳｃＤｉｈｕｎＵｎｖｒｉｙｈｎｄ１０１Ｃｈｎ）ＡｂｔａｔＩｒｅｏｃａａｔｒｚｈｏｆｒｔｎｏｓｒｃ：ｎｏｄｒｔｈｒｃｅｉｅｔｅｃｎｏｍａｉｆＨＴＰＢｐｏｅｌｎ，ｍｉｒｓｒｃｕｅｆｔｅｐｏｅｌｎｒｂｏｒｐｌｔａｃｏｔｕｔｒｓｏｈｒｐｌｔｗｅｅｏａ
中，固体颗粒模型化为圆形和球形，用基于分子动力学方法的随机颗粒堆积算法分别建立了丁羟推进剂二维将利
和三维微观结构，用ＭｏｔＣｒ并ｎｅａｌ法计算了各相的两点概率函数。结果表明，立的数值微观模型具有各态历 — ｏ方建
（．安第二炮兵工程学院，陕西西安７０２；．川大学口腔疾病研究国家重点实验室，四川成都６０４）１西１０５２四１０１摘要：了表征丁羟推进剂的微观组成，为分别用微Ｃ扫描和数值计算两种方法得到了其微观结构。在数学模型Ｔ

MAPO含量和AP级配对丁羟推进剂力学性能的影响

反使载荷作用下的力学性能下降是由细观损伤所导致的。使力学性能改有所进，而会使粘度增加，用键合剂时，须通过实验确定最佳用量Ｊ必。目前，究者已就ＭＰ研ＡＯ含量和ＡＰ体积分数、配等级
ｔｂｔｎｏｃａｉｌｅａｉｒｆＴＢｐｏｅｌｔｓｄｖｌｅｙｃａ￣ｇａｇｆｉｏａｒｓｏｉｌＯｍｓｓｏｉ１ＩｒｕｉｎｍｅｈｎａｂｈｖｏＰｒｐｌｎｅｅｐｄｂｈｎｎｎｌｏｅｆｍｍｃｏｃｐｃｅｏｃｐｃ．ｔｉｏｃｏＨａｉｏｅｖｗｒａｔａ
为了直观得到拉伸过程中推进剂的细观损伤演化
过程，验采用日立公司生产的带有原位拉伸台的实
￥５０扫描电镜，表１配方所示推进剂的单轴拉伸２７对应用以上简化原则，以配方Ｓ－２为基础，次改Ｐ０依
变级配比例、ＰＭＡＯ含量和颗粒分数，制定了５种简化配方。具体配方如表２所示。ＡＰ总质量分数均为７％。粘合剂体系采用ＴＩ为固化剂，０Ｄ作固化参数均为１０。相对应的粘合剂基体胶片的配方如表３所．２
ＥｆｅｔｆＭＡＰＯｏｔｎｓａｆｃｓｏｃｎｅｔｎｄＡＰｉｅｄｓｒｂｉｎｓｚｉｔｉｕｔｏ
ｏｅｈｎｃｌｂｅａｉｒｏｎｍｃａｉａｈｖｏｆＨＴＰＢｒｐｌａｔｐｏｅｌｎ

某发动机装药丁羟推进剂研制

一
２１１选择燃速催化剂．．
一
般来说在不加燃速催化剂的基础配方的推进剂
般密度ｐ．８ｃ燃速ｕ０ｍ／、 ≥１７ｍ、 ≥１ｍｓ常温抗拉强
燃速为７／左右。ｍｍｓ
度ｃｒｍ￣０８ａ常温延伸率ｓ．ＭＰ、ｍ≥３％。５
２丁羟推进剂研究
下，Ａ细Ｐ含量增加，推进剂药浆工艺性能逐渐恶化，且
ＡＰ粒度级配变化对推进剂药浆的工艺性能影响非常显著。大量试验表明，选取合理ＡＰ粒度级配可明显改
善药浆的工艺性能。
２２１选取Ａ．．Ｐ级配及组合键合剂
大量研究工作表明，响推进剂工艺性能的因素影
研制过程中通过对燃速催化剂如Ｃ碱式铬酸Ｃ（
铜）Ｆ２３氧化铁）＇Ｆ（、ｅ０（、Ｂ二茂铁）行了试验比较，ｒ进
见表１。
２１燃烧性能的研究．获得推进剂燃速高的途径主要有物理和化学两种
表１几种催化剂增速效果及对工艺的影响批号Ｓ一５０
ＴＦ含量Ｂ
％２１５．１２．
Ｕ
ｍｍ／Ｓ１７３．１Ｏ３．１４２．
表３细ＡＰ的不同含量对燃速的影响
批号ＴＦ含量Ｂ
％
细ＡＰ
％
Ｕ
ｍｍ／ｓ
Ｓ一１５Ｓ一１２１
１４１５２．
１７３．１Ｏ２．
Ｓ一１７

