[发明专利]一种用于提高金属耐烧蚀性能的缓蚀剂及其制备方法

说明书

本发明涉及缓蚀材料技术领域，具体公开一种用于提高金属耐烧蚀性能的缓蚀剂及其制备方法。所述缓蚀剂为核壳结构，其中以氢氧化钛为芯材，以聚乙烯醇缩丁醛作为壁材。本发明通过在无机材料氢氧化钛表面包覆聚乙烯醇缩丁醛形成具有核壳结构的复合颗粒，氢氧化钛在高温下下产生纳米二氧化钛，纳米二氧化钛遇到身管膛壁后凝集形成稳定附着的隔热保护层，并且也可以及时填充内膛表面的微裂纹，提高内膛抗烧蚀抗磨损能力；以与火药组分具有良好相容性的聚乙烯醇缩丁醛为壁材，通过包覆解决氢氧化钛与火药的相容问题，并且聚乙烯醇缩丁醛在高温作用下能够分解完全，有利于克服传统缓蚀剂有机组分燃烧不完全、残渣多等缺陷。

技术领域

本发明涉及缓蚀材料技术领域，尤其涉及一种用于提高金属耐烧蚀性能的缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

火炮在发射的过程中，引起的身管烧蚀问题日益严重。身管烧蚀主要是火炮在实现远射程、高初速、高射速时候，高温、高压的内膛环境引起炮膛表面的损坏和身管内膛尺寸的扩大，最终造成初速、射程、精度下降，使身管无法满足武器系统的弹道性能要求，直至寿命终止。相关数据表明，某型155m加榴炮因烧蚀过重，其实际使用寿命甚至在1000发以下。身管的烧蚀问题已经成为制约现代火炮提高威力的技术障碍。

引起身管烧蚀的原因主要有两方面，一方面是火药燃烧产生气体，且气体反复冷热循环，其产生的物理化学反应导致身管金属变质；另一方面是火炮内膛燃气流的冲刷以及弹带、弹体对炮膛的机械作用从而对身管造成几何形状的破坏。国内外研究者从提高身管材料强度、降低发射药温度以及添加缓蚀剂等方面提出了许多措施，以达到抵挡火药燃气引起的高温高压和弹丸的冲蚀，进而提高身管抗烧蚀能力的效果。其中，在发射药中适当添加缓蚀剂，由于其缓蚀效率高、使用方便快捷而越来越受到国内外武器研制者的重视。

目前在发射药中添加的缓蚀剂主要有TiO₂型、滑石粉型、多元型等。实际应用中发现，这些缓蚀剂存在缓蚀效果不稳定、使用量偏大以及有机组分燃烧不完全、残渣较多等缺点。特别是针对高膛压火炮的烧蚀问题尚缺乏高效的缓蚀剂。国内外研究者发现硅油对高膛压火炮身管的缓蚀作用效果较好，究其原因，研究者认为在内膛环境中作为有机材料的硅油通过吸热可以起到降低身管表面温度的作用，同时，硅油热分解的产物是非常细小的二氧化硅，在高温高压的火药燃气体作用下，无机颗粒以气溶胶的形式附着于内膛表面，起到有效的隔离保护作用。但常温下硅油为液体，使用非常不便。因此，急需研发一种原料易得、环境友好、使用方便的新型缓蚀剂，以克服传统缓蚀剂存在的问题，为武器身管特别是高膛压火炮身管提供高效缓蚀作用。

发明内容

针对现有缓蚀剂使用不便、缓蚀效率低等问题，本发明提供一种用于提高金属耐烧蚀性能的缓蚀剂。

以及，本发明还提供所述用于提高金属耐烧蚀性能的缓蚀剂的制备方法。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种用于提高金属耐烧蚀性能的缓蚀剂，所述身管缓蚀剂为核壳结构，其中以氢氧化钛为芯材，以聚乙烯醇缩丁醛作为壁材。

相对于现有技术，本发明提供的用于提高金属耐烧蚀性能的缓蚀剂，具有以下优势：

本发明通过在无机材料氢氧化钛表面包覆聚乙烯醇缩丁醛形成具有核壳结构的复合颗粒，氢氧化钛在高温下产生纳米二氧化钛，纳米二氧化钛遇到身管膛壁后凝集形成稳定附着的隔热保护层，并且也可以及时填充内膛表面的微裂纹，提高内膛的抗烧蚀抗磨损能力；由于氢氧化钛本身与火药组分相容性差，所以以与火药组分具有良好相容性的聚乙烯醇缩丁醛为壁材，通过包覆解决氢氧化钛与火药的相容问题，并且聚乙烯醇缩丁醛在高温作用下能够分解完全，有利于克服传统缓蚀剂有机组分燃烧不完全、残渣多等缺陷；同时每个氢氧化钛分子含有2个分子结合水，使得氢氧化钛的脱水周期长，能够在壁材分解完成后通过进一步脱水起到降温作用，与有机物壁材形成相互补充效应，提高缓蚀效果；且复合颗粒在火炮发射过程中，通过有机物分解吸热、氢氧化钛分解吸热对身管起到一定的缓蚀作用。