[发明专利]水分在复合固体推进剂中扩散系数的测试方法

说明书

技术领域

本发明是涉及一种火箭固体推进剂物理参数检测技术，具体地说是一种水分在复合固体推进剂中扩散系数的测试方法。

背景技术

复合固体推进剂产品在生产、贮存、运输、检测和使用过程中，都会不可避免的受到环境温度湿度的影响。复合固体推进剂吸湿后会导致性材料变性和产品劣化，严重影响着产品的贮存和使用。不同的温度湿度环境下，推进剂的吸湿程度不同，湿老化状态存在差异，因而研究固体推进剂的吸湿特性对于其贮存条件优化和使用性能改善有着重要的意义。

现有技术中，复合固体推进剂吸湿特性的研究和表征都是基于平衡吸湿率来考虑，其技术特点与主要缺陷是：没有考虑试样本身的初始含湿量或含湿率，即没有考虑试样的吸湿历史，导致基于平衡吸湿率求得的水分在复合固体推进剂中扩散系数与环境湿度存在简单的关联，这样有违菲克定律，同时也不利于推进剂产品在生产、贮存、运输、检测和使用过程中的性能描述和质量控制。

发明内容

本发明的目的是要提供一种水分在复合固体推进剂中扩散系数的测试方法，它通过检测技术获得试样的平衡吸湿率，参考反映试样吸湿历史的初始含湿量或者初始含湿率，获得平衡含湿率的吸湿特征数学表达式，以此作为试样吸湿特征参数，并结合含湿率与平衡含湿率比值-时间开根曲线，通过水分扩散系数公式求解得到水分在复合固体推进剂中的扩散系数。

本发明的技术方案是: 设计一种复合固体推进剂中水分扩散系数的测试方法，包括试样制备与条件选取，参数测试与数据分析和参数定性与系数求解等步骤；试样制备与条件选取阶段，将试样制备成长方体薄片和规格相同便于试验的立方体颗粒，吸湿试验在定温不同湿度环境中进行，试样的初始含湿量或者初始含湿率相同，定期取样称重；在参数测试与数据分析阶段，以试样吸湿率达到基本恒定时的平均值作为平衡吸湿率，用平衡吸湿率与相对湿度关系的散点数据进行拟合，参考反映试样吸湿历史的初始含湿量或者初始含湿率，获得平衡含湿率与相对湿度关系的吸湿特征数学表达式；在参数定性与系数求解阶段，以平衡含湿率作为特征参数，利用试样测试期间的时刻含湿率和平衡含湿率作图，得到时刻含湿率与平衡含湿率比值-时间开根曲线，通过水分在试样中的扩散系数公式，进而求解得出试样中的水分扩散系数。

本发明的有益技术效果是：由于在试样制备与条件选取阶段设定试样的初始含湿量或者初始含湿率相同，因而参比基数相同、检测数据可靠。同时由于在参数测试与数据分析阶段参考反映试样吸湿历史的初始含湿量或者初始含湿率，以平衡含湿率作为试样吸湿特征参数，因而获得的水分扩散系数是与相对湿度无关的常数，附合菲克定律，可以揭示推进剂吸湿过程中水分扩散的规律。另外由于在参数定性与系数求解阶段充分利用了吸湿特征数学表达式、时刻含湿率与平衡含湿率比值-时间开根曲线和扩散系数公式，因而所得到的水分扩散系数能够有效地揭示了固体推进剂中的水分扩散规律。本发明还具有操作安全、验算简便、检测数据可靠和试验重复性好的优点。

附图说明

图1是20℃、相对湿度85.1%条件下试样R_H(t)/R_H,P与t^1/2的关系图。

图2是20℃、相对湿度75.5%条件下试样R_H(t)/R_H,P与t^1/2的关系图。

图3是20℃、相对湿度59.1%条件下试样R_H(t)/R_H,P与t^1/2的关系图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例1：20℃、相对湿度85.1%条件下水分在推进剂试样的扩散系数检测

步骤一，试样制备与条件选取。

试样制备与条件选取阶段，将试样制备成长方体薄片和规格相同便于试验的立方体颗粒，吸湿试验在定温不同湿度环境中进行，试样的初始含湿量或者初始含湿率相同，定期取样称重。

⑴ 参照国际法制计量证书OIML_R121-1996标准，以及推进剂试样的长期贮存温度，选择试验条件，见表1。

⑵ 复合固体推进剂为同一批次推进剂，切制成（5±0.5）mm立方颗粒，另一部分切制成长方体薄片。