提高丁羟推进剂燃速的主要技术途径

提高丁羟推进剂燃速的主要技术途径一、介绍丁羟推进剂是一种应用广泛的推进剂，用于火箭发动机和导弹发动机。

其燃速的提高可以显著改善推进剂的性能，提高火箭的推力和运载能力，因此研究如何提高丁羟推进剂的燃速具有重要意义。

本文将从化学成分、晶体结构、添加剂等方面，探讨提高丁羟推进剂燃速的主要技术途径。

二、优化化学成分1. 选择合适的氧化剂丁羟推进剂的主要成分是丁羟和硝酸铵。

其中硝酸铵作为氧化剂，对燃速起着至关重要的作用。

优化化学成分可以选择更活泼的氧化剂，如高氯酸铵或硝酸铵与过氧化铵混合物，以提高燃速。

2. 调整燃烧阿伦尼尼在丁羟推进剂燃烧时，燃烧阿伦尼尼也会影响燃速。

通过调整燃烧阿伦尼尼的组成，如改变丁羟和硝酸铵的比例，可以优化燃烧性能，提高燃速。

三、改进晶体结构1. 精细化晶体形态丁羟推进剂的晶体结构对燃速有着重要影响。

通过控制结晶速率、结晶条件和晶粒大小，可以精细化晶体形态，提高燃速。

2. 合成掺杂晶体在晶体结构中引入掺杂离子，如钛、铁等，可以节能催化剂的形成，改善燃速性能。

四、添加剂1. 添加氧化剂在丁羟推进剂中添加一定量的氧化剂，如硝化丙烯、二氧化锰等，可以提高燃速。

2. 添加促进剂在丁羟推进剂中添加适量的促进剂，如二硝基苯、铁氰化钾等，可以提高燃速。

五、其他技术途径1. 燃速测定与评价建立完善的燃速测定和评价体系，能够准确反映丁羟推进剂燃速性能，为技术改进提供有效参考。

2. 良好的工艺控制丁羟推进剂的工艺控制对燃速性能具有重要影响，因此需要建立并严格执行质量控制体系，确保产品质量稳定，以提高燃速。

六、结语通过优化化学成分、改进晶体结构、添加剂等技术途径，可以有效提高丁羟推进剂的燃速。

这些技术途径为推进剂行业技术改进和产品性能提升提供了重要的研究方向，具有重要实践价值。

希望未来能够有更多的研究工作在此方面取得更多的成果，为推进剂行业发展贡献力量。

由于丁羟推进剂的燃速对火箭发动机和导弹发动机的性能有着决定性的影响，因此提高其燃速成为了火箭推进剂研究领域的热点之一。

丁羟粘合剂体系化学结构与力学性能的相关性

应，系内部化学结构将发生变化，而导致其力学性体从Ｏ引言另在丁羟固体推进剂系统中，丁羟粘合剂体系（简称能发生相应的变化；一类报道则主要论述了丁羟粘，为丁羟粘合剂）仅起到燃烧剂的作用，且是容纳氧合剂交联网络结构与力学性能之间的关系Ｊ认为不而具化剂和金属燃料的弹性母体，本身的粘弹特性和贮丁羟粘合剂在应变不大的情况下，有类似橡胶材料其的高弹性，系的交联网络结构与力学性能密切相关，体存老化性能的优劣对推进剂药柱的力学性能和结构完ｒｈ提整性有着重要影响。老化后的丁羟粘合剂，粘接并可用Ｍａｓ出的将交联聚合物力学性能与网络结其，能力和力学性能大幅下降，得整个固体推进剂体系构相关联的模型Ｊ表征丁羟粘合剂力学性能与交使
Ｌ —ｈｎＪＡｉｎ，ＡＯｕ —ａＷＡＩＸｕｃａｇ，ＩＯＪａＹＪｎｙｎ，ＮＧｉｎＬａｇ（．ＣｌｇｆｓｏａｔｓＮｒｗｓｒｏｔｃｎｃｎｖｒｉ，ｉｎ７０７，ｈｎ；１ｏｅｅｏＡｔｎｕｃ，ｏｔｅｔｎＰｌｅｈｉａＵｉｅｓｙＸｈ１０２Ｃｉａｌｒｉｈｅｙｌｔ２ｏｅｅｏｃｎｅＮｒｗｓｒｏｔｈｉｎｅｉ，ｉｎ７０７，ｈｎ）．Ｃｌｇｆｉｃ．ｏｈｅｔＰｌｅｎａＵｉｒｔｘ，１０２ＣｉａｌＳｅｔｅｎｙｃｃｌｖｓｙａ

扩链剂影响丁羟推进剂力学性能的谱系聚类研究

ｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｃｈａｉｎｅｘｔｅｎｄｅｒｓａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｅｗｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｈａｉｎｅｘｔｅｎｄｅｒ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｅｄｉｇｒｅｅｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄ；ＨＴＰＢ；Ｃｈａｉｎｅｘｔｅｎｄｅｒ；Ｍｅｃｈａｎｉｅａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ
０引言
用扩链剂调节聚氨酯弹性体的力学性能是聚氨酯工业中的一种常用方法，对此业内进行了较深入
ａｎａｌｙｚｅｄｕｓｉｎｇｐｅｄｉｇｒｅｅｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｔｅｇｏｒｉｅｓｏｆｃｈａｉｎｅｘｔｅｎｄｅｒｓｈａｄｒｅｍａｒｋａｂｌｅｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅ
性能扩链剂提供一条有效途径。
关键词：谱系聚类法；ＨＴＰＢ；扩链剂；力学性能
中图分类号：Ｖ５１２文献标志码：Ａ
ＰｅｄｉｇｒｅｅＣｌｕｓｔｅｒｉｎｇＡｎａｌｙｓｉｓＯｉｌＥｆｆｅｃｔｏｆＣｈａｉｎＥｘｔｅｎｄｅｒｓｏｎ

丁羟推进剂贮存老化的动态力学性能

文章编号：６２～９４（０１０ —０８－３１７２２２１）５０９０
ＤｙａｉｅｈａｃｌｏｅｔｆＨＴＰＢｏｌａｔａｔｒＳｏａｅＡｇｎｎｍｃＭｃｎｉａＰｒｐｒｙｏＰｒｐｅｌｎｆｅｔｒｇｉｇ
第８卷
第５期
装备环境工程
ＥＱＵＩＭＥＮＴＥＰＮＶＩＲＯＮＭＥＡＬＥＮＴＮＧＩＥＲＩＮＥＮＧ・８・９
２１年１月０１Ｏ
丁羟推进剂贮存老化的动态力学性能
余淑华，魏小琴
（．１中国兵器工业第五九研究所，重庆４０３；００９
在研究某丁羟推进剂贮存性能的过程中，现发某丁羟推进剂伸长率明显下降，果发动机内装填如
了该推进剂，了验证其是否能够安全通过发动机为
１试验方法
１１贮存试验方法．
将某丁羟推进剂方坯试样先装人一铝塑包装袋
ｒｃｔｐｒｐｅｌｎｏｋｅｏｌａｔｗａｓａｓａｃａｅｌｏｃｌｕｌｔｄ．ＩｓｐｅｃｔｄｔｔＨＴＰＢｒｅｌｎｔｗｏｕｄｎｏｔｃｎｒｔｗａｒｄｉｅｈａｐｏｐｌａｌｈａｇｅｆｏｍｇｅａｔｃｔｔｔｏｇａｓｈｉｈｌｓｉｉｔ：ＤｙｍｉｍｅｈａｃｌｏｐｒｙｔａｃｎａｃｃｎｉａｐｒｅｔｏｆＨＴＰＢｐｒｐｅｌｎａｔｒｔｒｇａｎｏｌａｔｆｅｓｏａｅｇｉｇｗａｉｅｔｇｔｄｓｎｖｓｉａｅｂｙｕｓｎｄｙｍｉｉｇｎａｃｍｅｈｎｉａａｙｓｓｅｈｏｃａｃｓｎｌｉｍｔｄ．ＴｈｅａｉｎａｇａｉｅｓｌｃｍｅｎｗｉｌｇａｉｈｒｑｕｎａｈｏｎｓａｏＬＦｅｒｌｔｏｌｒｐｈｏｆｔｍｄｉｐａｅｔｔｏｒｔｍｏｆｆｅｅｃｙｎｄｔｅｃｈｔｎｔｆＷ

丁羟三组元推进剂的增材制造及性能研究

丁羟三组元推进剂的增材制造及性能研究
孙鑫科;石柯;史钰;罗聪;王鼎程;李伟;任全彬
【期刊名称】《火炸药学报》
【年(卷),期】2024(47)2
【摘要】针对传统浇注成型与直写式3D打印对固体推进剂药浆工艺性能要求相冲突的问题,为实现小型药柱的3D打印,采用添加少量定型助剂(YJ)的方法对丁羟三组元推进剂配方进行改性,对改性前后推进剂的工艺性能、力学性能、燃烧性能和能量性能进行对比分析,并探究了YJ对推进剂性能的影响。

