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组份在推进剂/衬层中迁移特性的新方法探索

作　者: 黄求安
导　师: 周伟良；徐复铭
学　校: 南京理工大学
专　业: 材料学
关键词: 推进剂衬层迁移渗透汽化动力学
分类号: V51
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

推进剂/衬层界面脱粘失效的物理、化学机理研究是火箭发动机装药失效机理研究的重要部分之一。推进剂的组份迁移是影响推进剂/衬层界面粘结性能的重要因素。目前,研究迁移的方法主要是对衬层/推进剂联合粘结试件或发动机进行长贮或加速老化试验后,分别在衬层和推进剂中取样,再利用化学仪器(如红外光谱)测定迁移组份的含量。此方法由于功能助剂的含量较低、迁移速率较慢时,甚至可能超过仪器的测试精度。而此方法测得的只是组份迁移量是对衬层的统计平均值,而不是某组份在特定衬层中的特征迁移量。针对推进剂组份迁移研究,长期以来国内外缺少迁移动力学方面研究手段和方法。本文通过组份在聚合物中的迁移机理研究,发现其与渗透汽化的传质机理基本一致。从而借鉴膜科学技术中的渗透汽化测试原理,设计加工了推进剂液体组份渗透速率测试装置;通过合成或固化获得了推进剂衬层材料,得到了衬层材料薄膜的制备方法及最佳工艺过程;获得了推进剂不同迁移组份对不同材料薄膜的渗透通量数据以及温度、固化剂含量对渗透通量的影响。在此基础上探索了基于渗透汽化的组份迁移动力学模型,通过此模型可以得到推进剂组份迁移的动态量,为研究组份迁移对推进剂/衬层界面粘结性能的影响探索了一条新途径。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-23
  1.1 引言  9
  1.2 影响界面粘结性能的因素  9-13
    1.2.1 发动机所受载荷对界面粘结的影响  10
    1.2.2 老化对界面粘结性能的影响  10-11
    1.2.3 迁移对界面粘结性能的影响  11-12
    1.2.4 晶析对界面粘结性能的影响  12
    1.2.5 环境对界面粘结性能的影响  12-13
  1.3 迁移原理  13-16
    1.3.1 迁移的基本概念  13
    1.3.2 迁移发生的基本原理  13-14
    1.3.3 影响迁移机理的因素  14-16
  1.4 组份迁移对衬层/推进剂界面脱粘的影响  16-18
  1.5 组份迁移的研究方法  18-21
    1.5.1 目前迁移研究的方法  18-20
    1.5.2 本文研究组份迁移的方法  20-21
  1.6 本文的主要研究工作与研究目的  21-23
2 渗透汽化与组份迁移  23-29
  2.1 渗透汽化技术的简介  23
  2.2 渗透汽化基本原理  23-27
    2.2.1 渗透汽测试作原理  23-25
    2.2.2 渗透汽化传质机理  25-27
  2.3 影响渗透汽化的因素  27
  2.4 渗透汽化与组份迁移  27-28
  2.5 本章小结  28-29
3 基于衬层材料的渗透汽化膜制备与表征  29-44
  3.1 膜材料的概述  29-31
    3.1.1 膜材料的选择  29-30
    3.1.2 渗透汽化膜的制备方法  30-31
    3.1.3 衬层材料基体的渗透汽化膜  31
  3.2 聚乙二醇聚氨酯材料膜的制备与表征  31-38
    3.2.1 聚氨酯的概述  31-32
    3.2.2 聚乙二醇聚氨酯材料的合成  32-34
    3.2.3 聚乙二醇聚氨酯材料膜的制备工艺  34-36
    3.2.4 聚乙二醇聚氨酯材料的表征  36-38
  3.3 HTPB材料膜的制备  38-43
    3.3.1 HTPB的简介  38-39
    3.3.2 HTPB材料的固化和成膜工艺  39-40
    3.3.3 HTPB材料的表征  40-43
  3.4 本章小结  43-44
4 组份的渗透扩散性能及对材料的影响  44-70
  4.1 渗透性能测试装置及实验仪器  44-47
    4.1.1 渗透扩散性能测试装置  44-46
    4.1.2 实验仪器  46-47
  4.2 温度对渗透扩散性能的影响  47-59
    4.2.1 温度对聚乙二醇聚氨酯材料的渗透扩散性能的影响  47-48
    4.2.2 温度对HTPB-1型衬层材料的渗透扩散性能的影响  48-53
    4.2.3 温度对HTPB-2型衬层材料的渗透扩散性能的影响  53-59
  4.3 固化剂含量对渗透扩散性能的影响  59-64
  4.4 渗透扩散对衬层材料的影响  64-69
    4.4.1 渗透前后衬层材料的傅立叶红外光谱分析  65-67
    4.4.2 渗透前后衬层材料的力学性能分析  67-68
    4.4.3 渗透前后衬层材料的扫描电镜分析  68-69
  4.5 本章小结  69-70
5 基于渗透汽化的组份迁移动力学模型探索  70-75
  5.1 组份迁移动力学测试方法  70-71
  5.2 组份迁移动力学数学模型  71-73
  5.3 本章小结  73-75
6 结论  75-77
致谢  77-78
参考文献  78-82

组份在推进剂/衬层中迁移特性的新方法探索

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