高溫條件下HTPB推進(jìn)劑藥柱老化研究

曹亮+于曉輝+徐波+杜向輝+左艷輝+高勝臣

摘 要：針對復(fù)合固體推進(jìn)劑的老化問題，探討了復(fù)合固體推進(jìn)劑的老化機(jī)理及老化的主要 影響因素。以某型復(fù)合固體推進(jìn)劑藥柱為研究對象，開展了高溫加速老化試驗(yàn)。通過研究HTPB 推進(jìn)劑在高溫加速老化條件下的貯存性能，得到了各種貯存性能隨老化時(shí)間的變化規(guī)律，分析了 高溫加速條件下HTPB推進(jìn)劑的老化機(jī)理，預(yù)估了該HTPB推進(jìn)劑藥柱的壽命。

關(guān)鍵詞：復(fù)合固體推進(jìn)劑；加速老化；老化機(jī)理；壽命預(yù)估

中圖分類號：V435 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-5048（2014）03-0040-04

ResearchonGrainAgingofHTPBPropellantsunder theHighTemperatureCondition

CAOLiang1，YUXiaohui1，XUBo2，DUXianghui1，ZUOYanhui1，GAOShengchen1

（1.AeronauticalMilitaryRepresentativeOfficeofNavalinLuoyang，Luoyang471009，China； 2.Unit91467ofPLA，Jiaozhou266311，China）

Abstract：Fortheproblemofthecompositesolidpropellantaging，theagingmechanismandthe mainaginginfluencingfactorsofthecompositesolidpropellantarediscussed.Basedonacertaincompos itesolidpropellantgrain，acceleratedagingexperimentinhightemperatureconditionaresetup.Byre searchingthestoragestabilityofHTPBpropellantunderthehightemperatureandacceleratedagingcondi tions，thechangingruleofallstoragestabilityfollowingtheagingtimeisgotten，andtheagingmechanism ofHTPBpropellantinhightemperatureandacceleratedagingconditionsisanalysed，thelifeofHTPB propellantgrainisestimated.

Keywords：compositesolidpropellant；acceleratedaging；agingmechanism；lifeestimate

0 引 言

復(fù)合固體推進(jìn)劑是固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的能源， 通常人們都希望固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)具有較長的貯存 壽命，并能準(zhǔn)確預(yù)估它，因此固體推進(jìn)劑的老化備 受重視[1]，固體推進(jìn)劑的老化現(xiàn)象是一種自然現(xiàn) 象，雖然不能做到絕對防止推進(jìn)劑的老化，但是可 以通過研究固體推進(jìn)劑的老化性能，逐步認(rèn)識和掌握固體推進(jìn)劑的老化規(guī)律，采取有效的防老化 措施，延緩其老化速度，以增加推進(jìn)劑的貯存壽 命。

國內(nèi)外在推進(jìn)劑老化性能方面都做了大量研 究工作[2-8]。固體推進(jìn)劑在貯存期間發(fā)生的性能變 化主要是由藥柱老化引起的，因而對固體推進(jìn)劑 藥柱老化進(jìn)行研究能有效預(yù)估藥柱的使用壽命[9]。

本文通過研究HTPB推進(jìn)劑在高溫加速老化 條件下的貯存性能，得到了各種貯存性能隨老化 時(shí)間的變化規(guī)律，分析了該條件下HTPB推進(jìn)劑的 老化機(jī)理，并預(yù)估了該推進(jìn)劑藥柱的壽命。

1 HTPB推進(jìn)劑的老化機(jī)理

不同類型推進(jìn)劑老化機(jī)理各不相同，這既取 決于氧化劑的種類及其熱分解和水解，也取決于 粘合劑的分子結(jié)構(gòu)、固化劑種類、固化溫度和時(shí) 間、環(huán)境溫度、濕度等。