结果表明,改性后的推进剂药浆具备可控挤出和室温堆积的流变特性;YJ的加入使得推进剂在20、70℃下的最大抗拉强度分别降低0.1和0.15 MPa,断裂伸长率分别增加了12.7%和9.9%,表明YJ对其力学性能影响显著;此外,实验及理论计算表明,YJ对推进剂的燃烧性能和能量性能影响甚微,燃速最大降低0.24 mm/s,能量变化幅度均在1%以内;表明定型助剂(YJ)的加入不仅使药浆满足3D打印要求,而且对原始推进剂的整体性能没有显著负面影响。

【总页数】9页(P172-179)
【作者】孙鑫科;石柯;史钰;罗聪;王鼎程;李伟;任全彬
【作者单位】航天化学动力技术重点实验室;湖北航天化学技术研究所;航天动力技术研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TJ55;V512
【相关文献】
1.丁羟三组元固体推进剂燃烧工况下氧化锆热障涂层烧蚀与隔热性能分析
2.温度对某型四组元丁羟推进剂热分解和热安全性能的影响
3.丁羟推进剂老化性能研究——几种防老剂对丁羟推进剂老化性能的影响
4.丁羟四组元复合推进剂燃烧稳定性机理研究综述
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提高丁羟推进剂力学性能的方法及制备的丁羟推进剂[发明专利]

专利名称：提高丁羟推进剂力学性能的方法及制备的丁羟推进剂
专利类型：发明专利
发明人：李爽,贾方娜,胡期伟,刘长宝,刘学,高扬,程迪
申请号：CN201710712419.3
申请日：20170818
公开号：CN107867961A
公开日：
20180403
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种提高丁羟推进剂力学性能的方法及制备的丁羟推进剂，在丁羟推进剂中加入阴离子丁羟胶以替代部分自由基丁羟胶，并加入固化催化剂；所述阴离子丁羟胶是指通过阴离子法合成的二官能度端羟基聚丁二烯。

推进剂各组份的质量百分比含量为：AHTPB1.0%～10.0%；HTPB1.0%～10.0%；固化剂：0.5%～1.5%；氧化剂AP55.0%～85.0%；金属燃料Al粉：5.0%～20%；增塑剂：1.0%～6%；固化催化剂：0.01%~0.1%等；本发明可显著提高推进剂的力学性能，改善推进剂的工艺性能和老化性能，且不影响推进剂的其他性能，可用于满足各类火箭，战略、战术导弹对推进剂力学性能提出的越来越高的要求。

申请人：湖北航天化学技术研究所
地址：441003 湖北省襄阳市156信箱清河路58号
国籍：CN
代理机构：襄阳中天信诚知识产权事务所
代理人：何静月
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固化剂TMXDI在丁羟推进剂中的应用

