助推發動機推進劑與丁腈橡膠作用研究范文

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摘要：在某新型彈藥中，雙蔗醛（SZQu）推進劑與丁腈橡膠共存。為了探究SZQu推進劑與丁腈橡膠的相互作用，以及丁腈橡膠密封圈的安全壽命，對在75℃條件下分別老化了7d、20d、35d和50d的樣品進行了檢測。研究結果表明：在儲存過程中丁腈橡膠對SZQu推進劑的安全性能影響不大，兩者之間的外相容性較好；混合體系中丁腈橡膠的拉斷伸長率在老化20d后變為95％，在75℃老化條件下，混合體系中丁腈橡膠密封圈的安全壽命達到20d。

關鍵詞：丁腈橡膠，SZQu推進劑，差式掃描量熱法，力學性能

在某型彈藥助推發動機中，雙蔗醛（SZQu）推進劑與作為密封圈和襯墊的丁腈橡膠共存。丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈經聚合反應制得的無規共聚物［1－2］。丁腈橡膠具有很強的極性，SZQu推進劑的主要能量成分硝化棉和硝化甘油也具有極性官能團，并且液態硝化甘油存在揮發現象［3－5］。丁腈橡膠和SZQu推進劑共存，一方面，SZQu推進劑在儲存過程中自催化產生氮氧化物（NxOy），如NxOy不能及時排出，也有可能對密封圈性能產生影響［6－9］；另一方面，丁腈橡膠可能會引起硝化甘油的遷移速率增加、分解速率加快，從而使得SZQu推進劑變得不穩定［10－11］，進而影響彈藥的貯存和使用安全性。

1實驗部分

1．1試劑與儀器SZQu推進劑，西安近代化學研究所；丁腈橡膠密封圈，山西北方興安化學工業有限公司。電熱油浴恒溫箱（DU65型），上海康路儀器設備有限公司，溫度精度±0．5℃；差示掃描量熱儀（DSC，NetzschDSC8000型），德國耐馳儀器制造有限公司，溫度精度為±0．01℃；傅里葉變化紅外光譜儀（FT－IR，SpectrumⅡ型），PerkinElmer公司；推拉力計（HP－100型），樂清市艾德堡儀器有限公司，最大量程100N。

1．2樣品的老化將直徑為1mm的丁腈橡膠密封圈截成長度為50mm橡膠段，分為2組，一組丁腈橡膠密封圈單獨（以下稱單獨體系）老化，另一組丁腈橡膠密封圈與SZQu推進劑（丁腈橡膠與SZQu推進劑的質量配合比為1∶1）共同老化（以下稱共混體系）；SZQu推進劑一組作為參比，共同放置在50mL半封閉磨口玻璃瓶中，采用電熱油浴恒溫箱（DU65型，上海康路儀器設備有限公司）75℃條件下進行老化。在7、20、35、50d時間點進行取樣。每組取丁腈橡膠3根，SZQu推進劑2g左右。按照GJB770B—2005中的預估火藥安全儲存壽命熱加速老化法，采用電熱油浴恒溫箱（DU65型，上海康路儀器設備有限公司）75℃條件下對樣品進行熱加速老化。

1．3樣品的測試按照GJB772A—97中的安定性和相容性差熱分析和差示掃描量熱法（DSC），分別對老化不同時間的樣品進行DSC測試，采用等速升溫，升溫速率為5℃／min，N2通氣速率為20．0mL／min，起始溫度為80℃，終止溫度為300℃。采用傅里葉變化紅外光譜儀（FT－IR，SpectrumⅡ型，PerkinElmer公司）對樣品進行測試，掃描速度為40次／s，分辨率為0．5cm－1，波數范圍為350～8300cm－1。采用推拉力計（HP－100型，樂清市艾德堡儀器有限公司）對丁腈橡膠樣品的力學性能進行測試，夾具對丁腈橡膠密封圈進行夾持，保證每次2個夾具之間距離為2．5cm，低速拉伸，最大量程100N。

2結果與討論

2．1外相容性分析老化7d不同體系中SZQu推進劑的DSC曲線見圖1。從圖可以看出，混合體系中SZQu推進劑老化7d的分解峰溫為192．7℃，單獨體系中的SZQu推進劑老化7d的分解峰溫是195．6℃，混合體系中SZQu推進劑分解峰溫與單獨體系中的分解峰溫差為2．9℃，由于丁腈橡膠在老化過程中發生均裂反應，分解出帶電子的自由基［12］，而SZQu推進劑中存在接受電子的空穴［13］，當兩者接觸時，會促進SZQu推進劑的分解從而使SZQu推進劑和丁腈橡膠的外相容性變差，從研究結果可以看出，丁腈橡膠對SZQu推進劑的影響較小，使得SZQu推進劑分解峰溫下降很有限，在貯存過程中丁腈橡膠與SZQu推進劑外相容性較好。老化50d不同體系中SZQu推進劑的DSC曲線圖見圖2。從圖可以看出，在老化50d條件下，混合體系中的SZQu推進劑的分解峰溫為192．5℃，單獨體系中的SZQu推進劑的分解峰溫為195．6℃，分解峰溫差為3．1℃。研究結果表明：在貯存過程中丁腈橡膠與SZQu推進劑的外相容性較好。

