化學(xué)共混對(duì)HTPB推進(jìn)劑性能的影響

陳芳　宋文　羅濤

摘 要：端羥基聚丁二烯（HTPB）推進(jìn)劑是一種固體推進(jìn)劑，具有多種特點(diǎn)，如使用溫度范圍較大、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不高、固體填充高、密度小等，到目前為止，HTPB的運(yùn)用變得越來越廣泛。但是，HTPB推進(jìn)劑的工藝性能在其含能固體量的不斷上升作用下，會(huì)隨之變得越來越弱，導(dǎo)致燃燒及力學(xué)性不能夠滿足運(yùn)用要求。本文通過對(duì)適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑、鍵合劑、固化催化劑等進(jìn)行運(yùn)用，對(duì)加料順序進(jìn)行有效控制，對(duì)捏合過程進(jìn)行化學(xué)共混，以對(duì)HTPB推進(jìn)劑中不同類型物質(zhì)的相容性進(jìn)行有效改善，同時(shí)深入研究含PET的HTPB推進(jìn)劑的不同性能，以對(duì)化學(xué)共混對(duì)HTPB推進(jìn)劑性能的影響具有更為深入的了解和認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)共混；HTPB推進(jìn)劑；力學(xué)性能；工藝性能；壓強(qiáng)指數(shù)；影響

端羥基聚丁二烯（HTPB）推進(jìn)劑是一種固體推進(jìn)劑，具有多種特點(diǎn)，如使用溫度范圍較大、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不高、固體填充高、密度小等，因而到目前為止，HTPB的運(yùn)用變得越來越廣泛。通過大量研究后發(fā)現(xiàn)，HTPB中含有越多的固體含量，則HTPB推進(jìn)劑的能量便會(huì)越來越高。但是，HTPB推進(jìn)劑的工藝性能在其含能固體量的不斷上升作用下，會(huì)隨之變得越來越弱，導(dǎo)致燃燒及力學(xué)性不能夠滿足運(yùn)用要求。到目前為止，當(dāng)HTPB中的含能固體量上升至一定數(shù)值時(shí)運(yùn)用高能氧化劑等，這是對(duì)HTPB推進(jìn)劑能量進(jìn)行提高的一種有效措施。對(duì)于其他一些措施，尚無較多研究資料。

端輕基四氫吠喃環(huán)氧乙烷共聚醚（PET）黏合劑屬于高分子化合物，具有比較強(qiáng)的極性，其中，主鏈具有良好的柔順性，粘度較小，具有多種優(yōu)點(diǎn)，如工藝性能好、老化性能好、低溫性能好等。針對(duì)HTPB推進(jìn)劑。如果將PET黏合劑引入其中，便能夠在HTPB中引入含能增塑劑BDNPA/F，進(jìn)而能夠?qū)ν七M(jìn)劑的比沖、密度進(jìn)行有效提高，這種推進(jìn)劑組配模式是比較理想的。在將BDNPA/F、極性PET引入非極性的HTPB時(shí)，應(yīng)先對(duì)怎樣有效互容二者進(jìn)行全面考慮。因此，本文通過對(duì)適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑、鍵合劑、固化催化劑等進(jìn)行運(yùn)用，對(duì)加料順序進(jìn)行有效控制，對(duì)捏合過程進(jìn)行化學(xué)共混，以對(duì)HTPB推進(jìn)劑中不同類型物質(zhì)的相容性進(jìn)行有效改善，同時(shí)深入研究含PET的HTPB推進(jìn)劑的不同性能，以對(duì)化學(xué)共混對(duì)HTPB推進(jìn)劑性能的影響具有更為深入的了解和認(rèn)識(shí)。

1 含PET的HTPB推進(jìn)劑的工藝性能

在HTPB推進(jìn)劑的基礎(chǔ)條件下，深入驗(yàn)證了HTPB和PET的相容性。在HTPB預(yù)混藥漿內(nèi)直接加入PET。或者在后期階段中，采用擴(kuò)鏈劑方式加入PET。在捏合工藝完成以后，在澆注HTPB推進(jìn)劑的藥漿過程中均會(huì)發(fā)生搭橋現(xiàn)象，藥漿的流動(dòng)性不夠明顯，不具有流平性。究其原因，第一，PET是極性黏合劑，HTPB是非極性黏合劑，在推進(jìn)劑中，因?yàn)槎邿o法相容，造成藥漿流動(dòng)性偏小，大大提高澆注的難度。