第４３卷第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀固体火箭技术ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｌｉｄＲｏｃｋｅｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．３２０２０固化剂ＴＭＸＤＩ在丁羟推进剂中的应用①李㊀爽１，２，胡期伟１，２，侯㊀斌１，２，高㊀扬２，张㊀晨２（１．航天化学动力技术重点实验室，襄阳㊀４４１００３；２．湖北航天化学技术研究所，襄阳㊀４４１００３）㊀㊀摘要：为进一步提升丁羟推进剂的各项性能，加快丁羟推进剂原材料的低毒化进程，开展了低毒固化剂四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯（ＴＭＸＤＩ）在丁羟推进剂中的应用研究㊂通过改进混合工艺及新型固化催化剂的组合应用，解决了低毒固化剂ＴＭＸＤＩ在应用过程中出现的工艺性能差㊁固化温度偏高等技术难题㊂并初步探索了以ＴＭＸＤＩ为固化剂的推进剂的力学㊁老化㊁燃烧等性能㊂研究表明，以ＴＭＸＤＩ为固化剂的推进剂力学性能良好，其常温抗拉强度为１．０３ＭＰａ时，其最大伸长率可达６０％，另外以ＴＭＸＤＩ为固化剂的推进剂相比以ＴＤＩ为固化剂的推进剂还具有更好的工艺性能和老化性能，丁羟推进剂性能得到提升㊂关键词：ＴＭＸＤＩ；低毒；固化剂；丁羟推进剂中图分类号：Ｖ５１２㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００６⁃２７９３（２０２０）０３⁃０２８５⁃０５ＤＯＩ：１０．７６７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２７９３．２０２０．０３．００４ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔＴＭＸＤＩｉｎＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌｌａｎｔＬＩＳｈｕａｎｇ１，２，ＨＵＱｉｗｅｉ１，２，ＨＯＵＢｉｎ１，２，ＧＡＯＹａｎｇ２，ＺＨＡＮＧＣｈｅｎ２（１．ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＡｅｒｏｓｐａｃｅＣｈｅｍｉｃａｌＰｏｗｅｒＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｘｉａｎｇｙａｎｇ㊀４４１００３，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｕｂｅｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＣｈｅｍｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉａｎｇｙａｎｇ㊀４４１００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｆｕｒｔｈｅｒｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌｌａｎｔａｎｄａｃｃｅｌｅｒａｔｅｔｈｅｌｏｗｔｏｘｉｃｉｔｙｐｒｏｃｅｓｓｏｆＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌ⁃ｌａｎｔｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌｏｗｔｏｘｉｃｉｔｙｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔＴＭＸＤＩｉｎＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄａｐｐｌｉ⁃ｃａｔｉｏｎｏｆｎｅｗｍｉｘｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｎｅｗｃｕｒｉｎｇｃａｔａｌｙｓｔｓ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｏｆｐｏｏｒｐｒｏｃｅｓｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｈｉｇｈｃｕｒｉｎｇｔｅｍｐｅｒａ⁃ｔｕｒｅｉｎｔｈｅｌｏｗｔｏｘｉｃｉｔｙｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔＴＭＸＤＩｗｅｒｅｓｏｌｖｅｄ．ＴｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｗｉｔｈＴＭＸＤＩａｓｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔ，ｓｕｃｈａｓｍｅｃｈａｎ⁃ｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｇｉｎｇａｎｄｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｗｅｒｅｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙｅｘｐｌｏｒｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｗｉｔｈＴＭＸＤＩａｓｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔｈａｓｆｉｎｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｗｈｅｎｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓ１．０３ＭＰａ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｅｌｏｎｇａｔｉｏｎｃａｎｒｅａｃｈ６０％．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｗｉｔｈＴＭＸＤＩａｓｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔｈａｓｂｅｔｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄａｇｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｙｔｈａｎｔｈｅｐｒｏ⁃ｐｅｌｌａｎｔｗｉｔｈＴＤＩａｓｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔ．ＴｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌｌａｎｔａｒｅｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＴＭＸＤＩ；ｌｏｗｔｏｘｉｃｉｔｙ；ｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔ；ＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ０㊀引言甲苯二异氰酸酯（ＴＤＩ）为国内目前及国外早期丁羟推进剂中普遍采用的固化剂，而ＴＤＩ由于其毒性大㊁蒸气压高㊁适用期短及对水敏感等问题，美国等西方国家早于２０世纪６０年代在推进剂配方中放弃了对其的使用，而采用中等毒性，药浆适用期更长的异佛尔酮二异氰酸酯（ＩＰＤＩ）㊂接着四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯（ＴＭＸＤＩ），由于其更低的毒性㊁更长的适用期及好的力学性能等优点，受到越来越多的关注［１］㊂ＴＭＸＤＩ是一种经美国食品及药物管理局许可，可用于食品包装材料的固化剂，对人体几乎无危害［２］㊂ＴＭＸＤＩ有间位（ｍ⁃）和对位（ｐ⁃）两种异构体：ｍ⁃ＴＭＸＤＩ常温下为无色液体，凝固点－１０ħ；ｐ⁃ＴＭＸＤＩ常温下为白色晶体，熔点７２ħ㊂在推进剂中常温下为液态的间位异构体更方便推进剂的制造，因此本文中提到的ＴＭＸＤＩ均指ｍ⁃ＴＭＸＤＩ㊂ＴＭＸＤＩ的ＮＣＯ基团在与苯环相连的亚甲基上，不与苯环共轭，因此其具有脂肪族和芳香族两者的特点，制得的弹性体具有较高的强度㊁弹５８２①收稿日期：２０１９⁃０８⁃２４；修回日期：２０１９⁃０９⁃０９㊂基金项目：国防科工局关键原材料攻关项目（ＪＰＰＴ⁃１２５⁃ＧＪＧＧ⁃２１）㊂作者简介：李爽（１９８５），男，高级工程师，研究方向为推进剂配方设计㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｉｓｈｕａｎｇ８５１１１１＠１６３．