HTPB推進(jìn)劑的老化機(jī)理主要為粘合劑體系的 后固化、氧化交聯(lián)和降解斷鏈。

后固化的結(jié)果是使推進(jìn)劑交聯(lián)密度增加，強(qiáng) 度、模量上升，伸長率下降。

氧化交聯(lián)是聚丁二烯系統(tǒng)重要的化學(xué)老化反 應(yīng)，就聚丁二烯推進(jìn)劑而言，公認(rèn)的老化機(jī)理是該 類聚合物雙鍵部位的氧化交聯(lián)。氧化交聯(lián)的結(jié)果 是使強(qiáng)度、模量上升，伸長率下降。

推進(jìn)劑中降解斷鏈?zhǔn)且环N常見現(xiàn)象，它與固 化系統(tǒng)和環(huán)境因素均有關(guān)系，降解斷鏈能導(dǎo)致強(qiáng) 度、模量下降，伸長率上升。

2 復(fù)合固體推進(jìn)劑老化的主要影響因素

引起復(fù)合固體推進(jìn)劑老化的主要因素分為推 進(jìn)劑的內(nèi)部因素和外部因素。

2.1 內(nèi)部因素

內(nèi)部因素主要有：粘合劑高聚物結(jié)構(gòu)特征、氧 化劑和其他組分的影響。

粘合劑高聚物結(jié)構(gòu)的影響主要包括三個(gè)方面： 化學(xué)結(jié)構(gòu)、鏈結(jié)構(gòu)、物理結(jié)構(gòu)。

氧化劑作為推進(jìn)劑的主要成分，對固體推進(jìn) 劑的老化性能有顯著影響。

除了粘合劑和氧化劑外，推進(jìn)劑的其他組分， 諸如固化劑種類、增塑劑和燃速催化劑種類與含 量、稀釋劑種類與含量等，對其老化性能也有影 響。

2.2 外部因素

影響推進(jìn)劑老化的外部因素主要有溫度、濕 度、受力狀態(tài)和表面效應(yīng)等，其中最主要的影響因 素是溫度和濕度。

固體推進(jìn)劑藥柱在加速老化過程中，必然要 經(jīng)受環(huán)境溫度的作用。高溫加速老化試驗(yàn)表明，溫 度越高，性能變化越嚴(yán)重，即老化速率越大。

濕度也能導(dǎo)致固體推進(jìn)劑貯存期間性能降低， 賀南昌[10]研究了貯存濕度對HTPB推進(jìn)劑老化性 能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HTPB推進(jìn)劑在約60%的相 對濕度下暴露10天以上時(shí)，推進(jìn)劑力學(xué)性能出現(xiàn) 嚴(yán)重惡化。

3 高溫加速老化試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果endprint

3.1 試驗(yàn)原材料準(zhǔn)備及性能測試

本文研究涉及的固體推進(jìn)劑為HTPB推進(jìn)劑， 推進(jìn)劑用小方坯規(guī)格：120mm×30mm×220mm。

將方坯分別置于40℃，50℃，60℃，70℃， 80℃五個(gè)烘箱內(nèi)，進(jìn)行了加速老化試驗(yàn)。試驗(yàn)參 考標(biāo)準(zhǔn)GJB770B-2005《火藥試驗(yàn)方法》、QJ2328A 《復(fù)合固體推進(jìn)劑高溫加速老化試驗(yàn)方法》。

（1）常溫力學(xué)性能測試

定期取試樣，將其置于干燥器中，自然冷卻一 天，待應(yīng)力釋放后，進(jìn)行常溫力學(xué)性能測試。測試 參考標(biāo)準(zhǔn)QJ924《復(fù)合固體推進(jìn)劑單向拉伸試驗(yàn)方 法》，測試條件：（+23±2）℃，拉速100mm/min。

