雙基推進(jìn)劑的制造工藝

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1、二、雙基推進(jìn)劑的制造工藝 將分散的各組分加工成符合要求的裝藥是雙基推進(jìn)劑制造工藝的任務(wù)。雙基推進(jìn)劑裝藥制造工藝一般分為三類：壓注法、壓伸法和澆注法。壓注法是將一定量的藥料放入模具內(nèi)用水壓機壓制成型。這種方法是間斷生產(chǎn)，不能制造大型藥柱，批生產(chǎn)已不采用。壓伸法和澆注法是目前國內(nèi)外廣泛使用的制造方法，前者適用于制造中、小型火箭裝藥，后者用來制造直徑為0.71米以上、構(gòu)型復(fù)雜、成分復(fù)雜的大型裝藥?，F(xiàn)簡要介紹壓伸法和澆注法。 (一)壓伸成型工藝 它是當(dāng)前我國用來制造中、小型火箭裝藥的成熟制造方法。以連續(xù)壓伸為例，其流程圖如圖1。它是將準(zhǔn)確稱量好的各種原材料在大量水中通過升溫(505 )、攪拌制成吸收藥

2、。同一批吸收藥經(jīng)過混同和驅(qū)水后，在壓延機的高溫(90100 )、高壓(1000公斤米2)作用下制成半成品藥片，然后將進(jìn)一步干燥的藥片經(jīng)壓伸機和模具的作用加工成裝藥成品?，F(xiàn)將各主要工序的作用簡述如下。 圖1 雙基推進(jìn)劑壓伸法流程圖 1、原材料準(zhǔn)備。主要保證準(zhǔn)確地定量給料，同時配制好NC在水中的懸浮液、混合溶劑(NG和DNT的混合溶液)和凡士林乳濁液(包括凡士林、氧化鎂、苯二甲酸二丁酯及硬脂酸鋅等)。 2、吸收。將已配制好的NC懸浮掖、混合溶劑及乳濁液依次加入到吸收鍋內(nèi)，在4550溫度下通過攪拌使各組分均勻分配，并使各組分與NC牢固結(jié)合，制成合格的吸收藥(或稱藥料)。上述作用是通過NC的膨潤和各組

3、分間的擴散和吸附等過程實現(xiàn)的。 3、壓延。經(jīng)混同和驅(qū)水后的藥料(水份在10以下)送至壓延工序。壓延的目的有三：一是除去多余水份，使吸收藥料的水份降至3左右。因過多的水份阻止溶劑分子進(jìn)入NC大分子之間，妨礙藥料塑化；二是在壓延機的高溫、高壓作用下，使藥料進(jìn)一步混合，并使溶劑分子和NC深入作用，以達(dá)到各組分均勻分布并滿足壓伸成型所具有的可塑性；三是通過驅(qū)除水份和氣泡增加藥料的致密性。藥料壓延后經(jīng)干燥工序?qū)⑺幜纤萁抵脸善匪菀?0.7以下)。 4、壓伸成型。目的是使藥料在壓伸機的高溫(8590 )、高壓(400600公斤/米 2)下進(jìn)一步壓實塑化，并通過模具壓制成具有一定密度(1.57g/cm3

4、)、一定尺寸和幾何形狀的藥柱。 雙基推進(jìn)劑經(jīng)壓伸成型后，裝藥制造即基本完成。但藥柱能否交付使用還需經(jīng)過全面的質(zhì)量檢驗。裝藥成品檢驗是根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)條件提出，經(jīng)工廠和加工單位共同執(zhí)行的。推進(jìn)劑成品檢驗包括理化性能測試(包括成分分析、化學(xué)安定性、水份、比重、爆熱及燃燒速度等項目)、外形檢驗(包括裝藥外觀及幾何尺寸、重量等)、內(nèi)部探傷和發(fā)動機試車(測定發(fā)動機工作過程的壓力時間曲線和推力時間曲線)等。各種檢驗項目的具體要求可參看雙基推進(jìn)劑通用技術(shù)條件。 (二)澆注工藝雙基推進(jìn)劑的澆注工藝是在第二次世界大戰(zhàn)期間為了解決大型(直徑等于或大于一米)及復(fù)雜藥型裝藥的制造而發(fā)展起來的。由于改性雙基推進(jìn)劑的澆注工藝

