粘结性强、抗硝化甘油迁移的双基推进剂包覆层设计与研究

作     者：武威 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：成一

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：双基推进剂 包覆 聚氨酯 硅橡胶 热分析 硝化甘油迁移 衬层 发动机实验 

摘      要：双基推进剂包覆层的脱粘是影响其使用寿命的主要问题之一,而导致包覆层脱粘的主要因素是包覆层粘结性能差以及硝化甘油的迁移。为了增加包覆层的粘结性以及抗硝化甘油迁移性能,本文研究了聚氨酯和硅橡胶两种包覆材料,并分别通过设置衬层的方法,研究其粘结性、抗硝化甘油迁移性能和相容性。聚氨酯作为典型的双基推进剂包覆材料,具有粘结性能好、力学性能优异等特点,但抗硝化甘油迁移性能差。首先采用TG-DSC-QMS技术研究聚氨酯包覆装药的硝化甘油迁移规律,及硝化甘油的迁入对聚氨酯热稳定性的影响。其次,设计了三种衬层来抑制硝化甘油的迁移,其中以酚醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛和3-氨丙基三乙氧基硅烷制成的衬层抗硝化甘油迁移性能最优异,在65℃加速迁移144 h后,迁移量由4.6%降为0.5%左右;并根据标准GJB 5383.11-2005测试了衬层与推进剂的相容性,达到I级。硅橡胶作为新型的包覆材料,具有抗硝化甘油迁移性能好、热稳定好和耐烧蚀等优点,但粘结性能、力学性能差。首先研究了硅橡胶包覆装药的硝化甘油迁移规律,在65℃加速迁移120 h之后,迁移量仅有1.1%。其次,应用了以酚醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛和3-氨丙基三乙氧基硅烷制成的衬层,来增加硅橡胶与推进剂的粘结性能。拉力实验表明：未添加衬层的硅橡胶包覆装药,在65℃加速老化96h就发生了部分脱粘现象,288 h后完全脱粘;而含有衬层的硅橡胶包覆装药在经过288 h加速老化试验后,没有发生脱粘现象。综合比较表明,含有衬层的硅橡胶包覆装药具有迁移量小、抗硝化甘油迁移能力强、热稳定性好的优点,且粘结可靠。因而对此包覆装药在常温、低温(-50℃×12 h)、高温(60℃×12 h)、高低温交替冲击实验后进行了静态发动机实验,发动机工作正常。这表明,包覆层未发生脱粘,且耐烧蚀、冲刷性能好,具有一定的应用价值。