交聯(lián)密度測(cè)試方法及其在火炸藥中應(yīng)用的研究進(jìn)展

王芳芳，常　海，張林軍，杜姣姣，王　瓊

(西安近代化學(xué)研究所，陜西 西安 710065)

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交聯(lián)密度測(cè)試方法及其在火炸藥中應(yīng)用的研究進(jìn)展

王芳芳，常海，張林軍，杜姣姣，王瓊

(西安近代化學(xué)研究所，陜西 西安 710065)

摘要：從交聯(lián)密度測(cè)試方法的原理、適用體系及其優(yōu)缺點(diǎn)等方面，介紹了基于橡膠彈性理論的平衡溶脹法、應(yīng)力-應(yīng)變法、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析(DMA)法及核磁共振(NMR)法等4種交聯(lián)密度測(cè)試方法；分析了近年來(lái)交聯(lián)密度測(cè)試方法在火炸藥中最新研究進(jìn)展和存在的問題。提出了今后交聯(lián)密度測(cè)試方法研究的重點(diǎn)為：拓展NMR法和平衡溶脹法在PBX炸藥中的適用性研究；加強(qiáng)NMR法對(duì)火炸藥黏結(jié)劑體系固化、老化過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究；系統(tǒng)研究交聯(lián)密度與力學(xué)性能之間的相關(guān)性關(guān)系。附參考文獻(xiàn)68篇。

關(guān)鍵詞：物理化學(xué)；火炸藥；交聯(lián)密度；平衡溶脹法；應(yīng)力-應(yīng)變法；NMR法；DMA法

引 言

20世紀(jì)50年代初期，隨著固體火箭推進(jìn)劑黏結(jié)劑體系的出現(xiàn)及其在PBX炸藥配方中的推廣使用，使復(fù)合固體推進(jìn)劑和PBX炸藥成為一種連續(xù)相為橡膠態(tài)的聚合物和分散相為填充顆粒的復(fù)合材料[1]。決定此類火炸藥性能的內(nèi)因是其自身的組成和結(jié)構(gòu)，其中結(jié)構(gòu)與性能是最基本的關(guān)系，而黏結(jié)劑作為其結(jié)構(gòu)支撐的骨架，不僅是火炸藥黏彈性的基礎(chǔ)，還是材料力學(xué)性能的決定因素，更是直接影響武器彈藥結(jié)構(gòu)完整性和壽命的關(guān)鍵組分[2-3]。

近年來(lái)，澆注鈍感PBX因其滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)武器彈藥提出的新要求以及在生產(chǎn)、運(yùn)輸、安全等方面的優(yōu)勢(shì)，美國(guó)、歐盟和俄羅斯等軍事強(qiáng)國(guó)對(duì)其研究中已取得一定成果，而我國(guó)在該領(lǐng)域的研究尚有差距[7-8]。為了加快抗高過(guò)載的侵徹彈藥研制工作，PBX炸藥結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能關(guān)系的研究必要性越來(lái)越受到重視[9-15]，但從交聯(lián)密度的角度研究PBX炸藥結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的工作，迄今未見報(bào)道。本文將4種在固體推進(jìn)劑中已經(jīng)應(yīng)用的交聯(lián)密度測(cè)試方法以及其在火炸藥中應(yīng)用的研究進(jìn)展進(jìn)行了歸納和總結(jié)，并展望了未來(lái)的發(fā)展方向。

1交聯(lián)密度測(cè)試方法

交聯(lián)密度測(cè)試方法有平衡溶脹法[16-18]、應(yīng)力-應(yīng)變法[19]、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析(DMA)法[20-21]、流變法[22]等，隨著分析理論和分析儀器的進(jìn)步，一些新手段已被用來(lái)測(cè)定交聯(lián)密度，如核磁共振(NMR)法[23-25]、原子力顯微鏡法[26]、氣相色譜法[27]、小角中子散射法[28]等。在各類橡膠材料的研究中，交聯(lián)密度測(cè)試方法的應(yīng)用已較成熟[4-5]，但是在火炸藥領(lǐng)域的應(yīng)用研究有待于繼續(xù)深入。本文主要介紹平衡溶脹法、應(yīng)力-應(yīng)變法、DMA法、NMR法4種常用方法。

