固體推進劑的襯層與界面反應動力學參數測定方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種用于火箭發(fā)動機襯層與推進劑界面可靠性評價技術的固體推進劑的襯層與界面反應動力學參數測定方法。檢測步驟包括:樣品制備，條件選取，檢測實施，數據處理和評價分析；檢測對象是襯層或推進劑粘合劑受檢樣品、異氰酸酯基團、亞甲基基團，檢測條件是粘合劑體系與固化劑的固化反應；檢測過程包括：測量峰、參比峰、吸光度、吸光度比值、啟始時段吸光度比值、t時段吸光度比值。它利用涂片透射紅外光譜分析法，對襯層/推進劑界面粘接化學反應動力學進行檢測，通過數據處理和評價分析，以固化反應的速率常數來定性定量判定推進劑組分對界面主反應動力學影響程度。本發(fā)明還具有方法簡單、操作方便、費用節(jié)省和數據準確的優(yōu)點。
【專利說明】固體推進劑的襯層與界面反應動力學參數測定方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種固體火箭發(fā)動機襯層與推進劑界面可靠性評價技術，特別是一種 固體推進劑的襯層與界面反應動力學參數測定方法。

【背景技術】
[0002] 在殼體粘接式裝藥各粘接界面中，襯層/推進劑界面是最薄弱的粘接界面，也是 固體火箭發(fā)動機最容易產生界面脫粘失效的粘接界面。在粘接界面區(qū)域，襯層和推進劑中 粘合劑相的羥基與固化劑的異氰酸酯基發(fā)生的交叉反應是界面粘接的主化學反應，如丁羥 襯層中端羥基聚丁二烯（HTPB)與甲苯二異氰酸酯（TDI)的反應。而襯層或絕熱層中其他 含羥基、氨基基團組分與固化劑發(fā)生的反應是界面粘接的其他化學反應，其反應動力學都 影響著界面粘接性能，而襯層/推進劑粘接界面直接決定界面主粘接化學反應的好壞。
[0003] 現(xiàn)有技術中，關于襯層/推進劑界面、襯層或絕熱層的相關組分對粘合劑與固化 劑體系的化學反應動力學問題，尚沒有成熟的應用技術和公開的文獻報道。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是要提供一種固體推進劑的襯層與界面反應動力學參數測定方法， 它能夠有效地判定襯層/推進劑中組分對粘接界面主化學反應的動力學影響，可靠地用定 性定量指標評價襯層/推進劑界面粘接化學反應動力學狀態(tài)。
[0005] 本發(fā)明的技術方案是： 設計一種固體推進劑的襯層與界面反應動力學參數測定方法，包括下列五個步驟：樣 品制備，條件選取，檢測實施，數據處理，評價分析；在條件選取階段，檢測方法采用涂片透 射或全反射紅外光譜分析法，檢測對象是襯層或推進劑粘合劑受檢樣品的異氰酸酯基團和 亞甲基基團，檢測條件是粘合劑體系與固化劑的固化反應；在檢測實施階段，完成以下檢 測，包括：測量峰、參比峰、吸光度、吸光度比值、啟始時段吸光度比值、t時段吸光度比值； 在數據處理階段，分析固化度，繪制曲線，擬合曲線，獲取直線斜率；在評價分析階段，根據 直線斜率、速率常數和反應動力學參數之間的相互關系，實現(xiàn)推進劑襯層或絕熱層界面固 化反應程度的定性定量評價。
[0006] 在條件選取階段，檢測對象是襯層或推進劑粘合劑受檢樣品，以及襯層或推進劑 粘合劑受檢樣品在2265CHT1波數處異氰酸酯基團為測量峰和在1436CHT1波數處亞甲基基團 為參比峰；檢測條件是粘合劑體系與固化劑的固化反應，以及在不同固化反應時間段紅外 特征吸收峰的吸光度和吸光度比值Α^/Α^。
[0007] 在數據處理階段，根據吸光度比值數據分析固化反應固化度，繪制固化反應固化 度與時間關系曲線，根據二級反應動力學方程擬合曲線，獲得的直線斜率為固化反應速率 常數。
[0008] 本發(fā)明的有益技術效果是：本發(fā)明由于采用了涂片透射或全反射紅外光譜分析 法，因而樣品制備簡單、分析速度較快。同時由于以受檢樣品在2265CHT1波數處異氰酸酯基 團為測量峰和在1436CHT1波數處亞甲基基團為參比峰，因而避開的單次檢測誤差、消除了 特異樣品缺陷。另外由于根據二級反應動力學方程擬合曲線獲得直線斜率為固化反應速率 常數，因而可能定性定量地評價推進劑襯層或推進劑的固化反應程度。本發(fā)明還具有方法 簡單、操作方便、費用節(jié)省和數據準確的優(yōu)點。

