楊萬均 ，魏小琴，黃文明 ，余淑華

（1.中國兵器工業(yè)第五九研究所，重慶 400039；2.重慶市環(huán)境腐蝕與防護工程技術研究中心，重慶 400039）

要滿足導彈發(fā)動機長期自然貯存的要求，推進劑必須具有良好的長期自然貯存熱安定性。影響HTPB 推進劑安定性的因素很多,推進劑的各種組分均可能成為影響安定性的內因，如氧化劑、功能助劑、稀釋劑、增塑劑、固化劑與粘結劑等。在眾多影響因素中，針對HTPB 粘結劑對熱安定性的影響是否占主導地位，使得不同配方的HTPB 推進劑的特征分解規(guī)律具有相似性，HTPB 推進劑是否有熱安定性的共性規(guī)律，用加速試驗得到的熱安定性共性規(guī)律對長期自然貯存是否具有指導性等問題進行了以下研究。

1 試驗樣品

為了使試驗樣品具有代表性，選擇了不同配方、不同固化劑、不同燃速的HTPB推進劑方坯藥為試驗樣品，樣品的主要信息見表1。

表1 樣品的主要信息Table 1 Main information of HTPB propellant sample

2 試驗方法

2.1 加速試驗方法

參照GJB 770B—2005《火藥試驗方法 方法505.1 安定性、相容性和預估安全貯存壽命熱減量法》[1]，開展HTPB 推進劑在50，70，80 ℃等不同溫度下的熱減量老化試驗。

分別將4 種推進劑方坯藥切成厚薄、大小一致的小塊，用感量為0.000 1 g 的電子天平稱量,每塊質量為10 g 左右，精確到0.000 1 g。每種推進劑每個試驗溫度各準備3塊樣品，將樣品放入干燥器（內裝氯化鋰飽和溶液）內待用。

相同試驗溫度的同種推進劑分別裝入鋁塑復合薄膜袋內，將裝有不同試驗溫度的4 種待用樣品的鋁塑薄膜袋進行熱焊密封，并用記號筆在鋁塑薄膜袋上標明試驗溫度、樣品名稱、試驗項目等。

取樣：開始試驗的第1周，每天用電子天平稱量1次，以后每周稱量1次。

稱量：將取出的樣品袋放入有控溫控濕的實驗室內，放置冷卻30 min后剪開袋口分別稱量，精確至0.000 1 g，記錄稱量的時間、試驗周期、樣品名稱及稱量數據，樣品放回袋子內然后熱焊密封袋口。

稱過的樣品返回安全烘箱繼續(xù)進行試驗，樣品從烘箱取出到再放回烘箱的時間間隔為1 h。

重復取樣、稱量，稱過的樣品返回安全烘箱繼續(xù)進行試驗，待樣品開始加速分解后再繼續(xù)試驗2～3 d后停止試驗。

2.2 長期自然貯存試驗方法

具有典型氣候特征的庫房貯存試驗是長期自然貯存試驗的方法之一。將HTPB 推進劑方坯分別放入鋁塑復合薄膜袋內，排出袋內的空氣后熱焊密封袋口，然后再分別放入另外一個鋁塑復合薄膜袋內焊封袋口，將裝有樣品的袋子放入密封的鐵桶內，鐵桶放置于庫房內進行長期自然貯存。定期檢測長期自然貯存推進劑的力學性能，檢測溫度為20 ℃。

3 試驗結果與分析

3.1 不同推進劑的熱安定性的共性規(guī)律分析

4種HTPB推進劑的試驗結果如圖1所示。

圖1 試驗減量曲線Fig.1 Decrease curve of 80 ℃experimentation

由圖1的累積減量-加熱時間曲線可以看出，無論是三組元的H-1，H-2，H-6 推進劑，還是四組元的H45 推進劑，盡管其配方不同、燃速各異以及因固化劑的不同導致粘接劑分子構架上的某些特性基團存在區(qū)別，由于不同推進劑所用HTPB 粘接劑的分子主鏈上的結構基本相同，主鏈的結構對HTPB 推進劑的熱分解有主導控制作用。因此從宏觀上表現(xiàn)出試驗條件相同時，有4 種推進劑的加速分解起始時間和勻速分解的起始時間相同、4 條曲線的累積減量分數變化趨勢基本相同、特征分解規(guī)律相似的共性規(guī)律。

3.2 不同推進劑的熱安定性的特性分析

用勻速分解速率（Rc1）、加速分解速率（Rc2）作為表征推進劑的熱安定性的特征參數，4種HTPB推進劑的特征參數見表2。

表2 HTPB推進劑的特征參數Table 2 Character parameter of HTPB propellant

由表2的數據可以看出：由于4種推進劑配方不同，使用的氧化劑、固化劑、增塑劑、功能助劑、性能調節(jié)劑及粘接劑交聯(lián)固化的程度等存在差異，致使推進劑在貯存或受熱時，內部存在的小分子及某些助劑向外遷移或擴散的能力不同、受熱分解的能力各異，導致4種推進劑的特征參數Rc1，Rc2大小各異，表現(xiàn)出不同推進劑的熱安定性具有不同的個性特征。

3.3 推進劑長期自然貯存的試驗結果

推進劑長期自然貯存的試驗結果見表3，為了便于比較，試驗數據用伸長率相對于初始值的變化百分率表示，表3中的數據為庫房貯存2 a的檢測數據，檢測試驗條件為20 ℃。

3.4 加速試驗與庫房貯存試驗結果的對比分析

表2的試驗結果說明推進劑的熱安定性優(yōu)劣排序為H-6＞H-2＞H-1。表3 的試驗結果說明，推進劑庫房貯存2 a 的εm相對變化率由小到大的排序為H-6＜H-2＜H-1。表2、表3 的結果說明庫房貯存2 a 的推進劑的εm相對變化率與加速試驗得到的熱安定性的結論是一致的。因此，運用HTPB 推進劑的累積減量分數變化趨勢基本相同、特征分解規(guī)律相似的共性規(guī)律，采用相似產品預測法，用已知貯存性能的推進劑與待定型的推進劑開展對比試驗，預估推進劑的貯存性能具有重要的參考價值。

表3 推進劑庫房貯存2 a的εm相對變化率Table 3 Relative variational rate of εm for stockpiling 2 years of HTPB propellant

4 結論

不同配方的HTPB 推進劑的加速分解起始時間和勻速分解的起始時間相同，具有相似的熱分解、熱安定性的共性規(guī)律。該結論對預估HTPB 推進劑的庫房貯存性能具有重要的參考價值。

不同配方的HTPB推進劑，其熱安定性特征參數Rc1，Rc2大小各異，表現(xiàn)為不同推進劑的熱安定性的個性特征不同。

[1]GJB 770B—2005，火藥試驗方法方法505.1安定性、相容性和預估安全貯存壽命熱減量法[S].