1.1平衡溶脹法

平衡溶脹法測(cè)定交聯(lián)密度的基本原理是根據(jù)橡膠相在溶脹平衡狀態(tài)下將溶劑擠出的彈性收縮力與溶劑滲入橡膠的壓力相等時(shí)，橡膠溶脹體積達(dá)到平衡，此時(shí)體系的吉布斯自由能為零，應(yīng)用橡膠彈性統(tǒng)計(jì)論和Flory-Huggins理論得出聚合物的交聯(lián)密度計(jì)算公式，即Flory-Rehner公式

(1)

式中：νe為彈性體的交聯(lián)密度；ν2為橡膠相在溶脹彈性體中的體積分?jǐn)?shù)，可以根據(jù)文獻(xiàn)[16]中的相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算；ν為溶劑的摩爾體積；x為聚合物與溶劑的相互作用參數(shù)；f為聚合物網(wǎng)絡(luò)的官能度；ρb為彈性體的密度。

該法測(cè)定交聯(lián)密度的關(guān)鍵問題在于x的確定，x是與聚合物種類、平均分子量、溶劑類型、溫度以及交聯(lián)結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)，由方程(2)確定[29-30]

(2)式中：δp和δs分別為聚合物和溶劑的溶度參數(shù)；R為氣體常數(shù)；T為絕對(duì)溫度；β1為晶格常數(shù)，通常取0.34[31]。

該方法是在不考慮末端鏈和鏈纏結(jié)的理想情況和不要求很高精確度的前提下推導(dǎo)出來(lái)的，適用于測(cè)試填充和未填充聚合物的總交聯(lián)密度，測(cè)試周期長(zhǎng)，屬于有損測(cè)試方法。此外，有研究者在平衡溶脹法的基礎(chǔ)上引入新的光電效應(yīng)技術(shù)，制成了交聯(lián)密度測(cè)定儀[32],用于彈性體的交聯(lián)密度測(cè)試，該法簡(jiǎn)單便捷，但不適用于透明樣品的測(cè)定。

1.2應(yīng)力-應(yīng)變法

(3)

(4)

式中：σ為拉伸應(yīng)力；G為剪切模量；ρ為聚合物的密度；T為絕對(duì)溫度；R為氣體常數(shù)。剪切模量(G)和楊氏模量(E)之間的關(guān)系如方程(5)所示

(5)

由此，可利用楊氏模量來(lái)計(jì)算交聯(lián)密度，見方程(6)

(6)

該法僅需1臺(tái)普通材料試驗(yàn)機(jī)即可實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)樣品無(wú)需溶脹，僅發(fā)生微小形變，測(cè)試周期較短，適用于測(cè)試無(wú)任何填充劑聚合物的交聯(lián)密度，但是樣品需要按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)制成啞鈴狀。

1.3動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析法

根據(jù)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)理論，隨著交聯(lián)密度的增加，分子鏈之間會(huì)聯(lián)結(jié)成為更致密的三維網(wǎng)型結(jié)構(gòu)，限制了分子鏈的運(yùn)動(dòng)。DMA法使得樣品在形變較小時(shí)，分子鏈會(huì)有不發(fā)生斷鍵或者彎曲的結(jié)構(gòu)變化，模量提高[21]。根據(jù)橡膠彈性理論的衍變方程[34-35]，交聯(lián)密度(νe)與橡膠平臺(tái)區(qū)的儲(chǔ)能模量(E′)存在以下關(guān)系

νe=E′/(6RT)

(7)

或者可根據(jù)半經(jīng)驗(yàn)方程[36-37]來(lái)計(jì)算交聯(lián)密度

(8)

式中:儲(chǔ)能模量(E′)通常在Tg+40℃的橡膠平臺(tái)區(qū)測(cè)定；Tg為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