【具體實施方式】
[0009] 下面結合實施例分二組對本發(fā)明進一步說明。
[0010] 第一組，丁羥襯層與硝酸酯增塑的聚醚（NEPE)推進劑界面固化反應動力學參數檢 測。
[0011] 步驟一，樣品制備：丁羥襯層固化反應樣品制備：按固化參數R=l.〇，R為異氰酸酯 基與羥基的物質的量比值，稱取50g的端羥基聚丁二烯粘合劑（HTPB)和甲苯二異氰酸酯固 化劑（TDI)，快速攪拌均勻后，均分成5份，每份重10g，分別加入0. 5%重量的固化催化劑 和1?5%重量的襯層或絕熱層中其他配方組分，繼續(xù)混勻后置于一定溫度的恒溫烘箱中 進行固化反應。
[0012] 步驟二，條件選?。翰捎眉t外光譜儀，檢測方法為全反射紅外光譜分析法，檢測 對象是丁羥襯層受檢樣品，以及受檢樣品在2265CHT 1波數處異氰酸酯基為測量峰和在 1436CHT1波數處亞甲基基團為參比峰，檢測條件是丁羥粘合劑與固化劑的固化反應，以及在 不同固化反應時間段測量峰的吸光度與參比峰吸光度比值A Na/ACH2。
[0013] 步驟三，檢測實施：完成以下檢測，包括：測量峰、參比峰、吸光度、吸光度比值、初 始吸光度比值、t時吸光度比值。在固化反應的不同時刻，取已經制備好的樣品涂在儀器的 全反射部位上進行測試，分別得到初始反應和反應t時刻的測量峰、參比峰的吸光度值，得 到它們的初始比值為Q，t時刻比值為C t，以azl-Ct/Q計算固化度數值。
[0014] 步驟四，數據處理：分析固化度，繪制曲線，擬合曲線，獲取直線斜率。
[0015] 根據吸光度比值數據分析固化反應固化度。繪制固化反應固化度與時間關系曲 線：以固化反應時間t為橫坐標，固化度a為縱坐標，繪制a隨時間t的關系曲線，包括加入 襯層或絕熱層組分后得到的關系曲線。擬合曲線：根據二級反 應動力學方程

【權利要求】
1. 一種固體推進劑的襯層與界面反應動力學參數測定方法，包括下列五個步驟：樣品 制備，條件選取，檢測實施，數據處理，評價分析，其特征在于：在條件選取階段，檢測方法 采用涂片透射或全反射紅外光譜分析法，檢測對象是襯層或推進劑粘合劑受檢樣品的異氰 酸酯基團和亞甲基基團，檢測條件是粘合劑體系與固化劑的固化反應；在檢測實施階段，完 成以下檢測，包括：測量峰、參比峰、吸光度、吸光度比值、啟始時段吸光度比值、t時段吸光 度比值；在數據處理階段，分析固化度，繪制曲線，擬合曲線，獲取直線斜率；在評價分析階 段，根據直線斜率、速率常數和反應動力學參數之間的相互關系，實現(xiàn)推進劑襯層或絕熱層 界面固化反應程度的定性定量評價。
2. 根據權利要求1所述的固體推進劑的襯層與界面反應動力學參數測定方法，其特征 是：在條件選取階段，檢測對象是襯層或推進劑粘合劑受檢樣品，以及襯層或絕熱層受檢樣 品在2265CHT 1波數處異氰酸酯基團為測量峰和在1436CHT1波數處亞甲基基團為參比峰；檢 測條件是粘合劑體系與固化劑的固化反應，以及在不同固化反應時間段紅外特征吸收峰的 吸光度和吸光度比值A Na/ACH2。
3. 根據權利要求1所述的固體推進劑與襯層界面反應動力學參數測定方法，其特征 是：在數據處理階段，根據吸光度比值數據分析固化反應固化度，繪制固化反應固化度與時 間關系曲線，根據二級反應動力學方程擬合曲線，獲得的直線斜率為固化反應速率常數。
【文檔編號】G01N21/3563GK104280359SQ201310319787
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月29日 優(yōu)先權日:2013年7月29日
【發(fā)明者】龐愛民, 徐勝良, 胡偉, 馬新剛, 黃志萍, 章園園, 蔡如琳, 趙志剛, 吳倩 申請人:湖北航天化學技術研究所