（2）推進(jìn)劑表面形貌觀察

對推進(jìn)劑切面或試件的拉伸斷面采用電子顯 微鏡進(jìn)行觀察。

3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

（1）推進(jìn)劑常溫力學(xué)性能隨貯存老化時(shí)間的 變化

推進(jìn)劑高溫加速老化過程中常溫力學(xué)性能試 驗(yàn)結(jié)果見圖1。

（2）固體填料/粘合劑基體微觀形貌隨老化時(shí) 間變化情況

未經(jīng)過加速老化和80℃下經(jīng)過156天加速老化的HTPB推進(jìn)劑斷口掃描電鏡圖，以及末經(jīng)加速 老化和80℃下經(jīng)過225天加速老化的ATPB推進(jìn) 劑切面掃描電鏡圖分別如圖2和圖3所示。

4 高溫加速條件下HTPB推進(jìn)劑的老化 性能

4.1 HTPB推進(jìn)劑加速老化過程中的宏觀力學(xué)

性能

（1）推進(jìn)劑加速老化過程中的最大抗拉強(qiáng)度 的變化規(guī)律

如圖1所示，HTPB推進(jìn)劑最大抗拉強(qiáng)度隨著老化時(shí)間的延長基本上呈現(xiàn)降低、增加、降低、增 加、降低的變化趨勢。在老化初期，由于降解斷 鏈，最大抗拉強(qiáng)度呈降低的趨勢；隨著老化時(shí)間的 延長，由于后固化反應(yīng)，最大抗拉強(qiáng)度開始增加； 老化中期，后固化已經(jīng)完全，由于降解斷鏈作用， 最大抗拉強(qiáng)度開始降低；老化中后期，最大抗拉強(qiáng) 度又開始增加，表明HTPB推進(jìn)劑氧化交聯(lián)作用強(qiáng) 于降解斷鏈作用；老化后期，由于降解斷鏈作用， 最大抗拉強(qiáng)度有所降低。

總的來說，在推進(jìn)劑加速老化的全過程中，降 解斷鏈和氧化交聯(lián)作用基本上同時(shí)存在。在整個(gè) 老化時(shí)間內(nèi)，最大抗拉強(qiáng)度變化速率基本上為正 值，表明氧化交聯(lián)作用強(qiáng)于降解斷鏈作用。

（2）推進(jìn)加速老化過程中最大伸長率的變化 規(guī)律

如圖1所示，最大伸長率整體上呈降低的趨 勢，溫度越高，最大伸長率變化百分率越大。老化 初期，最大伸長率基本上呈降低趨勢，存在后固化 反應(yīng)；老化中期，最大伸長率變化平緩，這是由于 氧化交聯(lián)和后固化基本處于平衡；老化后期，溫度 越高，相同老化時(shí)間最大伸長率越低。

最大伸長率整體上呈降低的趨勢，表明氧化 交聯(lián)占主導(dǎo)地位。溫度越高，后固化、降解斷鏈和 氧化交聯(lián)反應(yīng)越顯著，同時(shí)由于推進(jìn)劑的氧化交 聯(lián)作用強(qiáng)于降解斷鏈作用，導(dǎo)致最大伸長率越低。

4.2 HTPB推進(jìn)劑加速老化過程中固體填料/粘

合劑基體微觀形貌的變化規(guī)律

如圖2所示，80℃下經(jīng)過156天加速老化的 HTPB推進(jìn)劑斷口粘合劑基體與固體填料界面清 晰，填料已發(fā)生脫粘，說明界面粘結(jié)性不良，而沒 有經(jīng)過加速老化的推進(jìn)劑基體與固體填料界面模 糊，固體填料與粘合劑粘結(jié)較好，無明顯“脫濕” 現(xiàn)象。

如圖3所示，80℃下經(jīng)過225天加速老化的推 進(jìn)劑，其固體填料與粘合劑的粘結(jié)變差，部分固體 填料與粘合劑體系已發(fā)生明顯“脫濕”，而未經(jīng)過 加速老化的推進(jìn)劑固體填料與粘合劑的粘結(jié)情況 良好。