DMA法對(duì)樣品的尺寸均勻性要求比較高，而且夾具和樣品表面的滑動(dòng)也會(huì)造成數(shù)據(jù)有較大的誤差。

1.4核磁共振法

核磁共振法測(cè)定交聯(lián)密度的主要依據(jù)是：高分子中氫原子所處交聯(lián)狀態(tài)不同時(shí)，其橫向弛豫時(shí)間不同，該橫向弛豫機(jī)制對(duì)于分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)具有高敏感性，可用橫向弛豫時(shí)間表征高分子鏈的運(yùn)動(dòng)，利用核磁共振交聯(lián)密度計(jì)算模型(XLD2)進(jìn)行模擬計(jì)算

γ=Aexp[-t/T21-(qMr1t2)/2]+Bexp(-t/T22)+

Cexp(-t/T2sol)+A0

(9)

式中：γ為自由感應(yīng)衰減信號(hào)量；A為交聯(lián)部分信號(hào)所占整個(gè)信號(hào)的比例(%)；B為懸尾鏈部分信號(hào)所占整個(gè)信號(hào)的比例(%)；C為自由鏈部分信號(hào)所占整個(gè)信號(hào)的比例(%)；A0為信號(hào)直流分量，沒有物理意義；T21為交聯(lián)部分信號(hào)的弛豫時(shí)間；T22為懸尾鏈部分信號(hào)的弛豫時(shí)間；T2sol為自由鏈部分信號(hào)的弛豫時(shí)間；q為交聯(lián)部分的各項(xiàng)異性率,可以通過(guò)采樣反演得到樣品的qMr1值求解；Mr1為樣品在玻璃態(tài)溫度以下的殘余偶極矩。用XLD2模型可以非線性擬合出qMr1，A，B，C，T21和T22的值，然后根據(jù)方程(10)求出交聯(lián)密度

(10)

式中：C為Kukn統(tǒng)計(jì)鏈段內(nèi)重復(fù)單元主鏈的鍵數(shù)，對(duì)天然橡膠取7.2，其他類型的聚合物需要根據(jù)統(tǒng)計(jì)理論計(jì)算統(tǒng)計(jì)鏈段后得到；M為聚合物單體單元的摩爾質(zhì)量；ρ為樣品密度；N為聚合物單體單元的主鏈鍵數(shù)，一般認(rèn)為以黏結(jié)劑為主鏈基體。

該方法可通過(guò)測(cè)試固化前后交聯(lián)聚合物的核磁共振衰減得到其物理交聯(lián)密度和總交聯(lián)密度[38-39]，具有測(cè)試時(shí)間短、誤差小、精確度高(相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差<2%)、無(wú)損測(cè)試等優(yōu)點(diǎn)，但儀器價(jià)格昂貴，測(cè)試成本較高。

2交聯(lián)密度測(cè)試法在火炸藥中的應(yīng)用

2.1固化過(guò)程中交聯(lián)密度測(cè)試方法的應(yīng)用

推進(jìn)劑的固化過(guò)程中，固化參數(shù)和固化劑的結(jié)構(gòu)很大程度上影響著交聯(lián)密度，進(jìn)而影響推進(jìn)劑的力學(xué)性能。Sekkar等[40-41]研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)平衡溶脹法測(cè)定端羥基聚丁二烯(HTPB)和不同類型異氰酸酯反應(yīng)合成的聚氨酯體系的交聯(lián)密度時(shí)存在兩方面問題:一方面，隨著固化參數(shù)R值(NCO/OH)增加，交聯(lián)密度呈上升趨勢(shì)，直至達(dá)到一個(gè)平衡值；另一方面，芳香族異氰酸酯能夠比脂肪族異氰酸酯達(dá)到更高的交聯(lián)密度，使得拉伸強(qiáng)度、平衡松弛模量和100%拉伸應(yīng)力增加，而延伸率降低。因此，尋找合適的固化參數(shù)和固化劑對(duì)推進(jìn)劑的力學(xué)性能起著重要的作用[42]。R值的提高有利于改善推進(jìn)劑的交聯(lián)反應(yīng)程度和網(wǎng)絡(luò)規(guī)整性，使其交聯(lián)密度、凝膠分?jǐn)?shù)、初始模量、抗拉強(qiáng)度等提高，力學(xué)損耗降低，但過(guò)量的固化劑可能會(huì)因其活性基團(tuán)與交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生副反應(yīng)，破壞了推進(jìn)劑的交聯(lián)密度和力學(xué)性能，并使力學(xué)損耗升高[43]。

