[发明专利]微热量热法定量评价双基推进剂热稳定性

说明书

一种微热量热法评价双基推进剂热稳定性的新方法，其特征在于，该方法采用微热量热仪在等温模式下针对双基推进剂开展热分解实验，跟踪监测双基推进剂的放热量或热流随时间、温度的变化，阐明其分解历程，研究分解历程与放热量、热流等分解特征参量的定量关系，确定分解加速拐点，给出双基推进剂热稳定性发生突变的临界阈值条件，得到基于放热量的稳定性判据，开展双基推进剂的热分解动力学参数研究，建立双基推进剂热作用下的时温等效关系；结合稳定性判据形成微热量热热稳定性定量评价新方法，弥补了从分解放热角度定量评价双基推进剂热稳定性方法缺失的空白。

技术领域

本发明属于火炸药安全性评价技术领域，涉及一种双基推进剂的热稳定性评价方法。特别是一种利用微热量热法研究双基推进剂的热稳定性，基于双基推进剂分解放热量和分解历程的相关性，形成基于双基推进剂分解放热量的稳定性定量判据，结合时温等效关系，建立微热量热评价双基推进剂热稳定性的新方法。

背景技术

热性能是火炸药作为特种能源区别于其它材料的标志性属性之一，不仅决定着火炸药工作状态的能量释放过程，更关系到火炸药研制、生产、储运等诸多方面的重大安全问题。火炸药热稳定性研究指物料受热发生分解所引起的化学稳定性变化，用来评价火炸药在工况环境不同形式的热刺激作用下，因自身分解反应放热，引发燃烧或爆炸的难易程度。

双基推进剂中主要能量成分为硝化棉和硝化甘油，分子结构中均含有-C-ONO₂、O-NO₂键等结构。热作用下，双基推进剂发生分解反应，分子结构中的C-O、O-N等化学键断裂，释放大量的热，产生热积累、引发双基推进剂燃烧甚至爆炸，影响双基推进剂的安全性。

大尺寸、高能量是双基推进剂的发展趋势，但同时也给安全提出了更高的要求。大尺寸的双基推进剂药柱作为热的不良导体容易引起热积累，影响贮存的安全性。另外双基推进剂在长期贮存、生产加工和现场使用过程中，能否经受住环境的考验，不出现意外的燃烧和爆炸事故，是双基推进剂研究和应用中必须要解决的首要问题。

双基推进剂在热作用下分解遵循以下反应过程：

根据该通式右端提供的三个特征结果，建立了一系列评价双基推进剂稳定性的试验方法：试纸法(维也里、甲基紫、阿贝尔)、量气法(真空安定性VST)、差示扫描量热DSC、失重法等。这些评价方法及标准大多是二十世纪六十年代从前苏联、德国引进，八十年代美国、德国、法国等商业化量热仪器进入国内，在参考国外方法和标准的基础上，建立了差示扫描量热法。差示扫描量热法采用加热速率为零时的分解峰温来评价稳定性，首先差示扫描量热法的样品量极少，无法准确复现推进剂在大量堆积贮存过程中的安全状态，其次由于缺乏量化判别依据，方法可操作性差，在实际稳定性检测中极少使用，且差示扫描量热法要做到样品全分解，实验条件与推进剂实际使用条件相差较大，热稳定性评价上有一定的局限性。

微热量热法较差示扫描量热法试验样品量增大1000倍左右，可以模拟双基推进剂大量堆积的贮存状况。同时微热量热量热精度高，能够实时监测试样的微小的热量变化，从量热角度精细地反映出双基推进剂的性能变化，可为深入研究双基推进剂的热稳定性提供必备的条件。采用微热量热仪研究热刺激条件下双基推进剂的分解放热量的动态实时变化规律，获得加速分解临界特性与分解历程的相关性，建立热稳定性判据；根据分解反应动力学建立热稳定性时温等效关系，形成微热量热法评价双基推进剂热稳定性的新方法。

发明内容