[发明专利]一种确定NEPE推进剂加速贮存试验取样时间的方法

说明书

技术领域

本发明属于火炸药技术领域，主要涉及NEPE推进剂加速贮存试验，尤其涉及采用动态机械分析技术获得动态力学特征量，识别NEPE推进剂加速贮存试样力学性能变化信息，确定NEPE推进剂加速贮存试验抗拉强度变化试样取样时间。

技术背景

硝酸酯增塑的聚醚推进剂(NEPE推进剂)是美国于上世纪70年代末、80年代初发展起来的新一代固体推进剂，这种推进剂采用浇注工艺制备，综合了双基推进剂和复合推进剂的优点，是目前能量性能和力学性能优异的新型推进剂。NEPE推进剂以高聚物为基体的复合材料，其粘结剂为端羟基醚的预聚物与多异氰酸酯反应物，增塑剂为硝化甘油和1，2，4-丁三醇三硝酸酯的混和物，填料为高氯酸铵、硝胺炸药、铝粉等。在长贮过程，NEPE推进剂组分会发生缓慢的物理、化学变化，分别导致安全性、力学性能发生变化，影响固体火箭发动机的贮存寿命。

国内外学者已对NEPE的老化性能开展了大量研究，对于以抗拉强度为失效参量NEPE推进剂配方，其加速贮存过程的失效机理是NEPE推进剂中的高聚物网络体系发生降解反应，交联程度降低，推进剂整体表现为静态极限力学抗拉强度降低，装药的力学性下降的特点。

由于装药长期贮存时密封于发动机中，主要的环境应力为温度，通常采用高温加速贮存试验预估推进剂的贮存寿命。在高温加速贮存试验时，在设定温度下，将多个样品同时放入加速贮存试验烘箱中进行加速贮存试验，即老化试验，在不同老化时间取出试验试样，获得不同老化深度的老化试样，并进行静态力学性能测试，得到不同老化温度下的抗拉强度随老化时间的变化规律。但在老化试验过程中，主要存在以下缺陷：(一)老化试样的取样时间仅凭经验判断，间隔过短，样品性能变化不显著，间隔过长，老化样品性能变化太快，取样不均造成老化试样不能准确描述老化性能变化规律；(二)静态力学性能测试抗拉强度为破坏性试验，不能重复测量，为改善上述取样不均匀的问题可以通过适量增加试验样品量的方式，但由于推进剂是易燃易爆物质，加速试验样品量应严格控制，不能超量，因而难以以增加样本量的方式解决上述问题，另外，对于高价值材料，增加样本量也就增加了试验成本；(三)对于科学确定NEPE推进剂加速贮存试验的取样时间，只能凭借经验判定，缺乏经济、安全有效的方法对试验过程进行监测。

发明内容

本专利克服了背景技术的不足，提供了一种采用动态热机械分析技术获得动态力学特征 量，并根据特征量的变化率，间接识别推进剂加速贮存老化试样力学性能变化信息，确定NEPE推进剂加速贮存试验抗拉强度变化试样取样时间的方法。

由于装药为密闭条件下的长贮，主要的环境应力为温度。长贮环境温度下及高温加速试验条件下，NEPE推进剂的失效机理是由于在加速贮存过程中高聚物网络体系发生降解反应，交联程度降低，导致静态力学抗拉强度降低，因而其主要失效模式是静态力学抗拉强度降低。抗拉强度与动态力学特征量之间存在一定相关关系，因而本发明需要解决的技术问题是：通过动态热机械分析技术监测NEPE推进剂随行装药老化过程中动态力学特征量的变化，定量获得NEPE推进剂老化试样动态力学特征量变化信息，从而识别NEPE推进剂抗拉强度的变化，确定NEPE推进剂加速贮存试验抗拉强度变化试样取样时间。

1 动态热机械获得老化过程动态力学特征量：

(1)动态力学性能及特征量

高聚物的动态力学性能参数与材料中高分子聚集态(晶态、非晶态、液晶等)和材料的力学状态(玻璃态、高弹态和粘流态等)有关。高聚物的力学性能本质上是分子运动状态的反映，高聚物的玻璃化转变、结晶、取向、交联、相分离等结构变化均与分子运动状态的变化密切相关，这种变化不仅反映在极限力学性能上，又能灵敏的反映在动态力学性能上。动态热机械分析DMA(Dynamic Mechamic Analysis)是研究高聚物结构——分子运动——性能的一种手段。能够在很宽的频率f(或角频率ω)或温度T范围内连续的进行测定，可快速、准确的获得材料的(动态)力学性能变化与时间的关系，因而可以在较短的时间内获得丰富的粘弹性信息，如储能模量E′、损耗模量E"、储能柔量J′、损耗柔量J"、损耗角正切tanδ、复数模量E^*、复数柔量J^*等动态力学性能的数据，可以为研究高分子的分子结构提供重要信息。