對(duì)于大部分聚氨酯體系，平衡溶脹法和應(yīng)力-應(yīng)變法研究最多。但是研究發(fā)現(xiàn)[36]，對(duì)于GAP-BPS類具有兩個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的兩相交聯(lián)聚合物，采用DMA法可以估算交聯(lián)密度，隨著其當(dāng)量比增加，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨之增大，交聯(lián)密度增加，拉伸強(qiáng)度變大，延伸率變小。證明該方法也能夠表達(dá)交聯(lián)密度和力學(xué)性能之間的相關(guān)關(guān)系。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者[50-52]探索了1H-NMR法的弛豫時(shí)間T2與聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的交聯(lián)密度之間的關(guān)系。賈林等[53]運(yùn)用低頻核磁共振法研究了三苯基鉍對(duì)BAMO-THF/TDI黏結(jié)劑體系的固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，在線監(jiān)測(cè)固化全過(guò)程，為該類推進(jìn)劑藥漿的固化機(jī)理提供了參考，因采用與測(cè)定交聯(lián)密度同一個(gè)模型計(jì)算，即也可以從交聯(lián)密度的角度出發(fā)，進(jìn)行機(jī)理研究。

2.2老化過(guò)程中交聯(lián)密度測(cè)試方法的應(yīng)用

HTPB推進(jìn)劑的老化是一個(gè)十分復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。大量的研究報(bào)道指出，HTPB推進(jìn)劑的老化起因是丁羥黏結(jié)劑網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的氧化交聯(lián)、降解斷鏈、后固化等化學(xué)變化，使得交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因此黏結(jié)劑系統(tǒng)的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性是確保推進(jìn)劑結(jié)構(gòu)完整性的關(guān)鍵[54-56]。張景春等[57]將相對(duì)交聯(lián)密度作為重要判據(jù)評(píng)價(jià)了丁羥膠片的老化性能，結(jié)果表明，隨著膠片貯存老化時(shí)間增加和溫度的升高，相對(duì)交聯(lián)密度增加，抗拉強(qiáng)度增加，硬度提高，證明氧化交聯(lián)是其老化的主要作用，防老劑的加入使得氧化交聯(lián)反應(yīng)大大緩解。張興高[58]利用平衡溶脹法測(cè)定交聯(lián)密度，分析了交聯(lián)密度及力學(xué)性能隨老化時(shí)間的變化規(guī)律，結(jié)果表明，老化前期交聯(lián)密度呈增加趨勢(shì)，且增加速率較快，拉伸強(qiáng)度、表面硬度增加，而斷裂延伸率、最大延伸率和損耗值降低，證明貯存老化初期存在黏結(jié)劑的后固化現(xiàn)象；老化中期，交聯(lián)密度出現(xiàn)平臺(tái)，則證明氧化交聯(lián)和降解斷鏈共同作用；老化后期，交聯(lián)密度出現(xiàn)增加趨勢(shì)，同時(shí)抗拉強(qiáng)度繼續(xù)增加，最大延伸率和斷裂延伸率繼續(xù)降低，說(shuō)明氧化交聯(lián)作用強(qiáng)于降解斷鏈作用的老化機(jī)理。此外，賀南昌等[59]研究也表明，隨著推進(jìn)劑老化時(shí)間的延長(zhǎng),后固化、氧化交聯(lián)和聚合物鏈斷裂三者同時(shí)存在,其化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化最終導(dǎo)致了力學(xué)性能的變化。Assink等[60]則研究了采用1H-NMRT2弛豫時(shí)間的新方法對(duì)HTPB/IPDI體系聚合物彈性體的熱老化過(guò)程的監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，隨著老化時(shí)間的增加，弛豫時(shí)間減小的根本原因是熱氧化導(dǎo)致的交聯(lián)密度增加，使得延伸率持續(xù)下降。