5 HTPB推進(jìn)劑藥柱的壽命預(yù)估

5.1 壽命預(yù)估方法

關(guān)于復(fù)合固體推進(jìn)劑的壽命預(yù)估，國內(nèi)外已 有大量研究[11-14]，本文主要根據(jù)QJ2328A《復(fù)合 固體推進(jìn)劑高溫加速老化試驗(yàn)方法》對已有數(shù)據(jù)開 展計(jì)算，對該HTPB推進(jìn)劑藥柱的壽命進(jìn)行預(yù)估。

5.2 計(jì)算方法步驟

按QJ2328A附錄A公式（A.1）進(jìn)行回歸分析， 求得各溫度下最大伸長率隨時(shí)間變化的回歸方程 以及溫度與性能變化速率常數(shù)相關(guān)的回歸方程，結(jié)果見表1～2。

由于配方各老化試驗(yàn)溫度下的εm，0都接近單 向拉伸性能的初始值，故把初始值定為εm，0，定εm =40%為性能指標(biāo)下限。

（1）在HTPB推進(jìn)劑加速老化過程中，最大抗 拉強(qiáng)度隨著老化時(shí)間的延長呈降低、增加、降低、 增加、降低的變化趨勢，最大伸長率整體上呈降低 的趨勢，符合丁羥推進(jìn)劑的老化機(jī)理；

（2）通過HTPB推進(jìn)劑加速老化的掃描電鏡 圖可以看出，部分固體填料與粘合劑體系已發(fā)生 明顯“脫濕”，表明HTPB推進(jìn)劑在加速老化過程 中存在老化損傷；

（3）在現(xiàn)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)的條件下對該型固體推 進(jìn)劑貯存壽命的預(yù)估結(jié)論為17年。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭培根，劉培諒，張仁.固體推進(jìn)劑性能及原理[M]. 長沙：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，1987.

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[14]謝麗寬，邢耀國.超期貯存發(fā)動(dòng)機(jī)固體推進(jìn)劑能量特 性試驗(yàn)研究[J].海軍航空工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，20 （1）：153-156.endprint

3.1 試驗(yàn)原材料準(zhǔn)備及性能測試

本文研究涉及的固體推進(jìn)劑為HTPB推進(jìn)劑， 推進(jìn)劑用小方坯規(guī)格：120mm×30mm×220mm。

將方坯分別置于40℃，50℃，60℃，70℃， 80℃五個(gè)烘箱內(nèi)，進(jìn)行了加速老化試驗(yàn)。試驗(yàn)參 考標(biāo)準(zhǔn)GJB770B-2005《火藥試驗(yàn)方法》、QJ2328A 《復(fù)合固體推進(jìn)劑高溫加速老化試驗(yàn)方法》。

（1）常溫力學(xué)性能測試

定期取試樣，將其置于干燥器中，自然冷卻一 天，待應(yīng)力釋放后，進(jìn)行常溫力學(xué)性能測試。測試 參考標(biāo)準(zhǔn)QJ924《復(fù)合固體推進(jìn)劑單向拉伸試驗(yàn)方 法》，測試條件：（+23±2）℃，拉速100mm/min。

（2）推進(jìn)劑表面形貌觀察

對推進(jìn)劑切面或試件的拉伸斷面采用電子顯 微鏡進(jìn)行觀察。

3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

（1）推進(jìn)劑常溫力學(xué)性能隨貯存老化時(shí)間的 變化

推進(jìn)劑高溫加速老化過程中常溫力學(xué)性能試 驗(yàn)結(jié)果見圖1。

（2）固體填料/粘合劑基體微觀形貌隨老化時(shí) 間變化情況

未經(jīng)過加速老化和80℃下經(jīng)過156天加速老化的HTPB推進(jìn)劑斷口掃描電鏡圖，以及末經(jīng)加速 老化和80℃下經(jīng)過225天加速老化的ATPB推進(jìn) 劑切面掃描電鏡圖分別如圖2和圖3所示。

