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⁃０５
ＤＯＩ：１０．７６７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２７９３．２０２０．０３．００４
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔＴＭＸＤＩｉｎＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ
ＬＩＳｈｕａｎｇ１，２，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；ＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ
０㊀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］㊂
ＴＭＸＤＩ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
５８２
①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㊂
ＴＭＸＤＩ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㊂
１㊀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ＧＪＢ１３２７Ａ ２００３，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ＧＪＢ６１７Ａ ２００３；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㊂
１．２㊀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㊂
１．３㊀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‘ＧＪＢ
７７０Ｂ ２００５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‘ＧＪＢ７７０Ｂ ２００５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９０ｄ㊂
２㊀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Ｔａｂｌｅ１㊀ＥｆｆｅｃｔｏｆｃｕｒｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｆｉｌｍｓｗｉｔｈＴＭＸＤＩａｓｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔ
ＮｕｍｂｅｒＲｔσｍ／ＭＰａεｂ／％
１０．８００．６２１１７６．５
２０．８５０．７３６３０．０
３０．９００．８０３４３．４
４０．９５０．９０２５１．９
５１．０００．８１１９４．３２．２㊀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
６８２
２０２０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
Ｔａｂｌｅ２㊀Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ
Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
Ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ／％
ＨＴＰＢ
７．２ＴＭＸＤＩ
０．５Ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ
３．２Ｏｃｔｙｌｉｃｆｅｒｒｏｃｅｎｅ０．７Ｂｏｎｄｉｎｇａｇｅｎｔ，ｅｔｃ．
０．４
ＡＰ６９．５Ａｌ
１８．５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／ｈ１
３
５
７
９
η／（Ｐａ㊃ｓ）
ＴＭＸＤＩ３９４．６
３７９．３４４４．２５８８．５６８６．０ＴＤＩ
７１９．４１０４４．３１４４２．８
２．３㊀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
Ｔａｂｌｅ４㊀ＭｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｗｉｔｈＴＭＸＤＩａｓｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ＭｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｕｒｉｎｇｔｉｍｅａｔ７０ħ（２０ħ，１００ｍｍ／ｍｉｎ）５ｄ
σｍ／ＭＰａεｍ／％εｂ／％７ｄ
σｍ／ＭＰａεｍ／％εｂ／％９ｄ
σｍ／ＭＰａεｍ／％εｂ／％０．３７
６６．７７５．２
０．６４
６２．０６５．８
０．９７
５８．３６１．５
㊀㊀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
７８２ ２０２０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
Ｔａｂｌｅ５㊀ＭｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｗｉｔｈＴＭＸＤＩａｓｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔ
Ｎｕｍｂｅｒ
ＭｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＨＴＰＢｐｒｏｐｅｌｌａｎｔａｆｔｅｒｃｕｒｉｎｇｆｏｒ７ｄａｔ５０ħ２０ħ，１００ｍｍ／ｍｉｎ
σｍ／ＭＰａεｍ／％εｂ／％
７０ħ，２ｍｍ／ｍｉｎ
σｍ／ＭＰａεｍ／％εｂ／％
－４０ħ，１００ｍｍ／ｍｉｎ
σｍ／ＭＰａεｍ／％εｂ／％
１０．９４６３．１６９．００．５６５６．５５８．０２．５８７４．８８９．５
２１．０３６０．０６６．００．６５６３．７６５．３２．４５６６．７８１．５２．４㊀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
Ｔａｂｌｅ６㊀Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ
Ｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔ
Ｂｕｒｎｉｎｇｒａｔｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ／（ｍｍ／ｓ）
３．９ＭＰａ６．８６ＭＰａ７．５ＭＰａ９ＭＰａ
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
ｅｘｐｏｎｅｎｔ
ＴＤＩ９．４４１１．２０１２．０４１３．２９０．３７ＴＭＸＤＩ９．４９１１．４９１１．９１１２．８９０．３６２．５㊀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
Ｔａｂｌｅ７㊀Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄａｇｉｎｇｔｅｓｔｏｆｔｈｅｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｗｉｔｈ
ＴＭＸＤＩａｓｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔａｔ７０ħ
Ａｇｉｎｇ
ｔｉｍｅ／ｄ
ＴＭＸＤＩ
σｍ／ＭＰａεｍ／％εｂ／％
ＴＤＩ
σｍ／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
８８２
２０２０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．Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆＴＭＸＤＩｓｙｎｔｈｅｓｉｓ［Ｃ］／／ＰａｐｅｒｓＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅ
１７ｔｈＡｎｎｕａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｆＣｈｉｎａＰｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅＩｎｄｕｓｔｒｙＡｓ⁃
ｓｏｃｉａｔｉｏｎ．２０１４：１８４⁃１８９．
［３］㊀ＧｌａｕｓｅｒＡ，ＡｎｄｒｅｗｓＭ．ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＨＴＰＢｂｉｎｄｅｒｓｆｏｒｌｏｎｇｔｅｒｍｓｕｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙｗｉｔｈｒｅｄｕｃｅｄｔｏｘｉｃｉｔｙ［Ｃ］／／Ａｎｎｕａｌ
ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｆＩＣＴ：ＥｎｅｒｇｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ⁃Ｉｎｓｔｉｔｕｔ
ｆｕｒＣｈｅｍｉｓｃｈｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ．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）
９８２
２０２０年６月李爽，等：固化剂ＴＭＸＤＩ在丁羟推进剂中的应用第３期。