ｃｏｍ性和耐久性㊂与ＮＣＯ基团相连的亚甲基上的氢原子被甲基取代后，提高了耐紫外线老化性和水解稳定性，减弱了氢键的作用，使伸长率增加［２］㊂而由于空间位阻的影响，ＴＭＸＤＩ的反应活性减弱，降低了固化剂对水的敏感性，适用期延长㊂基于这些优点，将ＴＭＸＤＩ应用于推进剂中具有很好的前景㊂ＴＭＸＤＩ目前仅美国Ｃｙｔｅｃ工业等少数公司可进行工业化生产㊂美国陆军部早于２０世纪８０年代就已经开展了ＴＭＸＤＩ在丁羟推进剂中的应用研究［１］，并对比研究了ＩＰＤＩ和ＴＭＸＤＩ在丁羟推进剂的各项性能，结果表明，ＴＭＸＤＩ具有与ＩＰＤＩ相当的力学性能和更优的适应期㊂英国的Ａｎｎｅｔｔｅ等也将ＴＭＸＤＩ作为低毒固化剂应用于丁羟粘合剂中［３］，数据表明，ＴＭＸＤＩ不仅具有更低的蒸气压，还具有更高的最大允许浓度，可见ＴＭＸＤＩ毒性较低㊂Ａｎｎｅｔｔｅ还将ＴＭＸＤＩ与ＩＰＤＩ对比制作了胶片，结果表明，以ＴＭＸＤＩ为固化剂的胶片具有更好的伸长率㊂ＴＭＸＤＩ作为一种性能优良的低毒固化剂，国内目前仅黎明化工研究设计院有限责任公司开展了ＴＭＸＤＩ的合成研究，并综述了ＴＭＸＤＩ在水性聚氨酯中的应用情况［４］，ＴＭＸＤＩ在推进剂中的应用国内尚未见报道㊂为追赶国外推进剂低毒化的进程，进一步提升丁羟推进剂的各项性能，本课题开展了ＴＭＸＤＩ在丁羟推进剂中的应用研究，本文介绍了该研究进展㊂１㊀试验１．１㊀原材料和仪器端羟基聚丁二烯（ＨＴＰＢ），羟值０．４９４ｍｍｏｌ／ｇ，数均相对分子质量Ｍｎ＝４１５０，其他指标符合ＧＪＢ１３２７Ａ２００３，淄博齐龙化工有限公司；ＴＭＸＤＩ，总异氰酸酯含量ȡ９８．０％，黎明化工研究设计院有限责任公司；高氯酸胺（ＡＰ），大连高佳化工有限公司，指标符合ＧＪＢ６１７Ａ２００３；三苯基铋（ＴＰＢ），上海有机所；５Ｌ立式混合机，中国航天科技集团有限公司四院四十二所；高压燃速仪，中国航天科技集团有限公司四院四十二所；Ｉｎｓｔｒｏｎ５５８２型电子万能材料试验机，美国英斯特朗公司；Ｖｉｓｖｏｔｅｓｔｅｒ５５０哈克旋转粘度计，赛默飞世尔科技有限公司㊂１．２㊀以ＴＭＸＤＩ为固化剂丁羟胶片的制备称取０．００４ｇ三苯基铋和２０．００ｇ丁羟胶置于５０ｍＬ洁净烧杯中，按照不同固化参数计算ＴＭＸＤＩ的用量，并用分析天平称准加入，迅速混合均匀㊂在５０ħ下真空除气２ｈ后，倒入聚四氟乙烯模具中，再真空除气１ｈ，后放入５０ħ烘箱固化㊂１．３㊀推进剂样品制备及测试试验用基础配方为典型丁羟三组元中燃速推进剂配方，配方固体含量为８８％㊂按配方设计要求准确称量各组分，采用ＶＫＭ⁃５Ｌ立式混合机混合，推进剂药浆在５０ħ下真空浇注，固化工艺根据固化催化剂的不同选取不同的固化温度和固化时间，后脱模整形，得到推进剂方坯㊂在Ｉｎｓｔｒｏｎ材料试验机上，按照‘ＧＪＢ７７０Ｂ２００５火药试验方法“标准，测试哑铃形胶片及推进剂药条的常㊁高㊁低温单向拉伸力学性能（抗拉强度σｍ，最大伸长率εｍ和断裂伸长率εｂ）㊂在燃速仪上，按照‘ＧＪＢ７７０Ｂ２００５火药试验方法“标准，测试推进剂药条的燃速㊂推进剂老化性能，是将推进剂用铝箔袋密封放入７０ħ烘箱内加速老化，每隔３０ｄ测试推进剂的力学性能，测试到９０ｄ㊂２㊀结果与讨论２．１㊀以ＴＭＸＤＩ为固化剂丁羟胶的胶片力学性能ＴＭＸＤＩ的ＮＣＯ基团在与苯环相连的亚甲基上，不与苯环共轭，再加上空间位阻的影响，使得ＴＭＸＤＩ的反应活性很低㊂文献中报道的常用固化剂的反应活性为ＴＭＸＤＩ＜ＤＤＩ，ＩＰＤＩ＜ＨＭＤＩ＜ＴＤＩ［３，５］㊂在不加固化催化剂时，以ＴＭＸＤＩ为固化剂的丁羟胶片即使在７０ħ条件下固化９ｄ，也无法得到固化情况良好的胶片㊂因此，选用ＴＰＢ为固化催化剂，制作了以ＴＭＸＤＩ为固化剂不同固化参数的丁羟胶胶片，胶片在５０ħ条件下固化５ｄ，所得胶片力学性能如表１所示㊂从表１的数据可看出，以ＴＭＸＤＩ为固化剂的丁羟弹性体随着固化参数提高，强度呈升高趋势，伸长率下降，这与其他固化剂表现出相同的规律㊂但当固化参数过高时胶片的强度和伸长率均下降㊂在以异氰酸酯为固化剂的推进剂中，固化参数是推进剂力学性能控制的重要方面㊂表１㊀固化参数对以ＴＭＸＤＩ为固化剂的胶片力学性能影响Ｔａｂｌｅ１㊀ＥｆｆｅｃｔｏｆｃｕｒｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｆｉｌｍｓｗｉｔｈＴＭＸＤＩａｓｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔＮｕｍｂｅｒＲｔσｍ／ＭＰａεｂ／％１０．８００．６２１１７６．５２０．８５０．７３６３０．０３０．９００．８０３４３．４４０．９５０．９０２５１．９５１．０００．８１１９４．３２．２㊀以ＴＭＸＤＩ为固化剂丁羟推进剂的工艺性能以现有典型型号用８８％固体含量的中燃速推进剂配方（配方组成具体见表２）为基础，以ＴＭＸＤＩ为固化６８２２０２０年６月固体火箭技术第４３卷剂，进行５Ｌ推进剂装药，考察推进剂配方工艺性能㊂表２㊀推进剂的配方组成Ｔａｂｌｅ２㊀ＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎＣｏｍｐｏｎｅｎｔＭａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ／％ＨＴＰＢ７．２ＴＭＸＤＩ０．５Ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ３．２Ｏｃｔｙｌｉｃｆｅｒｒｏｃｅｎｅ０．７Ｂｏｎｄｉｎｇａｇｅｎｔ，ｅｔｃ．０．４ＡＰ６９．５Ａｌ１８．５该配方若以ＴＤＩ为固化剂，则混合㊁浇注㊁固化温度都为５０ħ，推进剂的工艺性能良好㊂若将固化剂由ＴＤＩ换成ＴＭＸＤＩ，且加入固化催化剂ＴＰＢ，推进剂的工艺性能很差，推进剂药浆无流动㊁流平性，无法浇注㊂出现该情况的原因是该配方使用的键合剂为醇胺类化合物，醇胺类化合物和丁羟胶的羟基可吸附在ＡＰ颗粒表面上形成氢键，从而导致推进剂药浆前期出现异常的干混现象［６］，药浆无流动㊁流平性㊂加入异氰酸酯固化剂后，如果异氰酸酯的反应活性较高，可与其中的部分羟基迅速发生氨基甲酸酯反应，使氢键间相互作用减弱，药浆便可逐渐具有良好的流动㊁流平性㊂因此，当以ＴＤＩ为固化剂时，由于ＴＤＩ的反应活性高，能够迅速地破坏ＡＰ表面的氢键所形成的物理网络，所以推进剂的工艺性能良好㊂但当将固化剂ＴＤＩ换成ＴＭＸＤＩ后，由于ＴＭＸＤＩ的反应活性很低，而所加ＴＰＢ为滞后型固化催化剂，不能及时破坏氢键，因此推进剂的工艺性能较差㊂为改善以ＴＭＸＤＩ为固化剂的推进剂的工艺性能，将推进剂的混合温度由５０ħ提高到６０ħ，同时将固化剂的加入时间提前，这样可以在不延长总混合时间的情况下，延长固化剂与羟基的反应时间㊂另外，还加入前期具有良好固化催化效果的固化催化剂ＧＨ⁃６，以提高推进剂前期的反应速率㊂通过以上混合工艺的改进和固化催化剂的使用，解决了以ＴＭＸＤＩ为固化剂的推进剂的工艺问题㊂用哈克粘度计测试了推进剂配方药浆５０ħ下的工艺性能，结果见表３㊂表３中同时还列出了以ＴＤＩ为固化剂的推进剂的工艺性能㊂由表３可知，以ＴＭＸＤＩ为固化剂的丁羟推进剂在５０ħ下保温９ｈ后粘度仅６８６Ｐａ㊃ｓ，而以ＴＤＩ为固化剂的推进剂在５０ħ下保温５ｈ后粘度达到１４４２．８Ｐａ㊃ｓ，由此可见以ＴＭＸＤＩ为固化剂的推进剂的适应期显著长于以ＴＤＩ为固化剂的推进剂，可满足大型发动机装药对工艺性能要求㊂表３㊀推进剂配方的工艺性能Ｔａｂｌｅ３㊀ＰｒｏｃｅｓｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎＴｉｍｅ／ｈ１３５７９η／（Ｐａ㊃ｓ）ＴＭＸＤＩ３９４．６３７９．３４４４．２５８８．５６８６．０ＴＤＩ７１９．４１０４４．３１４４２．８２．３㊀以ＴＭＸＤＩ为固化剂丁羟推进剂的力学性能以ＴＭＸＤＩ为固化剂进行了丁羟推进剂的５Ｌ装药，由于ＴＭＸＤＩ反应较慢，推进剂的硫化温度选为７０ħ，同时加入固化催化剂ＴＰＢ㊂推进剂固化不同时间的常温力学性能如表４所示㊂表４㊀以ＴＭＸＤＩ为固化剂的丁羟推进剂的常温力学性能Ｔａｂｌｅ４㊀ＭｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｗｉｔｈＴＭＸＤＩａｓｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＭｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｕｒｉｎｇｔｉｍｅａｔ７０ħ（２０ħ，１００ｍｍ／ｍｉｎ）５ｄσｍ／ＭＰａεｍ／％εｂ／％７ｄσｍ／ＭＰａεｍ／％εｂ／％９ｄσｍ／ＭＰａεｍ／％εｂ／％０．３７６６．７７５．２０．６４６２．０６５．８０．９７５８．３６１．５㊀㊀从表４数据可看出，以ＴＰＢ为固化催化剂，７０ħ条件下固化７ｄ后推进剂的强度仍显著提高，说明其未达到正硫化点，这种情况会导致生产周期的延长和能源的浪费，且推进剂固化降温后应力过大会影响推进剂的结构完整性㊂当然也要看到以ＴＭＸＤＩ为固化剂的推进剂的力学性能优良，在推进剂强度为０．