2．2不同體系中丁腈橡膠的FT－IR分析老化35d不同體系中丁腈橡膠的FT－IR譜圖見圖3。從圖可以看出，老化35d，單獨體系和混合體系中丁腈橡膠的譜線出現差異，混合體系中老化的丁腈橡膠的譜線在1456cm－1、1654cm－1和1736cm－1處吸收峰變強，分析認為：一方面丁腈橡膠老化35d，自身耐受性變差，在老化過程中會自身發生均裂和環化反應，導致丁腈橡膠基團發生變化；另一方面，在老化35d條件下，SZQu推進劑產生的酸性氣體，在密封環境下就會積累，酸性氣體也會促使CC鍵氧化，腈基在酸性介質中可以水解成胺或酸［14］，在酸的作用下CC鍵打開，形成飽和鍵，羧基或酯基增多，導致丁腈橡膠的吸收峰變強。

2．3老化時間對丁腈橡膠拉斷伸長率的影響老化時間不同丁腈橡膠的拉斷伸長率見表1。從表1可知，不同體系中丁腈橡膠的拉斷伸長率隨老化時間的增加而呈降低態勢，混合體系因丁腈橡膠與SZQu推進劑共同老化，混合體系中的丁腈橡膠的伸長率下降更快，在老化20d條件下，混合體系中丁腈橡膠的拉斷伸長率為95％，比老化7d條件下丁腈橡膠的伸長率144％下降34．03％；在老化35d條件下，混合體系中丁腈橡膠的伸長率為8％，即將達到極限。分析認為：丁腈橡膠的老化機理從化學角度解釋屬于一種氧化反應［15］，SZQu推進劑在老化過程中會由于自分解產生NxOy，丁腈橡膠在酸性條件下易發生化學降解，此時降解速率比自然情況下降解速率要快很多，所以力學性能急劇下降，因此在老化溫度為75℃條件下，老化20d是混合體系中丁腈橡膠密封圈的安全貯存壽命。

3結論

研究了某新型彈藥中，SZQu推進劑與丁腈橡膠共存以及相互的作用，確定了合適的安全貯存壽命。研究結果表明：（1）在儲存過程中丁腈橡膠對SZQu推進劑的安全性能影響不大，兩者之間的外相容性較好；（2）在75℃老化條件下，混合體系中丁腈橡膠密封圈的安全貯存壽命為20d。

參考文獻

［1］何玉財，許建和．腈水解酶在羧酸合成中的研究進展［J］．生物加工過程，2009，7（1）：7－12．

［2］吳中柳，李祖義．氰基水解酶在有機合成中的應用［J］．有機化學，2001，21（1）：25－32．

［3］趙鳳起，王新華．雙基推進劑裝藥包覆層間硝化甘油遷移及抑制［J］．固體火箭技術，1993（2）：69－74．

［4］邵自強，YuML．HYCAR組成對它與NC相容性的影響［J］．火炸藥學報，2010（2）：26－28．

［5］劉繼華．火藥物理化學性能［M］．北京：北京理工大學出版社，1997，12－89．

［6］李詠今．丁腈橡膠烘箱加速老化與室內自然老化相關性的研究［J］．特種橡膠制品，2001，22（4）：51－56．

［7］張發源．3種丁腈橡膠硫化膠加速老化與室內自然老化壓縮應力松弛變化［J］．特種橡膠制品，2001，22（4）：35－40．

［8］周吉玉，李貴賢，范宗良．丁腈橡膠的熱老化性能［J］．石油化工應用，2009，28（2）：82－85．

［9］肖鑫，趙云峰，許文，等．橡膠材料加速老化實驗及壽命評估模型的研究進展［J］．宇航材料工藝，2007（1）：5－10．

［10］左玉芬，羅雪梅，周建華．溫濕度作用下炸藥與相關物的相容性研究［J］．含能材料，2000，8（4）：171－174．

［11］左玉芬，常昆，韋力元，等．炸藥和高分子材料在老化過程中的相容性［M］．北京：中國工程物理研究院，2002，347－348．

［12］李昂．橡膠的老化現象及其老化機理［J］．特種橡膠制品，2009，30（5）：56－67．

［13］楚士晉．炸藥熱分析［M］．北京：科學出版社，1994，23－189．

［14］韓光烈，黎留鑫，趙長友，等．硝化甘油生產安全技術與管理［M］．北京：國防工業出版社，1988，12－93．

［15］叢川波，鄒功文，孟曉宇，等．氫化丁腈橡膠在高溫鹽酸中的老化過程［J］．高分子材料科學與工程，2016，32（3）：118－123．

作者：劉萌陽 路桂娥 江勁勇 賈昊楠 王爍 單位：空軍工程大學航空機務士官學校航空軍械工程系