國外環氧包覆材料發展快

    環氧樹脂具有粘結性高、收縮率低(收縮率小于2%)、耐熱性好、化學惰性等優點，因此理論上可以作為推進劑的包覆材料。常用的環氧樹脂脆性大、韌性不足而難以滿足包覆層的需要，關于環氧樹脂應用于包覆層的報道相對較少，也正是由于這個原因如何提高環氧樹脂的韌性(延伸率)就成為環氧包覆材料發展的關鍵所在。國外在這方面已有較快發展。
    火箭/導彈的行為不僅取決于推進劑而且一定程度上也取決于包覆體系，由于包覆層具有粘接推進劑與絕熱層、限制燃燒面以及力學上起彈性，吸收部分振動能的作用。據專家介紹，作為包覆層包覆體系應滿足以下的要求: 一是在化學意義上同推進劑相容，不引起推進劑的降解；二時對硝化甘油的吸收應盡可能小，且物理性能不受硝化甘油吸收的影響；三是包覆層的力學性能和物理性能要盡可能接近推進劑，以減小兩者的膨脹差，以及低密度、高軟化點和低的揮發物含量；四時包覆層應盡可能透明，以便檢查裝藥。早應用于推進劑的包覆體系是20 世紀40年代中期美軍火箭彈用發動機的十字形裝藥，采用醋酸纖維素局部粘貼的方法獲得了抑制燃燒面的效果， 同時提高了能量利用率。由于醋酸纖維素對硝化甘油的強吸收，逐漸被乙基纖維素所代替，隨著推進劑能量水平的提高、燃速等指標的發展，逐漸出現了一系列新的品種?，F在常用作推進劑的包覆材料主要有聚氨酯、不飽和聚酯、硅橡膠、三元乙丙橡膠等。
    國外環氧包覆材料的發展始于20世紀50年代，是美國采用聚乙烯作為推進劑的包覆層。由于聚乙烯和推進劑之間的粘接不好，因此采用了雙組分粘接體系。組份一是雙酚2A 環氧樹脂和20% 的丁基縮水甘油醚單官能度稀釋劑及10% 的增稠劑(石棉纖維，玻璃纖維，炭黑，二氧化硅)；組分二是固化劑，是聚合的脂肪酸(聚合度1～4) 和多烯多胺縮聚物。將涂有環氧體系的藥柱套在聚乙烯管中，包覆后的藥柱經-68～-60℃溫度下冷熱循環12 次后進行靜態發動機試驗，燃燒十分平穩但沒有出現壓力峰，這意味著覆層失敗，但這種包覆思想和包覆技術仍有可鑒之處。從嚴格意義上說這里的環氧樹脂僅起到過渡層的粘接作用并未充當包覆層。60 年代初美國Th ioko l化學公司先嘗試將環氧作為HTPB 復合推進劑的包覆層，考慮到環氧的粘接熱力學性質，Kay和Fu st主張將其作為包覆材料用，Sharp等人運用這種熱力學理論將環氧用作粘結劑使用。
    比利時采用液體環氧樹脂A raldit s 50₂(60份)和液體聚酰胺V ersam id 125(40份)作包覆材料，將已浸包覆材料的藥柱置于已涂聚四氟乙烯的2半模中，形成一內徑為47. 676mm的燃燒室，脫模得表面光滑的包覆藥柱。V.F.Castaneda]等人在他們的研究中采用雙酚2A 環氧和酰胺固化劑作為氟炭推進劑的包覆層。環氧和固化劑的重量比為80ö20、適用期為1 h，具體操作為將已固化好的氟炭推進劑藥柱置于平臺上，將環氧和固化劑51℃混合均勻后刷在藥柱的表面，由此法可以得到多層包覆的包覆藥柱。該包覆層顯示出比以往氟炭推進劑的包覆材料都優良的拉伸強度。M.G.F ries等人研究了液態聚酰胺改性雙酚2A環氧樹指作為固體推進劑的包覆層，液態聚酰胺的胺基不僅充當環氧樹脂的固化劑，也充當交聯劑、共反應劑和改性劑，固化后的體系具有特別低的脆化溫度，在-68℃和65℃的溫度下仍保持良好的力學性能，該體系的優點在于相對較長的適用期以及在室溫下固化。雙酚2A 環氧和聚酰胺的合適的比例范圍是50ö50～70ö30。在此范圍內他們做了4個配方試驗并對各配方的低溫、高溫及室溫性能進行了測試，4種配方在室溫下固化固化后的試樣切成0.1 英寸厚、0.5 英寸寬的試樣條進行力學性能測試。該包覆體系盡管強度高但延伸率低，只有加入強堿性的DM P230(三2二甲胺基甲基2苯酚)后延伸率有所提高，但從化學相容性的角度出發，似乎不適合作為固體推進劑的包覆材料。O.G.Schaff ling等人研究了添加鉻酸鋅和丁二烯與丙烯酸共聚物的環氧固化體系,將5份的鉻酸鋅粉末在室溫下添加到35 份的分子量為375雙酚2A 環氧中混合均勻后，加入52.3份的丁二烯與丙烯酸的共聚體，再加入5份的對苯二醌，0.2份的二苯基胍和2.5份的氧化鎂，該體系對藥柱有良好的粘結性。包覆體系經-40℃ö24h、60℃ö24h的10個冷熱循環后才粘接失效,固化物- 60℃時的拉伸強度為2.7M Pa、延伸率為39.6%，25℃時為1.2MPa 和36.1%，70℃時為0.87MPa和32.0%。將鉻酸鋅換成氧化鐵得到的另一配方的力學性能幾乎等同于前者，該包覆體系的高溫低溫下的延伸率都相對較好，但其拉伸強度太低難以滿足包覆層的強度要求。
    在此后相當長的時期內由于環氧樹脂固有的脆性缺陷難以很好地改善，以及其它性能優良的包覆材料的迅速發展，環氧包覆材料的研究一度陷于停滯階段。但環氧樹脂固有的優良的粘接性，低的收縮率，化學惰性和耐熱性等特點仍然強烈地吸引著推進劑包覆研究者的目光。20 世紀90 年代初印度J.P.A graw al等人系統地研究了酚醛環氧作為復合推進劑的包覆層，從凝膠時間、延伸率、拉伸強度，同裝藥的粘接強度、耐熱性、阻燃性(氧指數)等一系列性能作了較為系統的研究，并對酚醛環氧的固化機制和固化機理作了探討，從高、低、常溫對酚醛環氧包覆層作了靜態評估。考慮到聚硫橡膠(PS)和聚丁二烯2丙烯酸2丙烯腈(PBAN)共聚物和環氧樹脂的相容性，在他們的研究中采用了PS改性酚醛環氧體系和PBAN 改性酚醛環氧體系，并根據這2種環氧體系的力學性能和凝膠時間、耐熱性、氧指數及二辛基己二酸(DOA)吸收性作了配方研究，所選用的PS和PBAN改性酚醛環氧體系的佳配方的力學性能。對于2種體系高溫下的強度大于低溫的強度這一反?，F象，專家認為可能是固化不完全所致。2種包覆體系氧指數、熱導率、脆化溫度和DOA 吸收率的發動機試驗表明，壓力的時間曲線很平穩、呈上升趨勢，說明這2種體系可以滿意地充當推進劑的包覆層，但是由于酚醛環氧本身含有大量的苯環結構、以及PBAN 的碳鏈結構及聚硫橡膠中硫的存在，發動機工作時將產生大量的黑煙、不利于推進劑的低特征化。

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