4 高溫加速條件下HTPB推進(jìn)劑的老化 性能

4.1 HTPB推進(jìn)劑加速老化過程中的宏觀力學(xué)

性能

（1）推進(jìn)劑加速老化過程中的最大抗拉強(qiáng)度 的變化規(guī)律

如圖1所示，HTPB推進(jìn)劑最大抗拉強(qiáng)度隨著老化時(shí)間的延長基本上呈現(xiàn)降低、增加、降低、增 加、降低的變化趨勢。在老化初期，由于降解斷 鏈，最大抗拉強(qiáng)度呈降低的趨勢；隨著老化時(shí)間的 延長，由于后固化反應(yīng)，最大抗拉強(qiáng)度開始增加； 老化中期，后固化已經(jīng)完全，由于降解斷鏈作用， 最大抗拉強(qiáng)度開始降低；老化中后期，最大抗拉強(qiáng) 度又開始增加，表明HTPB推進(jìn)劑氧化交聯(lián)作用強(qiáng) 于降解斷鏈作用；老化后期，由于降解斷鏈作用， 最大抗拉強(qiáng)度有所降低。

總的來說，在推進(jìn)劑加速老化的全過程中，降 解斷鏈和氧化交聯(lián)作用基本上同時(shí)存在。在整個(gè) 老化時(shí)間內(nèi)，最大抗拉強(qiáng)度變化速率基本上為正 值，表明氧化交聯(lián)作用強(qiáng)于降解斷鏈作用。

（2）推進(jìn)加速老化過程中最大伸長率的變化 規(guī)律

如圖1所示，最大伸長率整體上呈降低的趨 勢，溫度越高，最大伸長率變化百分率越大。老化 初期，最大伸長率基本上呈降低趨勢，存在后固化 反應(yīng)；老化中期，最大伸長率變化平緩，這是由于 氧化交聯(lián)和后固化基本處于平衡；老化后期，溫度 越高，相同老化時(shí)間最大伸長率越低。

最大伸長率整體上呈降低的趨勢，表明氧化 交聯(lián)占主導(dǎo)地位。溫度越高，后固化、降解斷鏈和 氧化交聯(lián)反應(yīng)越顯著，同時(shí)由于推進(jìn)劑的氧化交 聯(lián)作用強(qiáng)于降解斷鏈作用，導(dǎo)致最大伸長率越低。

4.2 HTPB推進(jìn)劑加速老化過程中固體填料/粘

合劑基體微觀形貌的變化規(guī)律

如圖2所示，80℃下經(jīng)過156天加速老化的 HTPB推進(jìn)劑斷口粘合劑基體與固體填料界面清 晰，填料已發(fā)生脫粘，說明界面粘結(jié)性不良，而沒 有經(jīng)過加速老化的推進(jìn)劑基體與固體填料界面模 糊，固體填料與粘合劑粘結(jié)較好，無明顯“脫濕” 現(xiàn)象。

如圖3所示，80℃下經(jīng)過225天加速老化的推 進(jìn)劑，其固體填料與粘合劑的粘結(jié)變差，部分固體 填料與粘合劑體系已發(fā)生明顯“脫濕”，而未經(jīng)過 加速老化的推進(jìn)劑固體填料與粘合劑的粘結(jié)情況 良好。

5 HTPB推進(jìn)劑藥柱的壽命預(yù)估

5.1 壽命預(yù)估方法

關(guān)于復(fù)合固體推進(jìn)劑的壽命預(yù)估，國內(nèi)外已 有大量研究[11-14]，本文主要根據(jù)QJ2328A《復(fù)合 固體推進(jìn)劑高溫加速老化試驗(yàn)方法》對已有數(shù)據(jù)開 展計(jì)算，對該HTPB推進(jìn)劑藥柱的壽命進(jìn)行預(yù)估。

5.2 計(jì)算方法步驟

按QJ2328A附錄A公式（A.1）進(jìn)行回歸分析， 求得各溫度下最大伸長率隨時(shí)間變化的回歸方程 以及溫度與性能變化速率常數(shù)相關(guān)的回歸方程，結(jié)果見表1～2。

