DDI/IPDI固化聚氨酯力學(xué)性能及其在PBX炸藥中的應(yīng)用

鄭保輝, 關(guān)立峰, 李玉斌, 羅 觀, 劉緒望

(中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所, 四川 綿陽(yáng) 621999)

1 引 言

端羥基聚丁二烯(HTPB)基聚氨酯具有優(yōu)異的熱性能、黏結(jié)性能和力學(xué)性能[1],廣泛應(yīng)用于固體推進(jìn)劑和澆注型高聚物黏結(jié)炸藥(Polymer Bonded Explosive, PBX),在侵徹彈藥等高技術(shù)武器中的應(yīng)用更是如今的研究熱點(diǎn)[2]。炸藥的力學(xué)性能與其安全性能和抗損傷能力息息相關(guān)[3-4],會(huì)影響到彈藥的成型、運(yùn)輸、貯存等各個(gè)環(huán)節(jié),研究表明,沖擊壓力和剪切力與炸藥的損傷累積以及引發(fā)過(guò)程有直接的關(guān)聯(lián)[5]; B炸藥與高聚物黏結(jié)炸藥PBXN-5(HMX/F2641 94.5/5.5)相比,脆性大的B炸藥在沖擊壓力下?lián)p傷較為嚴(yán)重[6]; 因此,HTPB基澆注PBX的力學(xué)性能研究具有重要意義。

澆注PBX的力學(xué)性能在材料特性、力學(xué)行為特征、本構(gòu)模型和實(shí)驗(yàn)手段等方面都有重要成果[7-8],HTPB基聚氨酯的力學(xué)性能研究主要集中于: 以二羥甲基丙二酸二乙酯[9]、1,4-丁二醇[10]或苯二酚-雙(β-羥乙基)醚[11]等增長(zhǎng)聚氨酯分子鏈; 以超支化聚氨酯形成互穿網(wǎng)絡(luò)[12]; 增塑劑類型和含量研究[3]; 催化劑對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的影響[13]; 異氰酸酯基(NCO)/OH摩爾比[1]; 異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)[14]、二苯甲烷-4,4′-二異氰酸酯(MDI)[15]等固化劑的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)HTPB基澆注PBX一般應(yīng)用甲苯二異氰酸酯(TDI)為固化劑,TDI毒性高,有致敏和刺激作用,加熱至沸點(diǎn)以上分解為有毒蒸氣[16-17],危害人體健康。IPDI和二聚脂肪酸二異氰酸酯(DDI)的毒性低于TDI[18-19],IPDI固化聚氨酯具有優(yōu)良的光/化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)性能和貯存性能[20-21],DDI是一種中等活性的二異氰酸酯[19],其固化的聚氨酯具有良好的彈性、延伸性和黏結(jié)性[22]。目前,在澆注PBX中以混合固化劑代替單一固化劑的研究還鮮有報(bào)道,為此,本研究設(shè)計(jì)了新型DDI/IPDI混合固化劑,研究了混合固化劑對(duì)HTPB基聚氨酯的固化反應(yīng)速率、力學(xué)性能以及澆注PBX炸藥力學(xué)性能和撞擊感度的影響,為實(shí)現(xiàn)在澆注PBX炸藥中替換毒性試劑TDI奠定基礎(chǔ)。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 材料及儀器

HTPB(平均分子量2000,羥值0.76 mmoL·g-1)、TDI(NCO含量11.5 mmoL·g-1)、IPDI(NCO含量9 mmoL·g-1)、DDI(NCO含量3.2 mmoL·g-1)均為黎明化工研究院提供; 癸二酸二辛酯(DOS,分析純)、二月桂酸二丁基錫(DBTL,分析純)、高氯酸銨(AP,分析純)購(gòu)自國(guó)藥化學(xué)試劑有限公司; 鋁粉(平均粒徑5 μm,分析純)購(gòu)自鞍鋼實(shí)業(yè)微細(xì)鋁粉有限公司; PBX-1、PBX-2本實(shí)驗(yàn)室自制,其組分含量如表1所示,固化劑用量為外加,固化劑與HTPB的NCO/OH摩爾比為1.1/1。

表1 PBX炸藥的配方

Table 1 Formulations of the PBX

explosivemassfraction/%HMXAlAPbinder1)additivecuringagentPBX-143252012DDI/IPDI2)PBX-243252012TDI3)

Note: 1) Binder is the mixture of HTPB and DOS with the mass ratio 2/1.

