一种利用Parylene微纳米薄膜对薄壁聚能切割索进行防护的方法与流程

本发明涉及薄壁聚能切割索的防潮、防盐雾、防霉等防护方法领域，具体为一种利用parylene微纳米薄膜对薄壁聚能切割索进行防护的方法。

背景技术：

薄壁聚能切割索是一种特殊结构形式的火工品，利用空心装药的聚能效应，在装药爆炸后沿切割索轴线形成高温、高速的金属射流，切割预分离面，达到结构分离的目的，如图1所示。聚能切割索可用于多级推进火箭的级间分离、窗口抛射和子母弹头壳体的切瓣等，具有高可靠性、高同步性、结构重量轻等特点。

薄壁聚能切割索的长度为几米到十几米，宽度约为2.5mm～5mm，“v”形角度70°～90°，聚能槽最薄处厚度约100μm～200μm，内部填装黑索今(rdx)或六硝基菧(hns)等炸药。薄壁聚能切割索要求首先要经过一系列的环境考核试验后正常工作，试验项目包括冲击、振动、颠簸、温度-湿度-高度(28天)、盐雾、高温暴露、跌落等，其次要满足17年的贮存期。其中28天的温度-湿度-高度试验按照gjb344-87《钝感电起爆器通用设计规范》规定要求进行，具体要求为：以24小时为一个周期进行两种循环，一种循环方式为常温常湿4小时、高温高湿(温度71℃、相对湿度95％)4小时、低温负压(温度-54℃)16小时；另一种循环方式为常温常湿4小时、低温负压4小时、高温高湿16小时，两种循环方式交替进行，共进行20个循环；其余8天时间进行的试验为：第6、7天和第20、21天进行持续低温负压试验；第13、14天和第27、28天持续进行高温高湿试验，试验一共持续28天。

由于目前使用的有机硅树脂类dbsf-6102三防保护剂温湿度环境耐受性不理想，加之三防保护剂手工涂敷，均匀性无法保证，在局部漆膜较薄的地方，空气中的o2、h2o和co2分子容易渗透进入三防保护剂和薄壁管的界面，在局部形成溶解膜。薄壁管在环境考核和长期贮存期间容易出现腐蚀、破裂，导致水进入切割索内部与药剂直接接触，药剂受潮水解变质，从而导致切割索出现未正常引爆或断爆问题。因此，薄壁切割索的有效防护直接影响其在航天型号上的应用，成为亟待解决的技术瓶颈。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用parylene微纳米薄膜对薄壁聚能切割索进行防护的方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种用于薄壁聚能切割索的parylene微纳米薄膜防护方法，采用化学气相沉积的方法将微纳米级厚度的parylene薄膜均匀沉积在薄壁聚能切割索外表面。

进一步地，parylene薄膜的厚度介于几十纳米和几十微米之间。

进一步地，所述parylene薄膜的原材料可以是parylenec、parylenen或parylened的任意一种。

进一步地，聚能切割索采用银、铅、铅锑合金(锑含量为2％或6％)或铜等中的任意一种作为薄管材料。

进一步地，薄壁聚能切割索的长度约几米～十几米，宽度约为2.5mm～5mm，“v”形角度70°～90°，聚能槽最薄处厚度约100μm～200μm。

进一步地，薄壁聚能切割索内部填装黑索今(rdx)或六硝基菧(hns)任何一种钝感炸药。

相比于传统的切割索防护剂，利用parylene薄膜防护表现出如下显著优点：

1、本发明利用化学气相沉积制备parylene薄膜，沉积温度低，薄膜成份易控，膜厚与淀积时间成正比，均匀性、重复性好，台阶覆盖性优良。

2、本发明的parylenec薄膜具有优良的耐湿、防潮、抗盐雾、抗酸性等性能，可以满足防护需求。

3、本发明采用原位沉积制备薄膜，不会使切割索发生形变、损伤，不会降低切割索的起爆性能。

附图说明

图1为薄壁聚能切割索作用示意图。

图2为包覆parylene微纳米薄膜的薄壁聚能切割索的三维结构图。

图3为包覆parylene微纳米薄膜的薄壁聚能切割索的剖面图。

图4为parylenec对薄壁铅管切割索防护实物图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明

结合图1，薄壁聚能切割索的使用方法以及基本原理为：将薄壁聚能切割索固定在橡胶护套1中，再固定在金属护套2之中，通过螺栓3固定在被切割对象4之上，利用空心装药的聚能效应，在装药爆炸后沿切割索轴线形成高温、高速的金属射流，切割预分离面，达到结构分离的目的。具体方法步骤为：

1.1预处理：首先在涂覆之前，对样品表面进行处理，增强膜层与薄壁铅基底的附着力，对基底用氮气清洗，除去表面的灰尘和杂质；其次，低真空状态下，在薄壁铅基底表面喷涂硅烷偶联剂，激活表面，在真空室中自然干燥；

