热固性浇注 PBX 力学行为的影响因素探讨

利用拉伸实验、压缩实验、巴西实验对浇注黏结炸药（PBX）的力学行为进行了研究,探讨了影响浇注PBX 力学行为的因素。实验结果表明,浇注 PBX 的力学行为分为脆性断裂和延性断裂两种形式;在固化阶段的不同时间点浇注 PBX 的力学行为不同,当固化度为70％--80％时,浇注 PBX 表现出延性断裂的特征;当浇注 PBX 的固化度在80％以上时,药柱的力学行为受到固化温度和胶黏剂分子量等的影响。对于含有同一分子量端羟基聚丁二烯（HTPB）的浇注 PBX,固化温度越高,其力学行为越趋近于脆性断裂特征;经同一固化温度后,HTPB分子量越小,浇注 PBX 的力学行为越趋近于脆性断裂的特征。对产生上述现象的原因进行了分析。     

黏结剂相对分子质量对浇注PBX固化应力的影响?

采用自行研制的固化应力测试装置,测量了端羟基聚丁二烯(HTPB)基浇注高聚物黏结炸药(PBX)固化过程的应力变化,计算出固化应力数据,分析了黏结剂相对分子质量对热固性浇注PBX固化应力的影响,并对其在不同固化温度下的黏结强度进行了测试。结果表明:同一固化温度时,随着HTPB相对分子质量的逐渐增大,浇注PBX在固化阶段的最大热应力及收缩应力都逐渐减小。固化温度为100℃时,相对分子质量为1 500、2 800、4 000的HTPB基固化物因固化反应所产生的最大热应力分别为2.14、1.12、1.01 MPa,最大收缩应力分别为0.29、0.22、0.15 MPa。在固化降温阶段,HTPB相对分子质量越大,浇注PBX的收缩应力也越大。HTPB相对分子质量相同时,固化物的黏结强度随着固化温度的升高而降低;而固化温度一定时,HTPB相对分子质量对浇注PBX的黏结强度影响不大。     

低分子量HTPB聚氨酯弹性体的制备及其性能

为改善高固含量高聚物黏结炸药(PBX)和丁羟推进剂的工艺性能,以低分子量的端羟基聚丁二烯(HTPB)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,选用一缩二乙二醇(DEG)为扩链剂,采用二步法制备了聚氨酯弹性体。研究了催化剂用量对浆料黏度的影响,固化参数R及扩链剂用量对HTPB聚氨酯弹性体力学性能的影响。试验结果表明,当催化剂质量分数为0.004%时,适用期可达5 h;R值为1.1,DEG羟基含量占反应总羟基量的60%时,聚氨酯弹性体力学性能较好,拉伸强度达7.60 MPa,断裂伸长率达540.21%。动态力学分析(DMA)测试结果显示,低分子量HTPB聚氨酯弹性体有两个明显的玻璃化转变温度,说明样品存在明显的微相分离结构。     

封端含硅氧烷多异氰酸酯对涂层热力学性能的影响EI北大核心CSCD

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和甲酸为原料,通过缩合得到缩二脲多异氰酸酯,再加入不同比例的双端羟基聚醚改性硅油(THPDMS)反应得到含硅氧烷多异氰酸酯(BP-THPDMS),并加入封端剂ε-己内酰胺封端,生成封端含硅氧烷的多异氰酸酯即涂料交联剂,将交联剂与端羟基树脂交联固化制备了耐高温弹性涂层。通过红外光谱、核磁共振氢谱对交联剂的结构进行表征验证,通过原位红外光谱测试、差示扫描量热分析探究了涂层交联固化的机理。结果表明,解封端温度为160℃,固化温度为180℃。通过热重分析、扫描电镜、拉曼和拉伸试验,考察了涂层的热力学性能,表明THPDMS的加入提高了涂层的耐热性和力学性能。     

封端含硅氧烷多异氰酸酯对涂层热力学性能的影响

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和甲酸为原料,通过缩合得到缩二脲多异氰酸酯,再加入不同比例的双端羟基聚醚改性硅油(THPDMS)反应得到含硅氧烷多异氰酸酯(BP-THPDMS),并加入封端剂ε-己内酰胺封端,生成封端含硅氧烷的多异氰酸酯即涂料交联剂,将交联剂与端羟基树脂交联固化制备了耐高温弹性涂层。通过红外光谱、核磁共振氢谱对交联剂的结构进行表征验证,通过原位红外光谱测试、差示扫描量热分析探究了涂层交联固化的机理。结果表明,解封端温度为160℃,固化温度为180℃。通过热重分析、扫描电镜、拉曼和拉伸试验,考察了涂层的热力学性能,表明THPDMS的加入提高了涂层的耐热性和力学性能。     