９７ＭＰａ时，其最大伸长率高达５８．３％㊂针对以ＴＭＸＤＩ为固化剂的推进剂，固化温度较７８２２０２０年６月李爽，等：固化剂ＴＭＸＤＩ在丁羟推进剂中的应用第３期高㊁固化时间较长的问题，进行了更高效固化催化剂的筛选和应用㊂ＧＨ⁃６的使用解决了前期以ＴＭＸＤＩ为固化剂的推进剂的反应活性问题，该固化催化剂对推进剂的工艺性能改善明显，但对推进剂达到正硫化点的时间影响不大㊂于是引入了高效固化催化剂ＧＨ⁃２，并与ＧＨ⁃６配合使用㊂组合固化催化剂的使用不仅解决了推进剂的工艺问题，而且使固化剂的反应活性大大提高，推进剂的固化工艺改善为５０ħ条件下固化７ｄ，与ＴＤＩ的固化工艺一致，所得推进剂的力学性能如表５所示㊂从表５的数据可看出，推进剂的常㊁高㊁低温力学性能优良，完全可满足实际应用的需要㊂表５㊀以ＴＭＸＤＩ为固化剂丁羟推进剂的力学性能Ｔａｂｌｅ５㊀ＭｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｗｉｔｈＴＭＸＤＩａｓｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔＮｕｍｂｅｒＭｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌｌａｎｔａｆｔｅｒｃｕｒｉｎｇｆｏｒ７ｄａｔ５０ħ２０ħ，１００ｍｍ／ｍｉｎσｍ／ＭＰａεｍ／％εｂ／％７０ħ，２ｍｍ／ｍｉｎσｍ／ＭＰａεｍ／％εｂ／％－４０ħ，１００ｍｍ／ｍｉｎσｍ／ＭＰａεｍ／％εｂ／％１０．９４６３．１６９．００．５６５６．５５８．０２．５８７４．８８９．５２１．０３６０．０６６．００．６５６３．７６５．３２．４５６６．７８１．５２．４㊀以ＴＭＸＤＩ为固化剂丁羟推进剂的燃烧性能测试了以ＴＭＸＤＩ为固化剂的丁羟推进剂的燃烧性能，推进剂各压强下的燃速及压强指数如表６所示，表６中同时列出了以ＴＤＩ为固化剂的推进剂的燃速及压强指数㊂从表６可看出，以ＴＭＸＤＩ为固化剂的推进剂的基础燃速与以ＴＤＩ为固化剂的推进剂相当，压强指数也处于同一水平㊂表６㊀推进剂的燃烧性能Ｔａｂｌｅ６㊀ＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌａｎｔＣｕｒｉｎｇａｇｅｎｔＢｕｒｎｉｎｇｒａｔｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅ／（ｍｍ／ｓ）３．９ＭＰａ６．８６ＭＰａ７．５ＭＰａ９ＭＰａＰｒｅｓｓｕｒｅｅｘｐｏｎｅｎｔＴＤＩ９．４４１１．２０１２．０４１３．２９０．３７ＴＭＸＤＩ９．４９１１．４９１１．９１１２．８９０．３６２．５㊀以ＴＭＸＤＩ为固化剂丁羟推进剂的老化性能推进剂中加入固化催化剂往往会导致推进剂后固化及老化性能降低的负面效应，但以ＴＭＸＤＩ为固化剂的丁羟推进剂却不存在该问题㊂以ＴＭＸＤＩ为固化剂的丁羟推进剂在７０ħ条件下的加速老化性能如表７所示，表７中同时列出了以ＴＤＩ为固化剂的推进剂的老化性能㊂从表７可看出，以ＴＭＸＤＩ为固化剂含组合固化催化剂的推进剂在７０ħ加速老化９０ｄ后，推进剂的抗拉强度上升，伸长率降低，这一趋势与以ＴＤＩ为固化剂的推进剂一致㊂但以ＴＭＸＤＩ为固化剂的推进剂加速老化后推进剂最大伸长率的降低幅度显著低于以ＴＤＩ为固化剂的推进剂，可见以ＴＭＸＤＩ为固化剂的推进剂老化性能优于以ＴＤＩ为固化剂的推进剂，为获得长寿命丁羟推进剂提供了有效途径㊂表７㊀以ＴＭＸＤＩ为固化剂的推进剂７０ħ加速老化试验Ｔａｂｌｅ７㊀ＡｃｃｅｌｅｒａｔｅｄａｇｉｎｇｔｅｓｔｏｆｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｗｉｔｈＴＭＸＤＩａｓｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔａｔ７０ħＡｇｉｎｇｔｉｍｅ／ｄＴＭＸＤＩσｍ／ＭＰａεｍ／％εｂ／％ＴＤＩσｍ／ＭＰａεｍ／％εｂ／％０１．１０５９．３６４．７１．０１５１．１５３．７３３０１．２８５５．４５９．２１．１７４２．８４９．０６０１．２８５４．８５８．２１．３３３３．５３７．２９０１．３２４７．１４９．８１．５９３１．４３５．８３㊀结论综上可看出，固化剂ＴＭＸＤＩ在丁羟推进剂中的应用取得了较大的进展：（１）通过优化混合工艺及新型固化催化剂的使用，解决了以ＴＭＸＤＩ为固化剂的丁羟推进剂工艺性能差的难题，且推进剂具有较长的适应期；（２）通过高效固化催化剂的应用，将推进剂的固化温度由７０ħ降到５０ħ，显著降低了生产成本和热应力；（３）以ＴＭＸＤＩ为固化剂的推进剂在加入组合固化催化剂后仍保持良好的抗老化性能，老化性能优于以ＴＤＩ为固化剂的推进剂；（４）以ＴＭＸＤＩ为固化剂的推进剂燃烧性能与以８８２２０２０年６月固体火箭技术第４３卷ＴＤＩ为固化剂的推进剂相当；随着ＴＭＸＤＩ的实际使用，不仅可解决丁羟推进剂中有毒固化剂的使用问题，还可将国内丁羟推进剂的一些性能水平提高到一个新的高度，具有很好的应用前景㊂参考文献：［１］㊀Ｄｕｃｏｔｅ，ＭａｒｊｏｒｉｅＥ．ＴＭＸＤＩ，ｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔｆｏｒｈｙｄｒｏｘｙｌｔｅｒｍｉ⁃ｎａｔｅｄｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｂｉｎｄｅｒｓ［Ｐ］．ＵＳ１９９０，４９１３７５３．［２］㊀常伟林，王建伟，迟俊杰，等．ＴＭＸＤＩ的合成研究进展［Ｃ］／／中国聚氨酯工业协会第十七次年会论文集．２０１４：１８４⁃１８９．ＣＨＡＮＧＷｅｉｌｉｎ，ＷＡＮＧＪｉａｎｗｅｉ，ＣＨＩＪｕｎｊｉｅｅｔａｌ．ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆＴＭＸＤＩｓｙｎｔｈｅｓｉｓ［Ｃ］／／ＰａｐｅｒｓＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅ１７ｔｈＡｎｎｕａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｆＣｈｉｎａＰｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅＩｎｄｕｓｔｒｙＡｓ⁃ｓｏｃｉａｔｉｏｎ．２０１４：１８４⁃１８９．［３］㊀ＧｌａｕｓｅｒＡ，ＡｎｄｒｅｗｓＭ．ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＨＴＰＢｂｉｎｄｅｒｓｆｏｒｌｏｎｇｔｅｒｍｓｕｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙｗｉｔｈｒｅｄｕｃｅｄｔｏｘｉｃｉｔｙ［Ｃ］／／ＡｎｎｕａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｆＩＣＴ：ＥｎｅｒｇｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ⁃ＩｎｓｔｉｔｕｔｆｕｒＣｈｅｍｉｓｃｈｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ．２０１１，４２：９５．［４］㊀叶青萱．ＴＭＸＤＩ在水性聚氨酯中的应用［Ｊ］．化学推进剂与高分子材料，２００５，３（５）：５⁃７．ＹＥＱｉｎｇｘｕａｎ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＴＭＸＤＩｉｎｔｈｅａｑｕｅｏｕｓｐｏｌｙｕｒｅ⁃ｔｈａｎｅｓ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＰｒｏｐｅｌｌａｎｔ＆ＰｏｌｙｍｅｒｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，２００５，３（５）：５⁃７．［５］㊀张景春．固体推进剂化学及工艺学［Ｍ］．长沙：国防科技大学出版社，１９８７：３３⁃３５．［６］㊀ＯｂｅｒｔｈＡＥ，ＢｒｕｅｎｎｅｒＲＳ．Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，ｈａｚｅｒｄｓａｎｄｔｅｓｔｉｎｇ［Ｍ］／／ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙＳｅｒｉｅｓ８８．Ａｍｅｒｉ⁃ｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ：Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ，１９６９：８４⁃１２１．（编辑：刘红利）９８２２０２０年６月李爽，等：固化剂ＴＭＸＤＩ在丁羟推进剂中的应用第３期。