由于配方各老化試驗(yàn)溫度下的εm，0都接近單 向拉伸性能的初始值，故把初始值定為εm，0，定εm =40%為性能指標(biāo)下限。

（1）在HTPB推進(jìn)劑加速老化過程中，最大抗 拉強(qiáng)度隨著老化時(shí)間的延長呈降低、增加、降低、 增加、降低的變化趨勢，最大伸長率整體上呈降低 的趨勢，符合丁羥推進(jìn)劑的老化機(jī)理；

（2）通過HTPB推進(jìn)劑加速老化的掃描電鏡 圖可以看出，部分固體填料與粘合劑體系已發(fā)生 明顯“脫濕”，表明HTPB推進(jìn)劑在加速老化過程 中存在老化損傷；

（3）在現(xiàn)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)的條件下對該型固體推 進(jìn)劑貯存壽命的預(yù)估結(jié)論為17年。

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[13]王春華，彭網(wǎng)大，翁武軍，等.固體推進(jìn)劑貯存壽命 預(yù)估方法[J].火炸藥，1997（3）：34-37.

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3.1 試驗(yàn)原材料準(zhǔn)備及性能測試

本文研究涉及的固體推進(jìn)劑為HTPB推進(jìn)劑， 推進(jìn)劑用小方坯規(guī)格：120mm×30mm×220mm。

將方坯分別置于40℃，50℃，60℃，70℃， 80℃五個(gè)烘箱內(nèi)，進(jìn)行了加速老化試驗(yàn)。試驗(yàn)參 考標(biāo)準(zhǔn)GJB770B-2005《火藥試驗(yàn)方法》、QJ2328A 《復(fù)合固體推進(jìn)劑高溫加速老化試驗(yàn)方法》。

（1）常溫力學(xué)性能測試

定期取試樣，將其置于干燥器中，自然冷卻一 天，待應(yīng)力釋放后，進(jìn)行常溫力學(xué)性能測試。測試 參考標(biāo)準(zhǔn)QJ924《復(fù)合固體推進(jìn)劑單向拉伸試驗(yàn)方 法》，測試條件：（+23±2）℃，拉速100mm/min。

（2）推進(jìn)劑表面形貌觀察

對推進(jìn)劑切面或試件的拉伸斷面采用電子顯 微鏡進(jìn)行觀察。

3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

（1）推進(jìn)劑常溫力學(xué)性能隨貯存老化時(shí)間的 變化

推進(jìn)劑高溫加速老化過程中常溫力學(xué)性能試 驗(yàn)結(jié)果見圖1。

（2）固體填料/粘合劑基體微觀形貌隨老化時(shí) 間變化情況

未經(jīng)過加速老化和80℃下經(jīng)過156天加速老化的HTPB推進(jìn)劑斷口掃描電鏡圖，以及末經(jīng)加速 老化和80℃下經(jīng)過225天加速老化的ATPB推進(jìn) 劑切面掃描電鏡圖分別如圖2和圖3所示。

4 高溫加速條件下HTPB推進(jìn)劑的老化 性能

4.1 HTPB推進(jìn)劑加速老化過程中的宏觀力學(xué)

性能

（1）推進(jìn)劑加速老化過程中的最大抗拉強(qiáng)度 的變化規(guī)律

如圖1所示，HTPB推進(jìn)劑最大抗拉強(qiáng)度隨著老化時(shí)間的延長基本上呈現(xiàn)降低、增加、降低、增 加、降低的變化趨勢。在老化初期，由于降解斷 鏈，最大抗拉強(qiáng)度呈降低的趨勢；隨著老化時(shí)間的 延長，由于后固化反應(yīng)，最大抗拉強(qiáng)度開始增加； 老化中期，后固化已經(jīng)完全，由于降解斷鏈作用， 最大抗拉強(qiáng)度開始降低；老化中后期，最大抗拉強(qiáng) 度又開始增加，表明HTPB推進(jìn)劑氧化交聯(lián)作用強(qiáng) 于降解斷鏈作用；老化后期，由于降解斷鏈作用， 最大抗拉強(qiáng)度有所降低。