另外，康瑩等[61]用低頻1H-NMR法研究了HTPB復(fù)合推進(jìn)劑及其4個(gè)混合體系老化的交聯(lián)密度變化，發(fā)現(xiàn)HTPB復(fù)合推進(jìn)劑的交聯(lián)密度變化率較AP+HTPB/TDI、RDX+HTPB/TDI、Al+HTPB/TDI及HTPB/TDI 4個(gè)體系高1個(gè)數(shù)量級(jí)，表明多組分AP、RDX及Al粉對(duì)推進(jìn)劑老化起協(xié)同作用，組分間的相互作用加速了體系老化。

由于老化過(guò)程中的各種因素共同作用影響了交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，除了運(yùn)用交聯(lián)密度參數(shù)表征網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化，也可以從推進(jìn)劑的溶膠分?jǐn)?shù)、凝膠分?jǐn)?shù)與交聯(lián)密度之間的關(guān)系，來(lái)作為老化規(guī)律的判據(jù)。周建平等[62]研究表明，高溫加速老化條件下丁羥推進(jìn)劑的交聯(lián)密度、相對(duì)交聯(lián)密度和凝膠百分?jǐn)?shù)三者具有相似的變化規(guī)律，材料的松弛模量隨交聯(lián)密度的上升而增加。Celina等[63]利用NMR法研究了在熱氧老化分解下的丁羥推進(jìn)劑，其弛豫時(shí)間、溶膠分?jǐn)?shù)和延伸率具有相同的減小趨勢(shì)，而凝膠分?jǐn)?shù)、交聯(lián)密度增大。Cunliffe等[64]研究表明，HTPB推進(jìn)劑溶膠分?jǐn)?shù)與其力學(xué)性能之間有很好的相關(guān)性。

近年來(lái)，隨著高增速比和高填充NEPE推進(jìn)劑的大量應(yīng)用，其相關(guān)的老化反應(yīng)理論[65]、結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能方面的研究，在借鑒HTPB研究成果的基礎(chǔ)上也相繼得到發(fā)展。張昊等[66]考察了NEPE推進(jìn)劑老化過(guò)程中結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系，研究結(jié)果表明，高溫加速老化過(guò)程中推進(jìn)劑樣品的抗拉強(qiáng)度和初始模量下降的原因是推進(jìn)劑黏結(jié)劑母體結(jié)構(gòu)的凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)、化學(xué)交聯(lián)密度和物理交聯(lián)密度的下降，NEPE推進(jìn)劑的降解和解聚由黏結(jié)劑母體結(jié)構(gòu)變化引起。

2.3交聯(lián)密度測(cè)試法在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題

雖然可以用多種交聯(lián)密度測(cè)試方法表征交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但并非每種方法都適用于所有的體系，其主要存在的問題表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)從方法原理方面分析，平衡溶脹法表征的是相對(duì)交聯(lián)密度，溶劑、實(shí)驗(yàn)溫度、溶脹時(shí)間的選擇對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有影響，但總體具有較好的重復(fù)性[16,41]；應(yīng)力-應(yīng)變法計(jì)算公式的理論基礎(chǔ)是以熱動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，不需要考慮時(shí)間，但事實(shí)上，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不但完全依賴于測(cè)試時(shí)間，而且在黏彈性行為過(guò)程中損耗能量，因此應(yīng)力-應(yīng)變法得到的交聯(lián)密度值比平衡溶脹法小[33]；DMA法的計(jì)算公式屬于一種半經(jīng)驗(yàn)方程，而且試驗(yàn)時(shí)間非常短，在有效的時(shí)間內(nèi)，分子鏈還未開始運(yùn)動(dòng)分解，因此得到的交聯(lián)密度值最大[67]。

(2)從測(cè)試操作方面分析，平衡溶脹法、應(yīng)力-應(yīng)變法、DMA法均屬于非連續(xù)測(cè)試方法，只是對(duì)樣品進(jìn)行開始-結(jié)束式的兩點(diǎn)測(cè)試，不能對(duì)中間過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)；而NMR法屬于連續(xù)測(cè)試方法，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)并記錄交聯(lián)結(jié)構(gòu)的變化過(guò)程。