根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，不難發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)不同組材料的加入順序進(jìn)行有效控制，能夠?qū)Ω鞣N極性物質(zhì)之間的相容性進(jìn)行有效改善。在本文研究中，根據(jù)一定的比例，有效預(yù)聚PET和ITD，促使-NCO基團(tuán)被接到PET的兩端，然后采用固化劑形式，向HTPB推進(jìn)劑藥漿中加入進(jìn)去，以能夠獲得強(qiáng)制互容的效果。通過采取以上步驟和方法，便能夠制作出具有較高流平性、流動(dòng)性的藥漿。

2 含PET的HTPB推進(jìn)劑工藝性能在化學(xué)共混作用下受到的影響

第一，隨著PET含量的上升，能夠?qū)TPB推進(jìn)劑的最大伸長(zhǎng)率進(jìn)行顯著提升，究其原因，HTPB推進(jìn)劑中的極性增塑劑BDNPA/F是重要原因。針對(duì)HTPB推進(jìn)劑中的BDNPA/F，大大提高相分離的難度，大大降低伸長(zhǎng)率。在加入PET以后，能夠有效降低相分離的程度，有效提高伸長(zhǎng)率。綜上所述，含PET的HTPB推進(jìn)劑的力學(xué)性能是比較好的。

3 HTPB推進(jìn)劑壓強(qiáng)指數(shù)降低在化學(xué)共混作用下受到的影響

針對(duì)BDNPA/F、DOS，根據(jù)55：45的質(zhì)量比例，對(duì)二者進(jìn)行復(fù)配使用，以對(duì)黏合劑中PET含量對(duì)HTPB造成的影響進(jìn)行深入研究。在向HTPB推進(jìn)劑中加入PET以后，盡管HTPB推進(jìn)劑的性能出現(xiàn)一定的波動(dòng)，不過從整體角度來說，在不同壓強(qiáng)下HTPB推進(jìn)劑的壓強(qiáng)指數(shù)、燃速得到有效下降，究其原因，PET黏合劑的分解溫度較小是重要原因，在燃燒過程中，通過吸熱分解后，PET能夠形成具有流動(dòng)性的液層，通過對(duì)氧化劑的燃面進(jìn)行有效影響，能夠?qū)TPB推進(jìn)劑的壓強(qiáng)指數(shù)進(jìn)行有效降低。此外，在不同壓強(qiáng)條件下，隨著增塑比的上升，HTPB的燃速限上升后降低，隨著BDNPA/F含量的不斷上升，HTPB推進(jìn)劑的壓強(qiáng)指數(shù)不斷下降，究其原因，BDNPA/F的沸點(diǎn)偏低是重要原因。

4 化學(xué)共混的HTPB推進(jìn)劑的綜合性能

含HTPB的推進(jìn)劑、含PET的推進(jìn)劑均具有自身的優(yōu)勢(shì)，而通過運(yùn)用化學(xué)共混法，能夠?qū)Σ煌M分的性能進(jìn)行綜合均衡，取長(zhǎng)補(bǔ)短，能夠?qū)我痪酆衔锝M分性能中的弱點(diǎn)進(jìn)行有效消除，能夠得到較高綜合性能的推進(jìn)劑。運(yùn)用少量的PET，將其作為HTPB的改性劑，能夠獲得非常顯著的效果。在HTPB推進(jìn)劑中加入PET，對(duì)增塑劑DOS的用量進(jìn)行適當(dāng)減少，將PET推進(jìn)劑中常會(huì)運(yùn)用到的含能增塑劑BDNPA/F進(jìn)行有效引入，便能夠有效提高推進(jìn)劑的密度，使其達(dá)到一般HTPB推進(jìn)劑的水平。在HTPB推進(jìn)劑中引入PET，不但能夠有效降低推進(jìn)劑的壓強(qiáng)指數(shù)值，而且能夠?qū)TPB推進(jìn)劑的優(yōu)良性能進(jìn)行有效保存。

參考文獻(xiàn)：

[1]周東謨，劉向陽，王慶云，魏志軍，王寧飛.HTPB推進(jìn)劑定應(yīng)變老化損傷本構(gòu)特性研究[J].推進(jìn)技術(shù)，2017（02）.