總的來說，在推進(jìn)劑加速老化的全過程中，降 解斷鏈和氧化交聯(lián)作用基本上同時(shí)存在。在整個(gè) 老化時(shí)間內(nèi)，最大抗拉強(qiáng)度變化速率基本上為正 值，表明氧化交聯(lián)作用強(qiáng)于降解斷鏈作用。

（2）推進(jìn)加速老化過程中最大伸長率的變化 規(guī)律

如圖1所示，最大伸長率整體上呈降低的趨 勢，溫度越高，最大伸長率變化百分率越大。老化 初期，最大伸長率基本上呈降低趨勢，存在后固化 反應(yīng)；老化中期，最大伸長率變化平緩，這是由于 氧化交聯(lián)和后固化基本處于平衡；老化后期，溫度 越高，相同老化時(shí)間最大伸長率越低。

最大伸長率整體上呈降低的趨勢，表明氧化 交聯(lián)占主導(dǎo)地位。溫度越高，后固化、降解斷鏈和 氧化交聯(lián)反應(yīng)越顯著，同時(shí)由于推進(jìn)劑的氧化交 聯(lián)作用強(qiáng)于降解斷鏈作用，導(dǎo)致最大伸長率越低。

4.2 HTPB推進(jìn)劑加速老化過程中固體填料/粘

合劑基體微觀形貌的變化規(guī)律

如圖2所示，80℃下經(jīng)過156天加速老化的 HTPB推進(jìn)劑斷口粘合劑基體與固體填料界面清 晰，填料已發(fā)生脫粘，說明界面粘結(jié)性不良，而沒 有經(jīng)過加速老化的推進(jìn)劑基體與固體填料界面模 糊，固體填料與粘合劑粘結(jié)較好，無明顯“脫濕” 現(xiàn)象。

如圖3所示，80℃下經(jīng)過225天加速老化的推 進(jìn)劑，其固體填料與粘合劑的粘結(jié)變差，部分固體 填料與粘合劑體系已發(fā)生明顯“脫濕”，而未經(jīng)過 加速老化的推進(jìn)劑固體填料與粘合劑的粘結(jié)情況 良好。

5 HTPB推進(jìn)劑藥柱的壽命預(yù)估

5.1 壽命預(yù)估方法

關(guān)于復(fù)合固體推進(jìn)劑的壽命預(yù)估，國內(nèi)外已 有大量研究[11-14]，本文主要根據(jù)QJ2328A《復(fù)合 固體推進(jìn)劑高溫加速老化試驗(yàn)方法》對已有數(shù)據(jù)開 展計(jì)算，對該HTPB推進(jìn)劑藥柱的壽命進(jìn)行預(yù)估。

5.2 計(jì)算方法步驟

按QJ2328A附錄A公式（A.1）進(jìn)行回歸分析， 求得各溫度下最大伸長率隨時(shí)間變化的回歸方程 以及溫度與性能變化速率常數(shù)相關(guān)的回歸方程，結(jié)果見表1～2。

由于配方各老化試驗(yàn)溫度下的εm，0都接近單 向拉伸性能的初始值，故把初始值定為εm，0，定εm =40%為性能指標(biāo)下限。

（1）在HTPB推進(jìn)劑加速老化過程中，最大抗 拉強(qiáng)度隨著老化時(shí)間的延長呈降低、增加、降低、 增加、降低的變化趨勢，最大伸長率整體上呈降低 的趨勢，符合丁羥推進(jìn)劑的老化機(jī)理；

（2）通過HTPB推進(jìn)劑加速老化的掃描電鏡 圖可以看出，部分固體填料與粘合劑體系已發(fā)生 明顯“脫濕”，表明HTPB推進(jìn)劑在加速老化過程 中存在老化損傷；

（3）在現(xiàn)有試驗(yàn)數(shù)據(jù)的條件下對該型固體推 進(jìn)劑貯存壽命的預(yù)估結(jié)論為17年。

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