不饱和聚酯树脂包覆层与改性双基推进剂的化学相容性研究

利用差式扫描量热法(DSC)和真空安定性法(VST)研究了分别以氢氧化铝(ATH)、六(4-醛基苯氧基)环三磷腈(PNCHO)、六(4-羟甲基苯氧基)环三磷腈(PNOH)和六(2,4,6-三溴苯氧基)环三磷腈(PNBr)为填料的四种不饱和聚酯树脂包覆层(UP-1,UP-2、UP-3和UP-4)与改性双基推进剂主要组分硝化甘油(NG)、硝化棉(NC)、黑索今(RDX)和奥克托今(HMX)及典型改性双基推进剂的相容性。DSC测试结果表明,UP-1、UP-2、UP-3与改性双基推进剂的主要组分NC、NG、RDX和HMX均具有良好的化学相容性,而UP-4与RDX属于轻微敏感;VST测试结果表明,UP-1、UP-2和UP-3与粒铸改性双基推进剂、浇铸改性双基推进剂均具有良好的化学相容性,UP-4/粒铸改性双基推进剂混合体系和UP-4/浇铸改性双基推进剂混合体系属于中等反应等级。

填料对不饱和聚酯树脂包覆层耐热性影响研究

选择氢氧化铝、六(4-醛基苯氧基)环三磷腈(PNCHO)、六(4-羟甲基苯氧基)环三磷腈(PNOH)、六(2,4,6-三溴苯氧基)环三磷腈(PNBr)、联二脲(DBH)和八苯基聚倍半硅氧烷(POSS)作为不饱和聚酯树脂包覆层的填料,经复配、固化,制备出不饱和聚酯树脂包覆层,分别考察了填料种类和用量对不饱和聚酯树脂包覆层的热导率、线膨胀系数和动态热失重性能的影响。结果表明,填料可使不饱和聚酯树脂包覆层的热导率提高,且热导率随填料用量的增加和填料粒径的增大而升高;不饱和聚酯树脂包覆层的线膨胀系数随填料用量的增加而降低。而当填料用量相同时,大粒径填料填充的包覆层的线膨胀系数均比小粒径填料填充的高。PNCHO、PNOH、PNBr和POSS均能够明显提高不饱和聚酯树脂包覆层的耐热性。

磷腈阻燃剂对不饱和聚酯树脂包覆层性能影响

以不饱和聚酯树脂为基体,添加磷腈阻燃剂六(4–羟甲基苯氧基)环三磷腈,研究磷腈阻燃剂对不饱和聚酯树脂包覆层力学性能、耐烧蚀性能、热稳定性能的影响,同时考察了磷腈阻燃剂对于包覆层浆料工艺性能的影响。结果表明,随着磷腈阻燃剂含量增加,浆料黏度急剧升高,工艺性能变差;当磷腈阻燃剂含量为8份时,不饱和聚酯树脂包覆层的拉伸强度降低至14.1 MPa,而断裂伸长率达到最大值,为31.0%,继续增加磷腈阻燃剂含量,拉伸强度没有显著变化,而断裂伸长率显著降低;热重分析结果表明,当磷腈阻燃剂含量为8份时,包覆层在450℃时的残炭率从纯不饱和聚酯树脂的6.3%提高至25.3%;耐烧蚀性能分析结果表明,包覆层的线烧蚀率随磷腈阻燃剂增加明显下降,当磷腈阻燃剂含量达到40份时,包覆层的线烧蚀率从纯不饱和聚酯树脂的0.75 mm/s降为0.36 mm/s,降幅达52%。

纳米TiO_2对不饱和聚酯树脂包覆层的改性

针对U PR包覆层存在着固化物脆性大、低温延伸率低、与推进剂力学性能匹配差的缺点,提出将纳米T iO2均匀地分散在U PR基体中的共混改性方法,对U PR包覆层进行改性研究。拉伸性能测试结果表明,纳米T iO2对U PR包覆层的改性效果明显,其低温延伸率由2%提高到4%左右,同时降低了玻璃化转变温度,说明纳米T iO2可改善机体的力学性能,对U PR具有一定程度的增塑作用。通过SEM和TEM测试,对复合材料的微观性能结构进行研究,结果表明,纳米T iO2均匀分散于树脂基体中。

不饱和聚酯树脂包覆层在固体推进剂中的应用

综述了不饱和聚酯树脂包覆层在推进剂中的应用及国内外研究现状,分析了不饱和聚酯树脂结构特征,讨论了当前不饱和聚酯树脂包覆层存在的问题,并提出了不饱和聚酯树脂包覆层的发展方向。

