[发明专利]提高IPDI型丁羟推进剂与衬层界面粘接性能的方法

说明书

本发明提供了一种提高IPDI型丁羟推进剂与衬层界面粘接性能的方法，以IPDI为固化剂的衬层半固化后，其表面采用增塑剂稀释后的IPDI溶液进行喷涂处理，再按照传统工艺进行浇注、固化。增塑剂为癸二酸二异辛酯、己二酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯的一种或几种组合。且增塑剂稀释后的IPDI溶液中IPDI的质量分数为30%~70%，其余为增塑剂；IPDI的含量根据环境温湿度进行调整，环境增加时，提升IPDI的比例。本发明通过将配制好的增塑剂/IPDI溶液均匀喷涂在半固化的衬层上，然后再按照传统方式进行浇注、硫化。在不改变原有衬层、推进剂配方基础上，显著提升IPDI型丁羟衬层/推进剂界面粘接性能。

技术领域

本发明属于固体火箭发动机衬层粘接技术领域，涉及IPDI型丁羟推进剂及衬层的粘接，具体为一种提高IPDI型丁羟推进剂与衬层界面粘接性能的方法，具体可采用喷涂表面处理和/或等离子处理。

背景技术

固体推进剂装药界面的粘接可靠性对发动机能否正常工作起到关键性作用。据报道，国外试验失败的固体火箭发动机中有1/3是由于界面脱粘所引起，其中推进剂/衬层界面脱粘又是最主要的失效模式。以IPDI为固化剂的推进剂具有药浆适用期长、力学性能优异、贮藏性能好、低毒性等诸多优点，目前已成为世界上应用较为广泛的一种固化剂，但受其固化速率较慢的特点，将其应用于火箭发动机中，推进剂界面容易产生弱粘、脱粘等问题，对发动机工作稳定性及结构完整性带来不利影响。

研究发现，造成IPDI推进剂界面产生弱粘、脱粘的主要原因包括两方面，一方面是由于水分消耗了界面粘接体系中的固化剂，使其含量低于化学计量值。另一方面是由于半固化后的衬层中游离态固化剂浓度低于推进剂，且IPDI固化速率慢，导致粘接界面处存在较长时间的浓度差，从而使部分IPDI发生迁移。双重因素影响下导致推进剂界面处强度弱。其中推进剂与半固化衬层合模后IPDI迁移示意图如图1所示。

目前有通过控制环境温湿度来确保界面粘接性能的手段，但是该手段控制成本较高，在环境湿度高，且难以控制情况下，性能提升较小。

发明内容

本发明提供了一种提高IPDI型丁羟推进剂与衬层界面粘接性能的方法，在不调整推进剂、衬层的配方，不影响推进剂、衬层的使用性能的基础上，能够有效提升IPDI型推进剂/衬层界面粘接性能。具体可采用喷涂表面处理和/或等离子处理。

本发明的技术方案是，一种提高IPDI型丁羟推进剂与衬层界面粘接性能的方法，通过在达到半固化状态的衬层表面喷涂采用增塑剂稀释的IPDI溶液，再浇注以IPDI为固化剂的丁羟推进剂并进行固化。

进一步地，所述的增塑剂为癸二酸二异辛酯、己二酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯的一种或几种组合。

进一步地，所述增塑剂稀释后的IPDI溶液中IPDI的质量分数为30％～70％，其余为增塑剂。

进一步地，IPDI溶液中IPDI的含量根据环境温湿度进行调整，环境增加时，提升IPDI的比例。

进一步地，环境的绝对湿含量为9.23g/kg干空气时，增塑剂与IPDI的用量比为1:1。

进一步地，增塑剂稀释的IPDI溶液喷涂量为32g/m²～54g/m²。

进一步地，所述以IPDI为固化剂的衬层中，按重量份计，其中粘结剂为100份，IPDI为14～17份，固化催化剂为0.5～2.5份，填料为12～20份，功能助剂为0.1～0.6份。

进一步地，衬层半固化程度以手感接触，粘手不拉丝为定性判断为依据。

进一步地，所述以IPDI为固化剂的丁羟推进剂中，按重量份计，氧化剂、炸药及金属燃料的总量为87～89份、丁羟粘结剂与IPDI及增塑剂的用量为10.5～12份，助剂0.1～0.5份。