不同取向条件下丁羟复合固体推进剂力学特性探索

第３６卷２０１９年增刊ＡＥＲＯＳＰＡＣＥ　ＳＨＡＮＧＨＡＩ不同取向条件下丁羟复合固体推进剂力学特性探索沈肖胤，万代红，程连潮，吕晓燕（上海航天动力技术研究所，上海２０１１０９）摘　要：采用单轴拉伸、双轴拉伸、三维光学、静态热机械分析（ＴＭＡ）、动态热机械分析（ＤＭＡ）等实验方法，研究了推进剂方坯药不同方向（沿浇注方向和垂直于浇注方向）上物理性能的差异性。

结果表明：推进剂不同取样方向上的物理性能存在一定的差异。

分析认为：在浇注过程中，一方面，受取向力作用的影响，浇注方向高分子链排列更加整齐，另一方面，非球形的固体填料颗粒产生取向，导致浇注方向固体填料颗粒排列更加紧密，空隙更小。

对于推进剂力学性能的研究，应根据实际使用的状态选择相应的取样方向，这样测试获得的数据才更为准确、可靠，对实际使用才更具指导价值。

关键词：单轴拉伸；双轴拉伸；三维光学；动态热机械分析中图分类号：Ｖ　４３５．１２文献标志码：Ａ　ＤＯＩ：１０．１９３２８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００６－１６３０．２０１９．Ｓ１．００３Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｈｙｄｒｏｘｙｌ－Ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ　ＰｏｌｙｂｕｔａｄｉｅｎｅＰｒｏｐｅｌｌａｎｔ　ｗｉｔｈ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｓＳＨＥＮ　Ｘｉａｏｙｉｎ，ＷＡＮ　Ｄａｉｈｏｎｇ，ＣＨＥＮＧ　Ｌｉａｎｃｈａｏ，ＬＹＵ　Ｘｉａｏｙａｎ（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｓｐａｃｅ　Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０１１０９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｓ（ａｌｏｎｇ　ｔｈｅ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｃａｌｌｅｄ　ｔｈｅ　ａｘｉａｌ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｃａｌｌｅｄ　ｔｈｅ　ｒａｄｉｕｓｄｉｒｅｃｔｉｏｎ），ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｕｎｉａｘｉａｌ　ｔｅｎｓｉｏｎ，ｂｉａｘｉａｌ　ｔｅｎｓｉｏｎ，ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｏｐｔｉｃｓ，ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄｄｙｎａｍｉｃ　ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｒｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓａｍｐｌｉｎｇ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｏｎｅ　ｈａｎｄ，ｔｈｅ　ｐｏｌｙｍｅｒ　ｃｈａｉｎ　ｉｓ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　ｆｏｒｃｅ，ｓｏ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｏｌｙｍｅｒｃｈａｉｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｏｕｒｉｎｇ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｏｒｄｅｒｌｙ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｏｔｈｅｒ　ｈａｎｄ，ｔｈｅ　ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｏｎ－ｓｐｈｅｒｉｃａｌ　ｓｏｌｉｄ　ｆｉｌｌｅｒｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｌｅａｄｓ　ｔｏ　ａ　ｍｏｒｅ　ｃｏｍｐａｃｔ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｏｌｉｄ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｏｕｒｉｎｇ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｃｈｏｓｅｎ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｓｏ　ａｓ　ｔｏ　ｏｂｔａｉｎ　ｍｏｒｅ　ｃｏｒｒｅｃｔ　ｄａｔａ，ｗｉｔｈ　ｍｏｒｅ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｖａｌｕｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｉａｘｉａｌ　ｔｅｎｓｉｏｎ；ｂｉａｘｉａｌ　ｔｅｎｓｉｏｎ；ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｏｐｔｉｃｓ；ｄｙｎａｍｉｃ　ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ收稿日期：２０１８－０９－２８；修回日期：２０１８－１２－２７作者简介：沈肖胤（１９８６—），男，工程师，主要研究方向为推进剂热分析和力学性能。

铝／丁羟胶粘接强度的率相关特性研究

铝／丁羟胶粘接强度的率相关特性研究参照试验标准设计了用于测量铝与端羟基聚丁二烯（丁羟胶）粘接强度的单轴拉伸试验，通过变换拉伸速率获得了粘接强度与拉伸速率的关系，随着拉伸速率的增大粘接强度不断升高。

同时进行了丁羟胶片的单轴拉伸试验并获得了200%应变范围内的应力-应变曲线。

结果发现，丁羟胶作为铝板的胶粘剂的粘接强度明显大于丁羟胶片自身的强度，且粘接时丁羟胶的伸长率明显下降。

标签：粘接强度；铝/丁羟胶粘接件；率相关丁羟胶（HTPB）复合推进剂是一种具有高固体颗粒填充比的高能复合材料，研究胶粘剂基体（丁羟胶）与固体颗粒（铝）间的界面粘接状况对于研究复合推进剂的力学性能具有重要意义。