2) The additive content of IPDI is 0.47%, and the additive content of DDI is 1.05%, which indicates the NCO molar content in IPDI and DDI is equal. 3) The additive content of TDI is 0.6%.

Brookfield旋轉(zhuǎn)黏度計(jì) DV-Ⅲ ultra,美國(guó)Brookfield工程實(shí)驗(yàn)室公司; INSTRON 8862材料實(shí)驗(yàn)機(jī),美國(guó)INSTRON公司。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法2.2.1 HTPB基聚氨酯力學(xué)性能測(cè)試

如表2所示,設(shè)定HTPB反應(yīng)體系中NCO/OH的摩爾比為1.1/1,共設(shè)計(jì)了6種HTPB基聚氨酯,其中樣品1#～5#為變換DDI/IPDI比例的聚氨酯樣品,混合固化劑DDI/IPDI中DDI的NCO摩爾含量以25%為梯度,逐漸從0增加至100%; 樣品6#為使用TDI固化劑的聚氨酯樣品。各樣品的制備過(guò)程: 按表2稱取各組分,加入0.02 mL催化劑DBTL,室溫機(jī)械攪拌15 min,真空脫氣15 min,澆注到模具中,70 ℃固化2 d,按照國(guó)標(biāo)加工成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格試樣,測(cè)試其力學(xué)性能。

表2 HTPB基聚氨酯中各組分量

Table 2 Mass of each component in HTPB-based polyurethane

samplem(HTPB)/gm(DOS)/gm(IPDI)/gm(DDI)/gm(TDI)/gmolarratioofNCOinDDI/IPDI1#80407.4 0-0/12#80405.56 5.24-1/33#80403.68 10.44-1/14#80401.84 15.68-3/15#80400 20.88-1/06#8040- -5.82-

拉伸力學(xué)性能采用GB/T 528-2009(硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測(cè)定),試樣規(guī)格Ⅰ型,長(zhǎng)度25 mm; 壓縮力學(xué)性能采用GB/T 7757-2009(硫化橡膠或熱塑性橡膠壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線性能的測(cè)定),試樣規(guī)格Φ29 mm×12.5 mm。

2.2.2 炸藥力學(xué)性能與安全性能測(cè)試

PBX-1、PBX-2的拉伸力學(xué)性能采用GJB772A-1997 方法417.1(拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線,電子引伸計(jì)法),試樣規(guī)格Φ15 mm×65 mm啞鈴,試驗(yàn)速度0.20 mm·min-1; 壓縮力學(xué)性能采用GJB772A-1997 方法418.1(壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線,電子引伸計(jì)法),試樣規(guī)格Φ20 mm×20 mm,試驗(yàn)速度5.00 mm·min-1; 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能是在直徑為20 mm的鋁質(zhì)分離式霍普金森桿上進(jìn)行的,子彈長(zhǎng)200 mm,入射桿長(zhǎng)2000 mm,透射桿長(zhǎng)1000 mm,試樣為Φ20 mm×5 mm的圓柱形試樣。藥片撞擊、藥片剪切試驗(yàn)裝置及條件分別參照文獻(xiàn)[23-24]進(jìn)行,落錘質(zhì)量20 kg。

3 結(jié)果與討論

3.1 固化劑對(duì)HTPB基聚氨酯固化反應(yīng)速率的影響

HTPB基聚氨酯的固化反應(yīng)是HTPB與固化劑逐步反應(yīng)生成大分子聚氨酯的過(guò)程,隨著固化反應(yīng)的進(jìn)行,HTPB基聚氨酯的黏度隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而升高,反應(yīng)速率越快,黏度相應(yīng)地升高也越快。為對(duì)比DDI/IPDI、TDI兩種固化劑對(duì)HTPB固化反應(yīng)速率和工藝性能的影響,實(shí)驗(yàn)測(cè)定了聚氨酯樣品3#和樣品6#的黏度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系,由于HTPB基澆注PBX的混制溫度一般在70 ℃左右,故實(shí)驗(yàn)條件選定70 ℃,結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出,反應(yīng)初始時(shí),TDI固化的HTPB基聚氨酯黏度為236 cP,而DDI/IPDI固化的HTPB基聚氨酯黏度為151 cP,黏度低于TDI固化體系,這是因?yàn)樵诋惽杷岣柫肯嗤瑫r(shí),所用DDI/IPDI的質(zhì)量是TDI的2.5倍,間接起到了稀釋反應(yīng)體系的作用。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),TDI固化的HTPB基聚氨酯黏度高于使用DDI/IPDI,前者在16 h時(shí)體系黏度達(dá)到30000 cP以上,而后者相同條件下則需要27 h。