(3)從方法的成熟度方面分析，國(guó)外對(duì)平衡溶脹法、應(yīng)力-應(yīng)變法、DMA法均有系統(tǒng)全面的試驗(yàn)方法，已在固體推進(jìn)劑，尤其是丁羥推進(jìn)劑中得到應(yīng)用；國(guó)內(nèi)采用平衡溶脹法測(cè)試交聯(lián)密度的應(yīng)用最廣泛，NMR法因其不限樣品狀態(tài)、操作周期短，精確度高以及可實(shí)現(xiàn)全程實(shí)時(shí)監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)得到越來(lái)越多的關(guān)注和發(fā)展[23,68]，但是用于火炸藥的應(yīng)用研究還較少。

3結(jié)束語(yǔ)

交聯(lián)密度測(cè)試方法作為表征火炸藥網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)交聯(lián)密度的重要技術(shù)，在研究火炸藥固化、老化性能時(shí)發(fā)揮重要作用：一方面，為建立火炸藥的交聯(lián)結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系起到橋梁作用；另一方面，針對(duì)不同體系的火炸藥，采用適宜的測(cè)試方法，不但簡(jiǎn)化測(cè)試步驟，而且提高結(jié)果的可靠性。因此，測(cè)試方法的發(fā)展一定程度上影響到火炸藥研究的深度。作為傳統(tǒng)的、應(yīng)用廣泛的平衡溶脹法，新型的、優(yōu)勢(shì)明顯的NMR法，對(duì)于研究新型交聯(lián)體系的交聯(lián)密度與力學(xué)性能關(guān)系起到重要作用，基于以上分析，建議未來(lái)研究的重點(diǎn)方向?yàn)椋?/p>

(1)拓展平衡溶脹法和NMR法在新型交聯(lián)體系火炸藥中的適用性研究，尤其是針對(duì)澆注PBX炸藥，急需建立一種測(cè)試其交聯(lián)密度與力學(xué)性能關(guān)系的更科學(xué)、更便捷的檢測(cè)方法，為PBX炸藥配方研制、性能優(yōu)化及安全長(zhǎng)期貯存提供技術(shù)支撐。

(2)鑒于平衡溶脹法測(cè)試周期長(zhǎng)，操作過(guò)程繁雜的缺點(diǎn)，應(yīng)該大力加強(qiáng)NMR法對(duì)火炸藥固化、老化過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究。

(3)應(yīng)系統(tǒng)深入研究交聯(lián)密度與力學(xué)性能之間的相關(guān)性。

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Research Progress of Crosslink Density Test Method and Its Application in Explosives and Propellants

WANG Fang-fang, CHANG Hai, ZHANG Lin-jun, DU Jiao-jiao, WANG Qiong

(Xi′an Modern Chemistry Research Institute, Xi′an 710065, China)

Abstract:The four kinds of crosslink density test methods, including equilibrium swelling method, stress-strain method, dynamic thermomechanical analysis (DMA) and nuclear magnetic resonance (NMR) method based on the theory of rubber elasticity were introduced from the principle of crosslink density test methods, the suitable system and its advantages and disadvantages etc. The latest research progress and existing problems of crosslink density test methods in explosives and propellants in recent years were analyzed. Putting forward that expanding the applicability research of NMR method and equilibrium swelling method in polymer bonded explosives, strengthening the real-time monitoring technology research in curing and aging processes of the binder system of explosives and propellants of NMR method and systematically investigating the correlation relationship between crosslink density and mechanical properties are the focus of the future research with 68 references.

Keywords:physical chemistry; explosives and propellants; crosslink density; equilibrium swelling method; stress-strain method; NMR method; DMA method

中圖分類號(hào)：TJ55；O64

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007-7812(2016)02-0008-08

作者簡(jiǎn)介:王芳芳(1987-)，女，碩士研究生，從事火炸藥理化性能和老化性能研究。E-mail:13259871887@163.com通訊作者:常海(1962-)，男，研究員，從事含能材料熱分解研究。E-mail:changhai@pub.xaonline.com

基金項(xiàng)目:總裝備部預(yù)先研究項(xiàng)目(004040204)

收稿日期:2016-01-13；修回日期:2016-03-23

DOI：10.14077/j.issn.1007-7812.2016.02.002