OPS化合物对不饱和聚酯树脂包覆层性能影响的研究

研究了笼状低聚半倍硅氧烷(POSS)化合物笼状八苯基倍半硅氧烷(OPS)对不饱和聚酯树脂包覆层力学性能、黏度、烧蚀性能、热稳定性能的影响。结果表明,在OPS含量为7. 4%(wt,质量分数)条件下,不饱和聚酯树脂包覆层的拉伸强度提高10%,达到44MPa,黏度为6254mPa·s,起始分解温度为214. 0℃,烧蚀率为0. 63mm/s。不饱和聚酯树脂包覆层的拉伸强度得到增强,黏度上升,烧蚀率下降,分解温度降低,但分解速率同时也降低,包覆层残留率提高。

不饱和聚酯包覆层的耐烧蚀性能

采用在不饱和聚酯树脂中填加阻燃剂、耐烧蚀纤维等功能填料的方式来解决不饱和聚酯包覆层烧蚀较高的问题。通过功能填料选择试验,探索出基体材料中加入阻燃剂和耐烧蚀纤维的技术,研究了阻燃剂和耐烧蚀纤维加入量及耐烧蚀纤维长度对烧蚀率的影响。结果表明,增加碳纤维加入量或碳纤维长度,包覆层的线烧蚀率明显降低;氢氧化铝对不饱和聚酯树脂的烧蚀率有一定的贡献。复合改性后包覆层的线烧蚀率为0.252 mm/s(改性前为0.653 mm/s),黏度较小,不影响包覆工艺。Φ50 mm发动机试验表明,选用复合改性不饱和聚酯树脂包覆层包覆改性双基推进剂,包覆层壳体完整(残留率大于90%)。

聚氨酯增韧不饱和聚酯包覆层的研究

应用极限力学性能测试、差示扫描量热仪和扫描电镜等方法研究了含双键的聚氨酯(PUUP)对不饱和聚酯(CNVER)的增韧效果。结果表明,PUUP可明显增韧CNVER不饱和聚酯包覆层,随PUUP含量增加,包覆层的拉伸强度显著降低、延伸率明显增大;CNVER包覆层的玻璃化温度为41.1℃,PUUP包覆层的Tg为-4.87℃,两者共混的PUUP/CNVER(70/30)包覆层的玻璃化转化温度介于上述两者之间,为1.4℃;PUUP与CNVER的相容性好,2种聚合物共混后产生微相分离,赋予了材料良好的力学性能,是典型的橡胶增韧塑料材料。

复合填料对不饱和聚酯包覆层烧蚀性能的影响

以不饱和聚酯为基体,联二脲、磷酸密胺盐、碳纤维为填料,制备了不饱和聚酯耐烧蚀复合材料,考察了填料质量、碳纤维长度对复合材料烧蚀性能和力学性能的影响。结果表明,(联二脲+磷酸密胺盐)复合物、碳纤维质量增加,复合材料耐烧蚀性能提高;碳纤维长度增加,对复合材料耐烧蚀性能提高作用更明显,但会影响加工性能。复合材料力学性能均随(联二脲+磷酸密胺盐)复合物和碳纤维质量的增加先增大后减小。当每100 g不饱和聚酯中(联二脲+磷酸密胺盐)复合物质量为30 g、4 mm碳纤维质量为3 g时,复合材料的综合性能最佳。用该配方作为推进剂包覆材料包覆某改性双基推进剂燃气发生器并进行发动机试验,燃气发生器工作正常,压力-时间曲线平稳。燃气发生器工作完成后包覆层残留壳体完整、残留率高。

纳米填料在不饱和聚酯(UP)包覆层改性中的应用前景

不饱和聚酯(U P)作为固体推进剂包覆层存在固化物脆性大、低温延伸率低、阻燃耐烧蚀性差的缺点,为了克服这些缺点,文献中提出了一些用纳米填料改性U P包覆层的方法,文章索集了用纳米填料改性U P韧性和阻燃性的最新进展和应用前景,附参考文献21篇。

不饱和聚酯树脂微胶囊化聚磷酸铵对阻燃聚丙烯性能的影响

利用微胶囊化技术合成了新型磷氮体系无卤膨胀型阻燃剂IFR,用于聚丙烯(PP)阻燃改性。考察了阻燃剂IFR中聚磷酸铵(APP)用不饱和聚酯树脂(UPR)的微胶囊包覆效果以及UPR的用量对阻燃PP的阻燃性、耐水性、力学性能和成炭性等的影响。结果发现随着包覆层UPR用量的增加,阻燃PP的氧指数略微增大,耐水性有所改变,力学性能下降变化幅度不大,成炭性变弱。但当UPR包覆量为5%时,对PP的阻燃、耐水以及成炭效果都比较良好。

