硝酸酯增塑聚醚推进剂/衬层界面粘接性能快速评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种固体火箭发动机结构完整性和贮存寿命评估技术，特别是一种硝 酸酯增塑聚醚推进剂/衬层界面粘接性能快速评估方法。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，制约硝酸酯增塑聚醚推进剂使用的关键问题是界面粘接，特别是推 进剂/衬层的界面粘接性能是决定发动机使用寿命的关键因素。推进剂/衬层界面粘接性 能的测试方法已经形成了行业标准，即QJ2038. 1A-2004固体火箭发动机燃烧室界面粘接 强度测试方法。该方法是在一定的温度和拉伸速率下，以单向拉伸的方式测定联合粘接矩 形试件的最大抗拉强度来评价界面粘接质量，其缺陷是：试样制备量大价高，配方调试耗时 费力，测试过程烦琐，试验周期较长。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是要提供一种硝酸酯增塑聚醚推进剂/衬层界面粘接性能快速评 估方法，它能够可靠地实现界面粘接性能的快速评价，有效地降低人工成本、节省试验、检 测费用。
[0004] 本发明解决问题的技术方案是： 设计一种硝酸酯增塑聚醚推进剂/衬层界面粘接性能快速评估方法，包括下列步骤： 步骤一，确定检测条件：试样准备，设备选用，标准选定。界面粘接强度测定，试样采用 联合粘接矩形试件；设备选用时，采用大型材料试验机；检测标准选定为QJ2038. 1A-2004 固体火箭发动机燃烧室界面粘接强度测试方法。界面显微红外光谱测定，利用矩形件单向 拉伸测试后的试样；设备选用时，采用显微红外光谱仪；检测方法，在推进剂/衬层界面法 线方向一定区域内进行，见图2。
[0005] 步骤二，实施检测过程：光谱检测，坐标标记。光谱检测时，进行显微红外光谱检 测，检测范围在推进剂/衬层粘接界面法线方向一定区域内，检测区域间隔为20mm ;坐标标 记时，根据红外光谱检测时的特征峰，确定界面扩散层位置坐标，即界面扩散层厚度。
[0006] 步骤三，完成性能评价：经验公式建立，评价指标分析。根据界面扩散层位置坐标， 建立界面扩散层厚度与宏观力学性能的关系式，即建立粘接强度的经验公式，利用经验公 式评价界面粘接的基本配方与粘接强度的关系。
[0007] 本发明的有益技术效果是：由于试样准备阶段利用矩形试件单向拉伸测试后的试 样、无需反复制备矩形试件进行粘接强度测试，因而降低了人工成本、节省了检测费用。同 时由于检测设备选用显微红外光谱仪，因而可以得到推进剂/衬层粘接界面微米级区域内 特征官能团红外吸收峰的变化，进而间接得到以硝酸酯为扩散主体的扩散层厚度，并且为 经验公式建立提供了条件。另外由于在检测实施阶段，可以根据红外光谱检测时的特征峰 来确定界面扩散层位置坐标，因而可以用于推进剂/衬层的配方筛选与调试、粘接界面贮 存性能评估。本发明还具有过程简单、操作方便、指标合理和评价准确等优点。
【附图说明】
[0008] 图1是试样结构示意图。
[0009] 图2是典型检测区域示意图。
[0010] 图中，1、推进剂，2、衬层，3、绝热层。
【具体实施方式】
[0011] 下面通过附图提供的实施例对本发明进一步说明。
[0012] 采用65 °C老化不同时间的硝酸酯增塑聚醚推进剂/HTPB衬层/绝热层联合粘接矩 形试件。
[0013] 步骤一，确定检测条件：试样准备，设备选用，标准选定。界面粘接强度测 定，试样采用联合粘接矩形试件；设备选用时，采用大型材料试验机；检测标准选定为 QJ2038. 1A-2004固体火箭发动机燃烧室界面粘接强度测试方法。界面显微红外光谱测定， 利用矩形件单向拉伸测试后的试样；设备选用时，采用显微红外光谱仪；检测方法，在推进 剂/衬层界面法线方向一定区域内进行，见图2。
[0014] 步骤二，实施检测过程：光谱检测，坐标标记。光谱检测时，进行显微红外光谱检 测，检测范围在推进剂/衬层粘接界面法线方向一定区域内，检测区域间隔为20mm ;坐标标 记时，根据红外光谱检测时的特征峰，确定界面扩散层位置坐标，即界面扩散层厚度。