圖1 HTPB基聚氨酯固化過(guò)程中的黏度變化

Fig.1 The change in viscosity during curing process of HTPB-based polyurethane

Scheme 1為三種固化劑的分子結(jié)構(gòu), TDI分子中的—NCO活性反應(yīng)基團(tuán)連接在苯環(huán)上,—NCO與苯環(huán)共軛電子離域化,羰基碳正電性增強(qiáng),與HTPB分子端羥基的親電酯化反應(yīng)活性隨之增強(qiáng),因而TDI使HTPB基聚氨酯的固化反應(yīng)速率加快。IPDI和DDI分子中的—NCO連接在脂肪烷基團(tuán)上,而烷基屬于供電性基團(tuán),導(dǎo)致—NCO羰基碳正電性降低,因而固化反應(yīng)速率較慢。

Scheme 1 Molecular structure of the three curing agents

3.2 DDI/IPDI固化的HTPB基聚氨酯力學(xué)性能

在DDI/IPDI混合固化劑中,DDI的NCO摩爾含量分別為0、25%、50%、75%、100%時(shí),HTPB基聚氨酯拉伸力學(xué)性能如圖2所示。單純使用DDI,HTPB基聚氨酯的拉伸強(qiáng)度和延伸率分別為0.349 MPa和488.3%(樣品5#),而單純使用IPDI,HTPB基聚氨酯的拉伸強(qiáng)度和延伸率分別為0.296 MPa和372.7%(樣品1#)。當(dāng)混合固化劑DDI/IPDI中DDI的NCO摩爾含量為25%時(shí),HTPB基聚氨酯的拉伸強(qiáng)度和延伸率均達(dá)到最大值,分別為0.427 MPa和579.9%(樣品2#),比單純使用IPDI時(shí)分別提高了44.3%和55.6%。

圖2 DDI的NCO摩爾含量對(duì)聚氨酯拉伸力學(xué)性能的影響

Fig.2 Effect of NCO molar content of DDI on the tensile mechanical properties of polyurethane

從圖2可以看出,單純使用DDI為固化劑的HTPB基聚氨酯拉伸強(qiáng)度和延伸率均好于單獨(dú)使用IPDI; 將兩種固化劑混合使用,當(dāng)DDI/IPDI中DDI的NCO摩爾含量為25%時(shí),HTPB基聚氨酯的拉伸強(qiáng)度和斷裂延伸率最高,混合固化劑對(duì)HTPB基聚氨酯的化學(xué)改性,使得拉伸力學(xué)性能在DDI/IPDI合適的比例時(shí)改性效果最佳。

在DDI/IPDI混合固化劑中,DDI的NCO摩爾含量分別為0、25%、50%、75%、100%時(shí),HTPB基聚氨酯壓縮力學(xué)性能如圖3所示,分別測(cè)試HTPB基聚氨酯Φ20 mm×20 mm試樣被壓縮2 mm和5 mm時(shí)的作用載荷。單純使用DDI,HTPB基聚氨酯壓縮2 mm和5 mm的作用載荷分別為22.5 N和87.7 N(樣品5#),而單純使用IPDI,HTPB基聚氨酯壓縮2 mm和5 mm的作用載荷分別為30.4 N和125.9 N(樣品1#)。當(dāng)混合固化劑DDI/IPDI中DDI的NCO摩爾含量為50%時(shí),HTPB基聚氨酯壓縮2 mm和5 mm的作用載荷均達(dá)到最大值(樣品3#),分別為36.4 N和131.4 N,比單純使用DDI時(shí)分別提高了61.8%和49.9%。

