化学共混对HTPB推进剂性能的影响

陈芳　宋文　罗涛

摘 要：端羟基聚丁二烯（HTPB）推进剂是一种固体推进剂，具有多种特点，如使用温度范围较大、玻璃化转变温度不高、固体填充高、密度小等，到目前为止，HTPB的运用变得越来越广泛。但是，HTPB推进剂的工艺性能在其含能固体量的不断上升作用下，会随之变得越来越弱，导致燃烧及力学性不能够满足运用要求。本文通过对适当的交联剂、键合剂、固化催化剂等进行运用，对加料顺序进行有效控制，对捏合过程进行化学共混，以对HTPB推进剂中不同类型物质的相容性进行有效改善，同时深入研究含PET的HTPB推进剂的不同性能，以对化学共混对HTPB推进剂性能的影响具有更为深入的了解和认识。

关键词：化学共混；HTPB推进剂；力学性能；工艺性能；压强指数；影响

端羟基聚丁二烯（HTPB）推进剂是一种固体推进剂，具有多种特点，如使用温度范围较大、玻璃化转变温度不高、固体填充高、密度小等，因而到目前为止，HTPB的运用变得越来越广泛。通过大量研究后发现，HTPB中含有越多的固体含量，则HTPB推进剂的能量便会越来越高。但是，HTPB推进剂的工艺性能在其含能固体量的不断上升作用下，会随之变得越来越弱，导致燃烧及力学性不能够满足运用要求。到目前为止，当HTPB中的含能固体量上升至一定数值时运用高能氧化剂等，这是对HTPB推进剂能量进行提高的一种有效措施。对于其他一些措施，尚无较多研究资料。

端轻基四氢吠喃环氧乙烷共聚醚（PET）黏合剂属于高分子化合物，具有比较强的极性，其中，主链具有良好的柔顺性，粘度较小，具有多种优点，如工艺性能好、老化性能好、低温性能好等。针对HTPB推进剂。如果将PET黏合剂引入其中，便能够在HTPB中引入含能增塑剂BDNPA/F，进而能够对推进剂的比冲、密度进行有效提高，这种推进剂组配模式是比较理想的。在将BDNPA/F、极性PET引入非极性的HTPB时，应先对怎样有效互容二者进行全面考虑。因此，本文通过对适当的交联剂、键合剂、固化催化剂等进行运用，对加料顺序进行有效控制，对捏合过程进行化学共混，以对HTPB推进剂中不同类型物质的相容性进行有效改善，同时深入研究含PET的HTPB推进剂的不同性能，以对化学共混对HTPB推进剂性能的影响具有更为深入的了解和认识。

1 含PET的HTPB推进剂的工艺性能

在HTPB推进剂的基础条件下，深入验证了HTPB和PET的相容性。在HTPB预混药浆内直接加入PET。或者在后期阶段中，采用扩链剂方式加入PET。在捏合工艺完成以后，在浇注HTPB推进剂的药浆过程中均会发生搭桥现象，药浆的流动性不够明显，不具有流平性。究其原因，第一，PET是极性黏合剂，HTPB是非极性黏合剂，在推进剂中，因为二者无法相容，造成药浆流动性偏小，大大提高浇注的难度。

根据有关文献和实验验证，不难发现，通过对不同组材料的加入顺序进行有效控制，能够对各种极性物质之间的相容性进行有效改善。在本文研究中，根据一定的比例，有效预聚PET和ITD，促使-NCO基团被接到PET的两端，然后采用固化剂形式，向HTPB推进剂药浆中加入进去，以能够获得强制互容的效果。通过采取以上步骤和方法，便能够制作出具有较高流平性、流动性的药浆。

2 含PET的HTPB推进剂工艺性能在化学共混作用下受到的影响

第一，随着PET含量的上升，能够对HTPB推进剂的最大伸长率进行显著提升，究其原因，HTPB推进剂中的极性增塑剂BDNPA/F是重要原因。针对HTPB推进剂中的BDNPA/F，大大提高相分离的难度，大大降低伸长率。在加入PET以后，能够有效降低相分离的程度，有效提高伸长率。综上所述，含PET的HTPB推进剂的力学性能是比较好的。

3 HTPB推进剂压强指数降低在化学共混作用下受到的影响

针对BDNPA/F、DOS，根据55：45的质量比例，对二者进行复配使用，以对黏合剂中PET含量对HTPB造成的影響进行深入研究。在向HTPB推进剂中加入PET以后，尽管HTPB推进剂的性能出现一定的波动，不过从整体角度来说，在不同压强下HTPB推进剂的压强指数、燃速得到有效下降，究其原因，PET黏合剂的分解温度较小是重要原因，在燃烧过程中，通过吸热分解后，PET能够形成具有流动性的液层，通过对氧化剂的燃面进行有效影响，能够对HTPB推进剂的压强指数进行有效降低。此外，在不同压强条件下，随着增塑比的上升，HTPB的燃速限上升后降低，随着BDNPA/F含量的不断上升，HTPB推进剂的压强指数不断下降，究其原因，BDNPA/F的沸点偏低是重要原因。

4 化学共混的HTPB推进剂的综合性能

含HTPB的推进剂、含PET的推进剂均具有自身的优势，而通过运用化学共混法，能够对不同组分的性能进行综合均衡，取长补短，能够对单一聚合物组分性能中的弱点进行有效消除，能够得到较高综合性能的推进剂。运用少量的PET，将其作为HTPB的改性剂，能够获得非常显著的效果。在HTPB推进剂中加入PET，对增塑剂DOS的用量进行适当减少，将PET推进剂中常会运用到的含能增塑剂BDNPA/F进行有效引入，便能够有效提高推进剂的密度，使其达到一般HTPB推进剂的水平。在HTPB推进剂中引入PET，不但能够有效降低推进剂的压强指数值，而且能够对HTPB推进剂的优良性能进行有效保存。

参考文献：

[1]周东谟，刘向阳，王庆云，魏志军，王宁飞.HTPB推进剂定应变老化损伤本构特性研究[J].推进技术，2017（02）.