發(fā)布時間：2017-10-27 07:38

  本文關(guān)鍵詞：固體推進劑用IPN型襯層的研究

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【摘要】：固體火箭發(fā)動機中推進劑/襯層/絕熱層組成的界面被稱為Ⅱ界面,Ⅱ界面粘接是否有事關(guān)發(fā)動機的工作成敗。會導(dǎo)致Ⅱ界面粘接失效的主要因素有襯層本體性能較差、Ⅱ界面處化學(xué)反應(yīng)單一及Ⅱ界面處小分子遷移等。為了解決這些問題,研究人員常通過增加固體填料,引入鍵合劑等途徑來解決,但都難以系統(tǒng)解決Ⅱ界面粘接問題。通過引入第二網(wǎng)絡(luò)體系與丁羥聚氨酯襯層形成互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(interpenetrating polymer network, IPN),可在分子級別改善聚氨酯襯層的性能,可以看做是以化學(xué)的手段實現(xiàn)聚合物物理共混的技術(shù)手段。本文以端羥基聚丁二烯(HTPB)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸乙酯(EA)、環(huán)氧樹酯(EP)為原料,采用同步互穿法分別制備了聚氨酯/聚丙烯酸酯--PU/P(MMA-EA)、聚氨酯/環(huán)氧樹脂--PU/EP IPN型固體火箭發(fā)動機襯層。采用四因素三水平的正交實驗方法初步確立了互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)襯層的基礎(chǔ)參數(shù)。四個因素分別為：固化參數(shù)、交聯(lián)參數(shù)、硬段質(zhì)量分數(shù)以及互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)Ⅰ和Ⅱ的比例。正交試驗結(jié)果顯示當(dāng)固化參數(shù)為1.35、交聯(lián)參數(shù)為0.25、硬段含量為30%且體系配比為90/10時PU/P(MMA-EA)IPN襯層的力學(xué)性能較好。采用示差掃描量熱法(DSC)對IPN襯層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成過程中的固化反應(yīng)動力學(xué)進行了研究,并運用Kissnger極值法、Crane法確定了改性樹脂體系的固化反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)。利用傅立葉紅外光譜(FTIR)研究了IPN襯層的反應(yīng)速率常數(shù)、固化反應(yīng)速率的影響因素。利用流變儀研究了PU/P(MMA-EA) IPN襯層粘度增長速率的影響因素。結(jié)果表明隨著PU和P(MMA-EA)兩體系配比的接近,IPN襯層的固化反應(yīng)表觀活化能逐漸降低,反應(yīng)速率加快,反應(yīng)級數(shù)均為1.065；反應(yīng)溫度及丙烯酸酯含量的變化很大影響著-NCO的消耗速率；反應(yīng)溫度、固化參數(shù)、交聯(lián)參數(shù)及硬段含量均對粘度增長速率有較大影響。通過調(diào)節(jié)催化劑含量、固化參數(shù)、硬段含量、交聯(lián)參數(shù)、引發(fā)劑含量、以及IPN中體系配比,研究了一系列參數(shù)變化對IPN襯層本體性能以及推進劑／襯層／絕熱層界面粘接性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：隨著固化參數(shù)、硬段含量、P(MMA-EA)含量及EP含量的增加IPN襯層的抗拉強度不斷增大,隨著催化劑含量和引發(fā)劑含量的增加IPN襯層的抗拉強度先增大后減小,隨著交聯(lián)參數(shù)的增大IPN襯層的抗拉強度不斷減小。隨著催化劑含量和交聯(lián)參數(shù)的增大IPN襯層的延伸率不斷減小,隨著硬段含量的增加IPN襯層的延伸率不斷增大,隨著引發(fā)劑含量、P(MMA-EA)含量及EP含量的增加IPN襯層的延伸率先增大后減小,而固化參數(shù)對IPN襯層的延伸率影響較小。各參數(shù)變化對推進劑／襯層／絕熱層界面粘接性能的影響規(guī)律與力學(xué)性能相近。利用正電子湮沒壽命譜儀(PALS)測試了PU/P(MMA-EA) IPN的正電子湮沒參數(shù),并運用量子理論模型計算出其平均自由體積半徑約為0.385nm。采用溶劑萃取法測量了不同體系配比PU/P(MMA-EA) IPN的凝膠含量,并計算出其交聯(lián)密度約為5.41×10"6mol·cm-3。利用差熱分析儀測試了PU/P(MMA-EA)IPN的熱分解過程,結(jié)果顯示PU/P(MMA-EA)IPN的熱分解包括二個階段,第一階段為硬段分解,第二階段為軟段長鏈高分子裂解和聚烯烴網(wǎng)絡(luò)分解。并采用DMA測試儀分析了PU/P(MMA-EA)IPN的動態(tài)熱機械性能。研究了不同體系配比襯層的損耗因子、儲能模量及損耗模量與溫度的關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：互穿聚合物網(wǎng)絡(luò) 襯層 反應(yīng)動力學(xué) 力學(xué)性能 界面粘接 網(wǎng)絡(luò)特征