圖3 DDI的NCO摩爾含量對(duì)聚氨酯壓縮載荷的影響

Fig.3 Effect of NCO molar content of DDI on the compressive load of polyurethane

從圖3可以看出,單純使用IPDI為固化劑的HTPB基聚氨酯壓縮載荷高于單獨(dú)使用DDI; 將兩種固化劑混合使用,當(dāng)DDI/IPDI中DDI的NCO摩爾含量為50%時(shí),HTPB基聚氨酯的壓縮載荷最高,壓縮力學(xué)性能改善效果最佳。從圖2、圖3的力學(xué)性能數(shù)據(jù)可以看出,通過(guò)謹(jǐn)慎控制混合固化劑中IPDI和DDI的比例,可以調(diào)節(jié)HTPB基聚氨酯的拉伸、壓縮力學(xué)性能,分析其原因可能是: DDI為長(zhǎng)鏈脂肪族分子結(jié)構(gòu),且在立體構(gòu)型上從環(huán)己烷六元環(huán)上分別延伸出4個(gè)C6～C8的烷基基團(tuán),分子具有一定的柔韌性且容易相互糾纏,當(dāng)混合固化劑中含有一定量的DDI時(shí),導(dǎo)致HTPB基聚氨酯的拉伸強(qiáng)度和延伸率升高,但DDI含量繼續(xù)增加時(shí),DDI分子較大的空間位阻會(huì)阻礙HTPB的固化反應(yīng),因此反而會(huì)降低拉伸強(qiáng)度和延伸率。綜上所述,DDI/IPDI混合固化劑中DDI的NCO摩爾含量在25%～50%時(shí),HTPB基聚氨酯的拉伸、壓縮力學(xué)性能的綜合效果最佳。

將DDI/IPDI固化的聚氨酯(樣品3#)力學(xué)性能與現(xiàn)行澆注PBX中采用的TDI固化聚氨酯(樣品6#)相對(duì)比,其結(jié)果見(jiàn)表3。樣品6#的拉伸強(qiáng)度為0.510 MPa,樣品3#的拉伸強(qiáng)度為其65%,樣品6#壓縮2 mm和5 mm的作用載荷分別為99.0 N和377.0 N,樣品3#相應(yīng)的作用載荷分別為其36.7%和34.8%。樣品3#的拉伸延伸率有明顯改善,是樣品6#的2.51倍。

表3 DDI/IPDI與TDI分別固化聚氨酯的力學(xué)性能

Table 3 The mechanical properties of polyurethane cured by DDI/IPDI and TDI separately

samplecuringagenttensilestrength/MPaelongation/%compressivefailureload/N2mm5mm3#DDI/IPDI1)0.330407.736.4131.46#TDI0.510162.399.0377.0

Note: 1): The NCO molar content of DDI is 50%.

混合固化劑DDI/IPDI與TDI分別固化的HTPB基聚氨酯的力學(xué)性能存在明顯差別,主要表現(xiàn)在DDI/IPDI固化的HTPB基聚氨酯強(qiáng)度降低、延伸率升高,其可能的原因是: IPDI和DDI為脂肪族化合物,分子柔性大,而TDI是芳香族化合物,分子剛性較強(qiáng),因此DDI/IPDI固化的聚氨酯延伸率升高。TDI反應(yīng)活性高于IPDI和DDI,形成的聚合物分子鏈段中的氨基甲酸酯基團(tuán)數(shù)量也相應(yīng)地多于使用IPDI和DDI,分子鏈段間形成的氫鍵數(shù)量更多、結(jié)合力更強(qiáng),因此使用TDI固化的HTPB基聚氨酯強(qiáng)度較高。

3.3 固化劑對(duì)PBX炸藥力學(xué)性能的影響

3.3.1 靜態(tài)力學(xué)性能

按GJB772A-1997方法417.1、418.1測(cè)得PBX-1和PBX-2的拉伸、壓縮力學(xué)性能,結(jié)果如表4所示。由表4可見(jiàn),PBX-1拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度分別相當(dāng)于PBX-2的75.0%和90.3%, PBX-1拉伸延伸率和壓縮率分別比PBX-2提高了14.7%和57.3%。PBX-1與PBX-2的力學(xué)性能變化規(guī)律與DDI/IPDI、TDI分別固化的HTPB基聚氨酯的力學(xué)性能變化規(guī)律相一致。由于PBX-1、PBX-2中黏結(jié)劑含量?jī)H為12%,其余均為固相填料,特別是使用了25%的金屬鋁粉,因此在炸藥PBX-1中使用混合固化劑DDI/IPDI時(shí)延伸率的提升幅度以及強(qiáng)度的降低幅度都小于HTPB基聚氨酯。