不饱和聚酯树脂国内研究进展及其国外背景Ⅱ--涂料、胶粘剂与胶衣树脂

综述了不饱和聚酯胶衣、涂料与胶粘剂的国内研究进展,其中包括:国内胶衣与彩胶树脂市场现状,新型的耐候性阻燃胶衣树脂,抗菌胶衣树脂,紫外光固化胶衣树脂,具防污性的不饱和聚酯凝胶涂料,低单体含量的不饱和聚酯复合型组合物及其制备,3 000 t胶衣树脂生产线改造工程职业病危害预评价,不饱和聚酯耐烧蚀包覆材料,无溶剂浸渍漆,道路标线涂料和树脂锚固剂等。

不饱和聚酯包覆层流动及浇注的仿真模拟

固体火箭发动机技术的发展对现有的包覆层生产技术提出了新的挑战,采用热固性树脂作为基体,结合连续自动化包覆技术,可快速得到成型完整、性能优异的包覆层,是近年来较为热门的包覆层生产方法。本研究分析了不饱和聚酯(UPR)包覆层的流动性和浇注条件,通过在Fontana‑Kiuna模型基础上引入指数函数,得到匹配的化学流变模型,建立了UPR固化时粘度与时间、温度的函数关系,得到了适合包覆层浇注操作的温度;以Bird‑Carreau幂律方程建立UPR流体的本构方程,使用Polyflow软件在前述温度下对恒速模式和恒压模式下UPR包覆层的浇注过程进行模拟,分析了浇注速率、浇注压力对充填完整性的影响,预测了包覆层的填充体积分数分布、流动速率分布和熔接线位置。结果表明,为了保证UPR包覆层浇注完整,浇注温度应该在35℃以下,浇注压力应大于1 MPa,入口流速应大于150 mm^(3)·s^(-1)且小于175 mm^(3)·s^(-1)。

不饱和聚酯包覆含DNT双基推进剂的研究

分析了不饱和聚酯树脂(U P)的固化机理和DNT(二硝基甲苯)对不饱和聚酯树脂的阻聚机理,设计了包覆方式,研制出DT-1和DT-2两种底涂液,并将其应用于含DNT双基推进剂的不饱和聚酯包覆。结果表明,DT-1底涂液阻隔性好,但与不饱和聚酯包覆剂的黏结性较差;DT-2底涂液与不饱和聚酯包覆剂具有很好的黏结性,但阻隔性能不好。在两种底涂液联合使用,烘干时间为180m in,凝胶时间大于110m in条件下,可包覆出黏结可靠的装药。对包覆的含DNT双基推进剂进行环剪切黏结性能试验,测试结果表明,在6.83M Pa时黏结强度趋于稳定,破坏发生在非黏结面,可满足装药黏结要求。

功能添加剂对不饱和聚酯包覆剂黏度和凝胶时间的影响

应用旋转流变仪和凝胶时间测定仪研究了不同功能添加剂对不饱和聚酯(UP)包覆层料浆的黏度和凝胶时间的影响。结果表明,粉状填料可提高UP包覆层料浆的黏度,层状硅酸盐(MMT)对包覆层料浆黏度影响最大,Sb2O3的影响最小;芳纶纤维(PPTA)和碳纤维(CF)均能显著影响UP包覆层料浆的黏度,当PPTA和2 mmCF的质量分数分别为1%和6%时,UP料浆的流变性较差,无法进行浇注包覆;弹性体树脂(FUP)和丁腈橡胶(CT-BN)增韧剂可提高UP包覆层料浆的黏度,磷酸二氯乙酯(P1)增塑剂可降低体系的黏度。PPTA和FUP能显著缩短凝胶时间,促进UP树脂聚合,MMT和CF可延长凝胶时间,对UP有一定的阻聚作用,Sb2O3、ZnO、Al(OH)3、CTBN和P1对树脂凝胶时间的影响不明显。

MMT/UPR包覆材料分散工艺研究

采用XRD和TEM两种测试手段,研究了分散工艺、分散时间、固化温度对纳米层状硅酸盐(MMT)片层在不饱和聚酯(UPR)包覆剂中剥离行为的影响。研究发现,将有机MMT与UPR在50℃下预混,静置1h后,在50℃下经高剪切分散处理UPR分子链对MMT片层的插层效果最好;延长分散作用时间,MMT片层的插层能力得到加强,从而可以将更多的UPR分子链插层进入MMT片层中;升高固化温度,MMT片层在UPR中的获得较好的剥离。

基于Micro-CT的某固体推进剂装药使用寿命预测

对某型改性双基推进剂装药进行不同温度(55℃、60℃、65℃、71℃)的热加速老化。以结构完整性首次破坏为临界终点,采用Mcrio-CT研究了该型装药的结构完整性随老化时间变化情况。依据贝瑟罗特方程进行线性回归,预估了该装药25℃下的使用寿命。结果表明,在热空气加速老化过程中该装药结构完整性主要破坏模式为推进剂/包覆层界面脱粘,25℃下该装药的使用寿命预测为12年。