氟与端羟基聚丁二烯复合改性UV固化多臂型聚氨酯的合成与性能

采用甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFHMA)和二乙醇胺(DEOA)自制含氟二元醇;以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)、端羟基聚丁二烯(HTPB)、含氟二元醇、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)为主要原料合成—NCO半封端线型聚氨酯;将双季戊四醇(Di-PE)加入聚氨酯体系,制备了氟与端羟基聚丁二烯复合改性UV固化多臂型聚氨酯。通过红外光谱和核磁共振对聚合物进行表征,并研究了不同含氟二元醇及端羟基聚丁二烯添加量对涂膜水接触角、吸水率、热稳定性、硬度、力学性能等的影响。测试结果表明,含氟二元醇和端羟基聚丁二烯的引入使涂膜的水接触角增加,吸水率大幅降低,热稳定性增强,硬度提高。当含氟二元醇质量分数为8%,端羟基聚丁二烯质量分数为20%时,涂膜的综合性能最佳。     

GAP/HTPB粘合剂固化胶片力学性能研究

选用主链柔顺性好,可在推进剂中单独用作粘合剂的端羟基聚丁二烯(HTPB),通过化学共聚的方法来改善叠氮缩水甘油醚(GAP)的力学性能.反应活性对比表明,二者与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)的反应速度有较大差异,进而影响粘合剂固化胶片的网络结构.实验结果表明:加入扩链剂和交联剂,所得粘合剂力学性能有较大提高,拉伸强度可达1.43MPa,延伸率为382.37%.     

HTPB-异氰酸酯黏结剂体系的室温固化及性能研究

文章从浆料适用期、胶膜的表面形态、力学性能等方面研究了不同端羟基聚丁二烯(HTPB)-异氰酸酯体系室温固化的效果。试验结果表明,聚氧化丙烯二醇(N220)的加入,延长了浆料适用期,并初步实现了HTPB-异氰酸酯黏结剂体系在规定时间内(约一周)的室温固化。HTPB-佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)体系在适用期、力学性能、胶膜表面形态方面明显优于HTPB-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)体系。但在固化时间方面,HTPB-MDI、HTPB-甲苯二异氰酸酯(TDI)体系比HTPB-4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、HTPB-IPDI体系短。在胶膜的拉伸性能方面,与国外同类研究在高温固化条件下的性能相当。     

双模聚氨酯交联体系的力学性能

以端羟基聚丁二烯(HTPB)、环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(PET)以及聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为粘合剂,多异氰酸酯(N100)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为固化剂,三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂,制备了PETS/PETL/N100、GAP/PETL/N100、GAP/PET/IPDI/TMP、GAP/HTPB/IPDI/TMP四种双模聚氨酯交联体系,研究了双模网络对聚氨酯弹性体力学性能的影响。结果表明,双模体系较之于短链单模体系,力学性能有了较大的改善。双模聚氨酯交联体系力学性能的提高主要是非仿射变形的结果,非仿射变形程度主要取决于交联点之间的氢键数。单组分固化反应速率的差异对双模体系的力学性能影响较大。     

基于激光烧蚀微推进技术的GAP靶带致密性研究

从用于激光烧蚀微推进技术靶带的药剂配方、涂覆厚度、固化温度等方面入手,研究了各因素对靶带固化速率以及致密性的影响。对比研究了甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、异氰酸酯(N100)等固化剂对聚合物端羟基聚叠氮缩水甘油醚(GAP)的固化速率和固化效果。结果显示,IPDI固化效果最佳。通过激光扫描共聚焦显微镜和场发射扫描电子显微镜观测了样品的靶带表面气孔率,并确定了涂覆厚度为200μm、固化温度为40~50℃的最佳工艺条件,使靶带气孔率在符合激光微推进系统要求下达到最低。     