[0015] 通过光谱检测，分别得到5个不同老化时间下试样推进剂/衬层界面法线方向不 同位置的显微红外光谱图。在检测范围的推进剂/衬层粘接界面法线方向一定区域内，设 定为-200mm至+200mm，其中代表推进剂一侧，" + "号代表衬层一侧；检测区域间隔为 20mm，即每隔20mm测试一次显微红外光谱。在检测获得的显微红外光谱图中，如果有明显 的硝酸酯聚集，可以选择两个硝酸酯聚集的特征峰为整个红外谱图中的最强峰，即特征峰 1660cm ^16650111和特征峰1270cm ^1275011 \将推进剂/衬层的物理界面的位置坐标设 定为0,据此判定，可以得到推进剂/衬层界面扩散层坐标，即推进剂/衬层界面扩散层厚 度dt，形成65°C时不同老人时间界面扩散层厚度与粘接强度列表，即表1为扩散层厚度与 粘接强度列表。表1中，P/L-P表TK界面偏推进剂一侧；P/L-L表TK界面偏衬层一侧。
[0016]
步骤三，完成性能评价：经验公式建立，评价指标分析。根据界面扩散层位置坐标，建立 界面扩散层厚度与宏观力学性能的关系式，即建立粘接强度的经验公式，利用经验公式评 价界面粘接的基本配方与粘接强度的关系。
[0017] 将不少于5个子样的粘接强度分别与编号一一对应的推进剂/衬层界面扩散层厚 度dt相关联，以扩散层厚度dt为自变量，粘接强度为因变量，回归二者的关系，得到经 验关系式，置信水平应> 90%。
[0018] 从表1可以看出：扩散层厚度dt与粘接强度具有高度负相关性，即随着老化过程 中扩散层厚度增大，推进剂/衬层的界面粘接强度是逐渐减小的。针对本例中二者的经验 关系式为：
对推进剂和衬层配方中可反应组分相同的同体系推进剂/衬层/绝热层进行检测，获 得联合粘接矩形试件的粘接强度，建立界面扩散层厚度dt与粘接强度的相关关系，间接得 到硝酸酯增塑聚醚推进剂/HTPB衬层体系的界面粘接强度，最终实现与配方体系类似的试 样界面粘接性能快速评估。
【主权项】
1. 一种硝酸酯增塑聚醚推进剂/衬层界面粘接性能快速评估方法，其特征在于包括下 列步骤： 步骤一，确定检测条件：试样准备，设备选用，标准选定； 步骤二，实施检测过程：光谱检测，坐标标记； 步骤三，完成性能评价：经验公式建立，评价指标分析。2. 根据权利要求1所述的硝酸酯增塑聚醚推进剂/衬层界面粘接性能快速评估方法， 其特征是：设备选用时，采用显微红外光谱仪。3. 根据权利要求1所述的硝酸酯增塑聚醚推进剂/衬层界面粘接性能快速评估方法， 其特征是：光谱检测时，进行显微红外光谱检测，检测范围在推进剂/衬层粘接界面法线方 向一定区域内，检测区域间隔为20_ ;坐标标记时，根据红外光谱检测时的特征峰，确定界 面扩散层位置坐标，即界面扩散层厚度。4. 根据权利要求1所述的硝酸酯增塑聚醚推进剂/衬层界面粘接性能快速评估方法， 其特征是：建立经验公式和分析评价指标时，根据界面扩散层位置坐标，建立界面扩散层厚 度与宏观力学性能的关系式，即建立粘接强度的经验公式，利用经验公式评价界面粘接的 基本配方与粘接强度的关系。
【专利摘要】本发明是一种硝酸酯增塑聚醚推进剂/衬层界面粘接性能快速评估方法，它包括下列步骤：步骤一，确定检测条件：试样准备，设备选用，标准选定；步骤二，实施检测过程：光谱检测，坐标标记；步骤三，完成性能评价：经验公式建立，评价指标分析。本发明所述方法利用显微红外光谱仪测定界面法线方向一定区域的红外光谱，得到扩散层位置坐标，建立扩散层厚度与宏观力学性能的经验公式，利用经验公式评价界面粘接的基本配方与粘接强度的关系，实现推进剂/衬层界面粘接性能的快速评估，所述方法可以用于推进剂/衬层的配方筛选与调试、粘接界面贮存性能评估。本发明具有人工成本较低、检测费用节省、以及过程简单、操作方便、指标合理和评价准确等优点。
【IPC分类】G01N19/04
【公开号】CN105319159
【申请号】CN201410330543
【发明人】庞爱民, 杨根, 桑丽鹏, 池旭辉, 彭松, 尹华丽, 杜锡娟, 张峰涛, 常华, 朱学珍, 封学华
【申请人】湖北航天化学技术研究所
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年7月11日