表4 PBX-1、PBX-2的力學(xué)性能

Table 4 Mechanical properties of PBX-1 and PBX-2

explosivetensiletesttensilestrength/MPaelongation/%compressivetestcompressivestrength/MPacompressionratio/%PBX-11.172.573.7314.08PBX-21.562.244.138.95

3.3.2 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能

以分離式霍普金森桿測(cè)試PBX-1的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能,200，380，450 s-1三種應(yīng)變率下PBX-1的動(dòng)態(tài)拉伸力學(xué)性能如圖4所示。在200，380，450 s-1三種應(yīng)變率下,其拉伸強(qiáng)度分別為2.38，2.62，2.80 MPa,延伸率分別為3.68%，4.42%，5.22%,PBX-1的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸強(qiáng)度和延伸率(應(yīng)變率: 2×10-4s-1)為1.17 MPa和2.57%,可以看出,炸藥的動(dòng)態(tài)拉伸強(qiáng)度和延伸率比準(zhǔn)靜態(tài)拉伸情況下有明顯提高,且都隨著應(yīng)變率的增加而升高。

圖4 PBX-1動(dòng)態(tài)拉伸性能

Fig.4 Dynamic tensile behaviors of PBX-1

試驗(yàn)研究了750,1300,1600 s-1三種應(yīng)變率下PBX-1、PBX-2的動(dòng)態(tài)壓縮力學(xué)性能,如圖5所示。在750,1300,1600 s-1三種應(yīng)變率下PBX-1的壓縮強(qiáng)度依次為: 17.35,16.76 MPa和20.22 MPa,分別為相同條件下PBX-2的123.9%、106.8%和117.6%。在750,1300,1600 s-1三種應(yīng)變率下PBX-1的壓縮率依次為: 11.2%、20.2%、13.9%,分別為相同條件下PBX-2的108.7%、116.1%和97.9%。

a. strain rate 750 s-1b. strain rate 1300 s-1c. strain rate 1600 s-1

圖5 各應(yīng)變率下兩種PBX炸藥的動(dòng)態(tài)壓縮性能

Fig.5 Dynamic compressive behaviors of two kinds of PBXs at different strain rate

從圖5可以看出,總體上在高應(yīng)變率下PBX-1的壓縮強(qiáng)度和壓縮率高于PBX-2,這與準(zhǔn)靜態(tài)壓縮應(yīng)力應(yīng)變?cè)囼?yàn)(應(yīng)變率: 5×10-3s-1)結(jié)果有顯著不同,在表4準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)中,PBX-1的壓縮強(qiáng)度低于PBX-2,而壓縮率達(dá)到了PBX-2的1.57倍,分析兩種試驗(yàn)結(jié)果差異的可能原因,首先,如3.2節(jié)所述,TDI反應(yīng)活性高于IPDI和DDI,形成的聚合物分子鏈段中的氨基甲酸酯基團(tuán)數(shù)量也相應(yīng)地多于使用IPDI和DDI,固化的聚氨酯分子與炸藥顆粒間作用力更強(qiáng),在準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)試驗(yàn)中表現(xiàn)出更高的強(qiáng)度,但在高速加載下,這種表界面作用對(duì)于整個(gè)炸藥的力學(xué)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)居于次要地位; 其次,由DDI/IPDI固化的PBX-1,在高應(yīng)變率下聚氨酯分子中長(zhǎng)鏈段的運(yùn)動(dòng)被抑制,相比由小分子TDI固化的PBX-2,表現(xiàn)出更高的壓縮強(qiáng)度。

從圖5還可以看出,動(dòng)態(tài)壓縮時(shí)PBX-1和PBX-2的彈性形變階段較短,在加載初始階段,PBX炸藥的變形是彈性或近彈性的,損傷有所發(fā)展,但不能累積; 隨著載荷的增加,PBX炸藥變形趨于非彈性變形,變形逐漸加大,界面開(kāi)始“脫黏”、聚氨酯基體開(kāi)始產(chǎn)生微觀裂紋,損傷的演化將成為不可逆過(guò)程,但由于高加載速率下微觀裂紋來(lái)不及擴(kuò)展使得微觀裂紋、損傷數(shù)量大大增加,形成很長(zhǎng)的屈服平臺(tái); 當(dāng)應(yīng)變繼續(xù)增長(zhǎng),曲線出現(xiàn)了下降段,這是材料的應(yīng)變軟化效應(yīng)。PBX-1斷裂前壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線的包絡(luò)面積大于PBX-2,這說(shuō)明PBX-1具有更佳的緩沖吸能特性,因此,相比PBX-2,動(dòng)態(tài)壓縮性能更好的PBX-1在侵徹武器戰(zhàn)斗部中擁有潛在應(yīng)用價(jià)值。