超支化聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂的制备与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)和二乙醇胺(DEOA)为原料,合成出了超支化聚氨酯核HBPU-0;以IPDI、聚醚多元醇(N210)、DMPA等原料合成线型聚氨酯,然后将线型聚氨酯接枝到HBPU-0上,制备出超支化聚氨酯(HBPU);再以HBPU、环氧树脂E-44、丁基缩水甘油醚单封端的四乙烯五胺(TEPA-660a)为主要原料制备出超支化聚氨酯改性水性环氧树脂固化剂。用红外光谱、核磁共振、透射电镜、扫描电镜和热失重等方法表征和测试了聚合物的结构与性能,研究了HBPU含量对固化膜断面形貌、力学性能、热性能的影响。结果表明,当HBPU质量分数达到24%时,固化膜的综合性能最佳,此时冲击强度为23.4kJ/m2,拉伸强度为52.4 MPa,5%和50%的质量热损失温度分别为287.5℃和376℃,与未改性环氧树脂相比,柔韧性和耐热性均有显著提高。     

固化温度对亚麻纤维及其增强复合材料力学性能的影响

研究热压成型过程中,不同固化温度对亚麻纤维及其增强复合材料力学性能的影响。结果表明:亚麻纤维在120,140℃和180℃分别处理2h后单纤维拉伸性能发生不同程度的下降。环氧树脂E-51在120,140℃和180℃下固化2h后拉伸性能未发生明显变化。基于环氧树脂的单向亚麻纱线增强复合材料分别在120℃和140℃固化成型时,拉伸强度和冲击强度变化不大。但当固化温度达到180℃时,由于亚麻纤维在高温环境下损伤较为严重,其增强复合材料的拉伸强度和冲击强度均发生明显的下降。然而复合材料的拉伸模量随着成型温度的升高有一定幅度的提升。     

浇注 PBX 固化温度场的数值模拟

为了使浇注塑料黏结炸药(PBX)具有均匀的固化温度场,采用COMSOL Multiphysics软件和Fourier数学模型,分别模拟研究了模具尺寸、烘箱与PBX间的温差、PBX固化速率等因素对PBX温度场分布的影响。结果表明:药浆温度低于烘箱温度时,浇注PBX内的温度场呈现由外向里递减的趋势。60 mm×240 mm、100 mm×240 mm、200 mm×240 mm和200 mm×1 000 mm,壁厚都为5 mm的模具,从25℃升至60℃的过程中,模具边缘和中心点的最大温差可分别达到3.22、6.66、10.49℃和13.08℃。200 mm×1 000 mm,壁厚为5 mm的模具分别从0、25、40、50℃升至60℃时,模具边缘和中心点的最大温差可分别达到17.56、13.08、7.02℃和3.36℃。药浆温度与烘箱温度相同时,模具边缘温度最小,中心温度最高,此时影响温度场梯度的主要因素为药浆固化速率的大小。当药浆和烘箱间存在温差,可通过减小模具尺寸、降低浇注PBX内的温度梯度,且浇注PBX的固化尽量采取药浆与烘箱温度一致的固化工艺,此时选择固化速率较小的药浆可实现PBX内的温度基本一致。     

超支化聚合物/环氧树脂体系的固化行为及性能

利用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)法研究了脂肪族聚酯型超支化聚合物/环氧树脂/酸酐固化体系的固化反应,并研究了不同代数及含量超支化聚合物对固化产物力学性能的影响。结果表明,超支化聚合物的引入能促进体系中酸酐基团的开环并产生游离羧酸,从而对体系的固化反应产生促进作用。较低含量超支化聚合物的引入即能较好地改善固化产物的力学性能,其中第三代HBP含量为3%时,固化物的拉伸强度提高20.54%、冲击强度提高71.14%、断裂伸长率提高41.02%。     

Abrasion resistance and mechanical properties of high-volume fly ash concrete

The abrasion resistance and mechanical properties of concrete containing high-volume fly ash (HVFA) were investigated. Sand (fine aggregate) was replaced with 35, 45, and 55% of Class F fly ash by mass. The water to cement ratio and the workability of mixtures were maintained constant at 0.46 and 55 ± 5 mm respectively. Properties examined were compressive strength, splitting tensile strength, flexural strength, modulus of elasticity and abrasion resistance expressed as depth of wear. Test results indicated that replacement of sand with fly ash enhanced the 28-day compressive strength by 25–41%, splitting tensile strength by 12–21%, flexural strength by 14–17%, and modulus of elasticity by 18–23% depending upon the fly ash content, and showed continuous improvement in mechanical properties up to the ages of 365 days. Replacing fly ash with sand significantly improved the abrasion resistance of concrete at all ages. Strong correlation exists between the abrasion resistance and each of the mechanical properties investigated.