聚氨酯衬层材料老化行为研究

摘要

衬层是使推进剂药柱能牢固地粘接到绝热层或发动机壳体上的一层高分子粘弹性涂层。主要功能是粘接和缓冲应力，兼有隔热和限燃的作用，达到控制推进剂装药按照设计进行燃烧的目的。在实际应用中，要求衬层与绝热层(或壳体)、推进剂的界面粘接牢靠，并且在长期贮存后其粘接强度仍能满足设计要求，不脱粘，没有界面效应。
　　 本文主要选取50℃、60℃、70℃、80℃四个温度对聚氨酯衬层材料进行老化性能研究。包括：1)聚氨酯衬层进行加速老化行为和老化机理研究。2)衬层界面老化性能和机理研究。
　　 本研究采用傅立叶变换红外光谱仪，差示扫描量热仪，万能实验材料试验机等分析测试手段，研究了温度和时间对聚氨酯衬层的老化性能的影响。测定了衬层红外光谱图、热分析图、密度、溶胶含量、抗拉强度和伸长率、衬层与两种绝热材料的界面剪切强度等性能参数。
　　 研究结果表明：1)衬层热加速老化时期，热加速老化对衬层老化性能的影响主要体现在基体粘合剂网络结构的变化。其变化不外乎两个方面因素：一是氧化交联，二是降解断链；2)最大拉伸强度随老化时间延长呈先增大后减小的趋势。相同老化时间内，温度越高，老化速率越快，最大拉伸强度越低；3)延伸率随老化时间延长呈减小的趋势。相同老化时间内，温度越高，老化速率越快，延伸率越低；4)端羟基聚丁二烯型聚氨酯由硬链段和软链段组成，硬链段为甲苯二异氰酸酯，软链段为端羟基聚丁二烯，老化原理主要是聚氨酯链内弱键的断裂。端羟基聚丁二烯型聚氨酯中弱键主要为C-N键，C-O键，C-H键和C=C键等；5)热分解反应可以分为两个阶段，低温阶段和高温阶段，它们对应着不同的反应机理。低温阶段主要是氧化交联反应，高温阶段主要是降解断链反应；6)溶胶含量随老化时间延长呈先增大后减小的趋势。相同老化时间内，温度越高，老化速率越快，溶胶含量越低；7)密度随时间延长呈增大的趋势。相同老化时间内，温度越高，老化速率越快，密度越大；8)最大剪切强度随老化时间延长呈先增大后减小的趋势。相同老化时间内，温度越高，老化速率越快，最大剪切强度越低。