颗粒之间的粘接与单轴拉伸试件之间的粘接在粘接机理上具有一定的相同之处，而且Gyoo-Dong Jung[1，2]等人将胶体与AP平板之间的宏观粘接剥离试验获取的粘接性能参数直接用于细观损伤本构模型中，获得了与试验非常吻合的仿真结果，因此，可以认为基于宏观试验方法对Al颗粒与丁羟胶（HTPB）粘接界面的研究是可行的。

丁羟胶是一种典型的黏超弹性材料，同时具有黏弹特性和超弹特性。

丁羟胶既可以作为一种类似橡胶的胶体，也可以像丁羟推进剂中一样作为胶粘剂。

对于丁羟胶体的黏弹特性和超弹特性[3]的研究已经比较广泛，但是对拉伸速率与粘接强度的关系研究却很少，大多数研究都集中在影响粘接强度的一些物理化学因素上，如被粘表面处理[4]、胶粘剂配方和固化时间[5，6]等。

因此，进行丁羟胶粘接界面强度的率相关研究，揭示粘接强度随拉伸速率的变化规律十分必要。

本文通过拉伸速率的变化，获得了丁羟胶片不同速率的应力—应变曲线和铝/丁羟胶粘接件不同速率的粘接强度，分析了2者的率相关特性，并对丁羟胶作为胶粘剂和作为胶片2种状态下的力学特性进行了比较。

通过数字图像采集系统获得了粘接层变化的显微图片，并结合试验曲线分析了拉伸过程的典型特征。

1 实验试件设计及制备本实验中采用工业用丁羟胶（HTPB），固化剂选择异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），严格按照工业丁羟胶固化过程实施。

丁羟推进剂药浆的浇铸流变性与产品的力学性能

丁羟推进剂药浆的浇铸流变性与产品的力学性能
马和平
【期刊名称】《广东化工》
【年(卷),期】2013(040)010
【摘要】丁羟复合固体推进剂在浇铸制造工艺中,装药表面存在沿浇铸方向上的大分子取向应力场,在装药存储过程中因为应力松弛,高聚物粘结剂和固体组分颗粒之间的粘结力会因此而逐渐减弱,解取向严重时两者间相互会明显脱开,使得推进剂的力学性能明显下降.推进剂装药性能下降到一定程度,延伸率达到开裂最低延伸率(临界值)以下时,环境应力就会从装药表面某些缺陷处(凹陷、划痕等工业条件允许范围的疵点)引发开裂,产生沿浇铸方向(药柱长度方向)排布的裂纹.丁羟复合固体推进剂开裂最低伸长率(临界值)在23％左右.
【总页数】3页(P40-41,44)
【作者】马和平
【作者单位】深圳市赛亚气雾剂有限公司,广东深圳 518110
【正文语种】中文
【中图分类】X
【相关文献】
1.GAP/CL-20基混合炸药药浆的流变性 [J], 卫彦菊;王晶禹;安崇伟;李鹤群
2.团聚硼颗粒表面粗糙度和粒径分布对富燃料推进剂药浆流变性能的影响 [J], 庞维强;樊学忠
3.AP/RDX/HMX对GAP推进剂药浆流变性能的影响 [J], 尹必文;苏冬;鲁国林;李洋;吴京汉
4.HTPE/PCL四组元推进剂药浆的流变性能 [J], 袁申;赵越;罗运军
5.醇胺类助剂对丁羟推进剂药浆流变性能的影响 [J], 鲁国林;王北海
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高密度高强度丁羟推进剂配方及工艺性研究11

3
要高强度、高模量的推进剂药柱。如直径
500mm 、
m
装药量约 500kg 的自由装填式大药柱, 设计者提出
[1~ 3]
为 3~ 4M Pa, 国内一般丁羟推进剂的强度仅能达到 2 ~ 2. 5 M Pa, 而且高强度丁羟推进剂的资料很少。文中针对一种高性能战术弹对丁羟推进剂的要求, 研究出增强型高固体含量、高能量并具有良好工艺性能的丁羟推进剂。
( 1. 西安航天化学动力厂 , 西安 710000; 2. 西北工业大学航天工程学院 , 西安 710072) 摘要 : 介绍了高密度、高强度丁羟推进剂的研制。采用一种被称为 ST R 的活性基增强剂来增强 HT PB 、 T DI 粘合剂体系的固化网络。用不同含量 Cu 、 Cr、 Pb 、 F e 离子进行压强指数调节 , 优化了粒度级配 , 使推进剂具有如下优良特性 : 固体含量 > 89% 、密度达到 1. 84g/ cm 、 20
1
引言
丁羟推进剂广泛用于固体火箭发动机 , 各种发动
机对推进剂的要求也不相同。目前, 战略和战术武器用的发动机多数为丁羟推进剂贴壁浇注式药柱发动机, 它对推进剂的力学性能要求为 20 约 1MP a, 高、低、常温延伸率
m
抗拉强度
m
3
3. 1
粘合剂体系网络结构与老化
粘合剂体系设计由表 1 可知 , 形成推进剂网络结构的粘合剂仅占
m
Tab. 1
组分 H TPB TD I ST R 配比 7. 4
Fundamental f ormulation
T 27 Al Pr G T 0. 5 KZ
( %)

丁羟聚氨酯弹性体结构与力学性能的关系综述

丁羟聚氨酯弹性体结构与力学性能的关系综述
庞爱民;王北海
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】1993()5
【摘要】综述了大量有关丁羟聚氨酯弹性体结构与力学性能关系的主要资料,指出,在丁羟聚氨酯弹性体中存在有微相分离的形态结构,这种结构与其力学性能密切相关。

研究丁羟聚氨酯弹性体结构与力学性能的关系,对进一步提高丁羟推进剂或聚氨酯推进剂的力学性能具有指导意义。

【总页数】6页(P53-58)
【关键词】羟基聚丁二烯;推进剂;力学性质
【作者】庞爱民;王北海
【作者单位】航空航天部42所
【正文语种】中文
【中图分类】V512
【相关文献】
1.填料对丁羟型聚氨酯弹性体力学性能的影响 [J], 孟凡宁;邓春华;于晶;胡少坤;荣丽娟
2.丁羟型聚氨酯弹性体力学性能研究 [J], 孟凡宁;胡开放
3.丁羟聚氨酯弹性体交联网络均匀性与其力学性能之间的关系 [J], 易建军;李勇;陈继明;齐永新;鲁在君;马斌;张耀亨;于晶
4.合成工艺对丁羟聚氨酯弹性体性能的影响 [J], 邓春华;胡少坤;于晶;潘广勤;齐永新
5.MAPO对丁羟聚氨酯弹性体力学性能的影响 [J], 刘学;王北海;丁汝昆
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