長貯過程中發動機HTPB推進劑老化機理分析*

郭 宇，申志彬，李海陽，張 漩，李志杰

(1. 國防科技大學 空天科學學院， 湖南 長沙 410073； 2. 空天任務智能規劃與仿真湖南省重點實驗室， 湖南 長沙 410073；3. 中國航天科工集團公司六院四十一所， 內蒙古 呼和浩特 010010)

丁羥推進劑是端羥基聚丁二烯橡膠(hydroxyl-terminated polybutadiene，HTPB)為基體的一種高固體填料復合材料，以其優良的力學性能、較高的能量水平和低廉的成本，已經成為固體火箭發動機(以下簡稱發動機)的主流裝藥[1]。在發動機貯存、運輸和使用過程中，藥柱要經受各種外界環境載荷以及材料本身內在因素的影響，會使推進劑產生化學和物理變化，如黏合劑老化中發生的后固化、氧化交聯和高聚物的斷鏈，以及某些化學組分和元素(如增塑劑、催化劑等小分子)在濃度和相對溶解度不同界面兩側發生組分遷移等。這些因素單獨或共同作用將降低推進劑的力學性能，使其發生不可逆的性能劣化，甚至破壞藥柱結構[2-6]。

張興高等[7-8]研究了熱加速條件下推進劑的老化性能，發現在熱加速老化過程中HTPB推進劑老化主要來自固化體系的氧化交聯。李旭昌等[9]和王鑫等[10]測試了老化過程中HTPB 推進劑的宏觀力學性能和微觀化學結構變化，并通過兩者的對比分析，認為推進劑老化過程中受氧化斷鏈和交聯 2 種微觀化學反應控制。任寧莉等[11]利用光致正電子湮滅分析方法(photon induced positron annihilation，PIPA)對 HTPB 推進劑加速老化過程中的微觀變化進行了研究，從分子鏈斷裂和氧化交聯反應等角度建立了PIPA分析結果與推進劑宏觀力學性能之間的關系。……