1.2气化裂解：在裂解装置中，减压后，将1.1中的样品在放入升华室中，升高温度120℃～180℃，通过真空泵将生成的parylenec气体引导至裂解室，parylenec气体在680℃时下进行裂解，产生稳定的parylenec双自由基中间体；

1.3沉积聚合：将parylenec双自由基中间体，在室温状态下的真空蒸汽聚合室内与薄壁铅基底相接触，传导parylenec双自由基中间体的热量被传导后，在薄壁铅基底的表面进行吸收和聚合，以分子的状态聚合形成高分子量的线性parylenec聚合物涂层。

结合图2和图3，本发明是一种利用parylene微纳米薄膜对薄壁聚能切割索进行防护的方法，主要通过化学气相沉积的方法，对内部装填的炸药5的聚能切割索薄壁管壳6进行防护，将parylene防护层7沉积于薄壁管壳6的外表面，使之防潮、防盐雾、防霉，防护性能达到gjb344-87《钝感电起爆器通用设计规范》的规定要求。

下面的实施例仅对本发明进行进一步的说明，不应理解为对本发明的限制。

实施例

利用parylenec对薄壁铅管切割索进行防护

将长度为10m的铅锑合金(锑含量为2％)薄壁切割索盘成圆环状，放入化学气相沉积设备的真空腔室中。应注意：真空腔室中应悬挂细丝，其直径约为几十微米，使薄壁切割索悬挂在细丝之上，且每一环之间无相互接触，如图4所示。当腔室中的真空度低于2.0×10^-2torr时，在180℃下蒸发、700℃下裂解parylenec原料，通过冷阱在设备尾部降温，真空沉积腔室中的温度保持在35℃左右，最后parylenec单体在薄壁铅管切割索外壁上发生聚合，厚度约为25μm。经过一系列的环境考核试验后，切割索能正常工作，包括冲击、振动、颠簸、温度-湿度-高度(28天)、盐雾、高温暴露、跌落等，其防护性能基本达到gjb344-87《钝感电起爆器通用设计规范》的规定要求。

技术特征：

1.一种利用parylene微纳米薄膜对薄壁聚能切割索进行防护的方法，其特征在于：采用化学气相沉积法将微纳米级厚度的parylene薄膜包覆在薄壁聚能切割索外表面，其具体过程为如下步骤：

1.1预处理：首先在涂覆之前，对样品表面进行处理，增强膜层与薄壁铅基底的附着力，对基底用氮气清洗，除去表面的灰尘和杂质；其次，低真空状态下，在薄壁铅基底表面喷涂硅烷偶联剂，激活表面，在真空室中自然干燥；

1.2气化裂解：在裂解装置中，减压后，将1.1中的样品在放入升华室中，升高温度120℃～180℃，通过真空泵将生成的parylenec气体引导至裂解室，parylenec气体在680℃时下进行裂解，产生稳定的parylenec双自由基中间体；

1.3沉积聚合：将parylenec双自由基中间体，在室温状态下的真空蒸汽聚合室内与薄壁铅基底相接触，传导parylenec双自由基中间体的热量被传导后，在薄壁铅基底的表面进行吸收和聚合，以分子的状态聚合形成高分子量的线性parylenec聚合物涂层。

2.根据权利要求1所述的利用parylene微纳米薄膜对薄壁聚能切割索进行防护的方法，其特征在于：所述的parylene薄膜的厚度介于几十纳米至几十微米之间。

3.根据权利要求1所述的利用parylene微纳米薄膜对薄壁聚能切割索进行防护的方法，其特征在于：parylene薄膜的原材料是parylenec、parylenen或parylened中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的利用parylene微纳米薄膜对薄壁聚能切割索进行防护的方法，其特征在于：所述的聚能切割索可以采用银、铅、铜金属中的任意一种作为薄管材料。

5.根据权利要求1所述的利用parylene微纳米薄膜对薄壁聚能切割索进行防护的方法，其特征在于：薄壁聚能切割索的长度为几米到十几米，宽度约为2.5mm～5mm，“v”形角度70°～90°，聚能槽最薄处厚度约100μm～200μm。

6.根据权利要求1所述的利用parylene微纳米薄膜对薄壁聚能切割索进行防护的方法，其特征在于：薄壁聚能切割索内部填装黑索金、六硝基茋或三氨基三硝基苯。

技术总结
本发明公开了一种利用Parylene微纳米薄膜对薄壁聚能切割索进行防护的方法，本发明采用化学气相沉积法将微纳米级厚度的Parylene薄膜包覆在薄壁铅管聚能切割索外表面，可用于薄壁铅管聚能切割索的防潮、防盐雾、防霉，以使防护性能满足GJB344‑87《钝感电起爆器通用设计规范》规定的环境试验要求。在经过环境试验后，薄壁铅管聚能切割索仍具有高可靠性，可用于多级推进火箭的级间分离、窗口抛射和子母弹头壳体的切瓣等。

技术研发人员：朱朋;徐聪;沈瑞琪
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2018.09.29
技术公布日：2020.04.07