国内外选用的主要包覆材料有硅橡胶、不饱和聚酯树脂、聚氨酯等。它们的共同点是弹性好,机械性能好,一定温度下具有可塑性。但是仍然不能满足高性能武器的需求。比如不饱和聚酯固化后即成刚性或弹性的高聚物,有优良的抗拉强度和冲击韧性,作为包覆层经济适用[2],但是在作用过程中又表现出其韧性的不足,在低温下延伸率不足3%,并导致发动机内壁的烧蚀程度严重,装药药型受到破坏。因此,对综合性能较差的包覆材料进行改性是十分必要的。
1.2 包覆材料改性研究现状
1。2。1 改善机械强度
1。2。2 改善脱粘性
1。2。3 改善耐烧蚀性
1。2。4 抑制迁移
1.3 研究目的
本课题选用的包覆材料原料主要组成成分为乙基纤维素和增塑剂,易溶于乙酸乙酯等有机溶剂。乙基纤维素[22]是一种天然高分子化合物的衍生物,也是一种纤维素衍生物,具有热塑性,耐热性能优于其它任何一种纤维素衍生物,在较大温度范围内都具有优良的弹性,低温下可作任意变形。而正是如此多的优点使该包覆材料原料在推进剂包覆材料研究方面大有用处。其熔点为165℃~185℃,实验测得包覆材料原料的熔点在其范围内,为172℃。另一种物质——聚己内酯在医学上用途极广比如可用作可降解的塑料手术缝合线,具有很大的伸展性和超强的韧性,熔点65℃左右,低温易成型,能溶于乙酸乙酯等极性溶剂。
本课题研究的目的是聚己内酯改性包覆材料原料后力学性能发生的变化规律。通过一系列的实验验证这两种材料混合在一起后是否相容,是否能成为一种韧性优于原来的包覆材料。改性方法采用溶剂法,原理上是将包覆材料原料、聚己内酯、溶剂乙酸乙酯按比例配好混匀,成型后放在烘箱中烘干,使溶剂完全被挥发。只要增强混匀性,就能达到改性的目的,操作起来比较简便。
科学家J。P。 Agrawal[23]以间苯二甲酸、马来酸酐(顺丁烯二酸酐)和聚乙二醇-200和丙二醇(不同比例)为原料合成七种半柔性不饱和聚酯树脂,表征了其凝胶时间,放热峰温度、拉伸强度、延伸率、键强度、硝化甘油吸收率,水的吸收率、阻燃性和挥发性损失共九个物理量,并探讨了比例的变化对这些性质的影响规律。该研究为本实验提供了借鉴。通过改变包覆材料原料与聚己内酯的比例,才能更好地来分析出断裂强度、延伸率、弹性模量、抗拉强度等物理量的变化规律。
指导老师之前研究过PCL与PVB(聚乙烯缩丁醛)复合将包覆材料改性,结果对韧性有增强作用,但并不能使该性能得到大幅度的提升。现今我们的挑战是找到一种增效显著、适用性广的配方体系。本课题的创新点在于:(1)直接让PCL改性,无论是从原理上还是从操作步骤上都十分简便;(2)在制作切片的过程中还与材料学里最热门的3D打印技术[24]结合,充分体现了实验的前瞻性,与当下先进科技紧密结合的思想。
2 实验部分
2.1 实验材料
本文采用溶剂法制备包覆材料原料与聚己内酯的混合物,所用的主要化学用品列于下表 2。1。 其中所有单体均未经处理直接使用。总共设计了五个配方见表2。2,每个配方中原料与改性料的总质量为200g,溶剂乙酸乙酯的添加量也随着包覆材料原料与PCL之间的配比而改变(原则上溶剂质量与包覆材料元原料的质量比为1:1)文献综述
表 2。1 实验所用原料表
实验原料 分子式或组成