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V512;TQ430.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 IPN材料的概述12-14
• 1.2.1 IPN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.2 IPN的制備方法13-14
• 1.3 IPN材料的研究方法14-17
• 1.3.1 FTIR14-15
• 1.3.2 PALS15-16
• 1.3.3 DMA16
• 1.3.4 DSC16-17
• 1.3 IPN技術(shù)在固體推進劑襯層中的研究進展17-19
• 1.3.1 IPN襯層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)17-18
• 1.3.2 IPN襯層的工藝性能18
• 1.3.3 IPN襯層的本體性能18-19
• 1.3.4 IPN的界面粘接作用19
• 1.4 本論文的研究目的及研究內(nèi)容19-21
• 1.4.1 研究目的及意義19-20
• 1.4.2 研究內(nèi)容20-21
• 第二章 實驗部分21-27
• 2.1 實驗材料21-22
• 2.2 樣品制備22-23
• 2.2.1 PU/P(MMA-EA)襯層的制備22
• 2.2.2 PU/EP襯層的制備22-23
• 2.3 實驗儀器與樣品測試23-27
• 第三章 IPN型襯層的本體性能27-52
• 3.1 互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)參數(shù)研究27-29
• 3.1.1 基礎(chǔ)參數(shù)確定27-28
• 3.1.2 紅外光譜分析28-29
• 3.2 IPN襯層的固化反應(yīng)特征29-36
• 3.2.1 動力學(xué)參數(shù)29-33
• 3.2.2 反應(yīng)速率33-35
• 3.2.3 粘度增長速率35-36
• 3.3 IPN襯層的本體及粘接性能36-50
• 3.3.1 催化劑含量的影響36-38
• 3.3.2 固化參數(shù)的影響38-41
• 3.3.3 硬段含量的影響41-42
• 3.3.4 交聯(lián)參數(shù)的影響42-44
• 3.3.5 引發(fā)劑的影響44-47
• 3.3.6 體系配比的影響47-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第四章 IPN型襯層的網(wǎng)絡(luò)特征52-74
• 4.1 IPN襯層的表面特性52-59
• 4.1.1 PU/P(MMA-EA)襯層的表面張力52-54
• 4.1.2 PU/EP襯層的表面張力54-55
• 4.1.3 PU/P(MMA-EA)襯層的潤濕性55-57
• 4.1.4 PU/EP襯層的潤濕性57-59
• 4.2 IPN襯層的自由體積特征59-64
• 4.2.1 體系配比的影響60-61
• 4.2.2 交聯(lián)參數(shù)的影響61-62
• 4.2.3 PU/P(MMA-EA)襯層的自由體積特征62-63
• 4.2.4 PU/EP襯層的自由體積特征63-64
• 4.3 IPN襯層的凝膠含量及交聯(lián)密度64-68
• 4.3.1 PU/P(MMA-EA)襯層的凝膠含量64-65
• 4.3.2 PU/EP襯層的凝膠含量65-66
• 4.3.3 PU/P(MMA-EA)襯層的交聯(lián)密度66-67
• 4.3.4 PU/EP襯層的交聯(lián)密度67-68
• 4.4 IPN襯層的熱性能68-72
• 4.4.1 熱分解過程68-69
• 4.4.2 損耗因子69-71
• 4.4.3 儲能模量71-72
• 4.4.4 損耗模量72
• 4.5 本章小結(jié)72-74
• 第五章 結(jié)論74-76
• 5.1 本文的主要結(jié)論74-75
• 5.2 本文的創(chuàng)新點75
• 5.3 進一步研究工作建議75-76
• 參考文獻76-80
• 致謝80-81
• 碩士期間發(fā)表的論文81

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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本文編號：1102577