3.4 固化劑對(duì)PBX炸藥撞擊安全性的影響

分別以藥片撞擊和藥片剪切試驗(yàn)考核PBX-1、PBX-2兩種炸藥在沖擊短脈沖作用下的撞擊安全性,試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。尺寸為Φ20 mm×5 mm的PBX-1、PBX-2藥片撞擊落高閾值分別為: 2.50～3.00 m和2.00～2.75 m; PBX-1、PBX-2藥片剪切落高閾值分別為: 1.25～1.75 m和1.00～1.25 m; 在藥片撞擊和藥片剪切試驗(yàn)中,PBX-1的臨界落高閾值比PBX-2均提高了0.25 m以上,PBX-1的落錘撞擊安全性優(yōu)于PBX-2。

表5 PBX藥片撞擊感度試驗(yàn)和藥片剪切試驗(yàn)的結(jié)果

Table 5 Results of PBX tablets obtained by impact sensitivity test and shear test

explosivetestcriticalresponsethreshold/mPBX-1PBX-2impacttest2.50-3.002.00-2.75PBX-1PBX-2sheartest1.25-1.751.00-1.25

在藥片撞擊、藥片剪切試驗(yàn)中,落錘與藥片的撞擊過(guò)程在1 ms內(nèi)完成,應(yīng)變率為100 s-1量級(jí),與動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)相當(dāng),因此炸藥的落錘撞擊安全性與其動(dòng)態(tài)壓縮力學(xué)性能有密切關(guān)系。在落錘撞擊的初始階段,炸藥吸收并緩沖落錘的沖擊動(dòng)能,當(dāng)落錘繼續(xù)推進(jìn),炸藥微觀損傷在落錘的高速?zèng)_擊下吸收能量并形成熱點(diǎn)引起爆轟,因此當(dāng)炸藥組成一致時(shí),應(yīng)用混合固化劑DDI/IPDI的混合炸藥PBX-1,不僅力學(xué)性能良好,在高過(guò)載下也表現(xiàn)出了更佳的抗損傷能力,這說(shuō)明混合固化劑DDI/IPDI及其固化的PBX-1更適合應(yīng)用于抗侵徹類武器戰(zhàn)斗部。

4 結(jié) 論

(1)DDI/IPDI固化的HTPB黏結(jié)劑黏度低于使用TDI,固化反應(yīng)速率較慢,有利于延長(zhǎng)PBX澆注工序的工藝適應(yīng)期。

(2)DDI/IPDI混合固化劑中DDI的NCO摩爾含量為25%時(shí),HTPB基聚氨酯的拉伸強(qiáng)度和拉伸延伸率達(dá)到最大值,分別為0.427 MPa和579.9%; 當(dāng)DDI的NCO摩爾含量為50%時(shí),HTPB基聚氨酯分別壓縮2 mm和5 mm的作用載荷達(dá)到最大值; 使用DDI/IPDI固化的HTPB基聚氨酯拉伸延伸率是使用TDI固化劑時(shí)的2.51倍。

(3)使用混合固化劑DDI/IPDI的炸藥PBX-1拉伸延伸率和壓縮率分別比使用TDI固化劑炸藥PBX-2提高了14.7%和57.3%; 拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度分別相當(dāng)于使用TDI固化劑時(shí)的75.0%和90.3%。

(4)使用混合固化劑DDI/IPDI的PBX-1,動(dòng)態(tài)加載時(shí)的拉伸強(qiáng)度隨著應(yīng)變率的增加而升高。動(dòng)態(tài)加載時(shí)PBX-1的壓縮強(qiáng)度、壓縮率高于使用TDI固化劑的PBX-2,具有更佳的緩沖吸能特性。

(5)在藥片撞擊和藥片剪切試驗(yàn)中,PBX-1的臨界落高閾值均比PBX-2提高了0.25 m以上,PBX-1的落錘撞擊安全性優(yōu)于PBX-2; 以DDI/IPDI混合固化劑改善PBX力學(xué)性能的同時(shí),提高了其抗損傷能力。

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