5、與雙基推進(jìn)劑澆注工藝基本相同，故在此一并介紹。其流程圖如圖2。各主要工序的作用簡述如下。 圖2 雙基推進(jìn)劑澆注工藝流程圖 1、原材料準(zhǔn)備。包括澆注藥粒和其它固體物料的準(zhǔn)備以及配制混合溶劑。澆注藥粒的制造是澆注雙基和改性雙基推進(jìn)劑的技術(shù)關(guān)鍵。藥粒是用全部硝化棉和固體成分及部分溶劑制成。圓柱體藥粒的直徑和長度各為一毫米。也可以制成直徑為50100微米的球形藥粒。前者是借助揮發(fā)性溶劑用擠壓法制成；后者是用醋酸乙酯溶解硝化棉后在水介質(zhì)中成型的。按照組分不同，澆注藥?？煞譃槿N。其典型組成見表1。 表1 澆注藥粒的組成 (1)單基藥粒。主要由硝化棉、安定劑和少量的附加劑組成。用這種藥粒制造澆注雙基推進(jìn)劑

6、時，藥粒與溶劑的體積比約為2：1左右。所得推進(jìn)劑約含60的硝化錦。 (2)雙基藥粒。主要由硝化棉和一定量的硝化甘油或其它增塑劑(如DNT等)組成。用它制成的推進(jìn)劑塑化質(zhì)量較好，而且能量也較高。 (3)復(fù)合藥粒。藥粒中除含有硝化棉和硝化甘油外，尚加入一定量的固體氧化劑和金屬燃燒劑(如鋁粉)。用此藥?？芍圃旄男噪p基推進(jìn)劑。球形藥粒亦可為單基、雙基或復(fù)合的，但復(fù)合藥粒中不含有溶于水的固體成分。 在雙基和改性雙基推進(jìn)劑澆注工藝中選用澆注藥粒的目的有三：一是減少雙基配方中NC和溶劑的體積比，由于松散NC和溶劑的體積比約為23：1，選用澆注藥粒則接近2：1或更低，便于NC和溶劑的均勻接觸；二是降低NG等溶

7、劑對NC的溶解速度，這是因為澆注藥粒的密度一般大于1.6g/cm3，溶劑向其內(nèi)部浸潤和擴散均較困難；三是使藥料在澆注時具有較好的流動性。 若選用球形復(fù)合藥粒制造改性雙基推進(jìn)劑時，則其余固體物質(zhì)還要經(jīng)過過篩、干燥和稱量后，再與球形藥?；旌暇鶆??；旌先軇┌ü腆w組分以外的各種液相(或可熔)組分，如NG、DNT、中定劑、苯二甲酸二丁酯、甘油三醋酸酯(改性雙基推進(jìn)劑的增塑劑)等。配制過程是將NG以外的各組分先加熱(8090 )熔化，然后在常溫下攪拌成溶液，最后抽真空以除去空氣及水份。 2、模具(或發(fā)動機)準(zhǔn)備。用模具澆注時，事先須清理、固定模芯。為便于制成后的藥柱退出模具，在其內(nèi)表面和模芯表面都應(yīng)涂上

8、脫模劑。若推進(jìn)劑表面需要包復(fù)時，則涂上脫模劑后，在模具內(nèi)作成包復(fù)層套簡。若直接向發(fā)動機內(nèi)進(jìn)行貼壁澆注時，則發(fā)動機除按同樣步驟進(jìn)行清理并粘貼絕熱層外，雙基或改性雙基推進(jìn)劑還必須經(jīng)過襯里層，才能粘附到絕熱層上去。已經(jīng)證實，環(huán)氧、聚酰胺、異氰酸酯交聯(lián)的纖維素酯、以及交聯(lián)的酚醛樹酯和聚乙烯醇縮甲醛清漆的組合物，是雙基和改性雙基推進(jìn)劑與絕熱層間的有效粘結(jié)劑。 3、澆注和固化。將澆注藥粒裝入模具，然后倒入混合溶劑，藥粒的空隙即被混合溶劑所充滿。這種澆注法叫“間隙充填法”。也可以將一定比例的澆注藥粒和混合溶劑混合成具有一定流動性的藥漿，采取一定的方法將藥漿直接澆入模具或發(fā)動機內(nèi)。這種方法叫“配漿法”。根據(jù)澆

9、注藥粒的大小，又把“配漿法”分為“藥?！迸錆{法和“塑溶膠”配漿法兩種。前者澆注藥粒直徑一般為一毫米左右，后者為550微米(100微米)。澆注完畢后，即可進(jìn)行固化。 雙基和改性雙基推進(jìn)劑的固化是一個物理過程。它是在一定溫度下經(jīng)過一定時間，液相澆注溶劑往固相藥粒中擴散，固相藥粒膨潤和溶解，而聚結(jié)成為所需的澆注藥柱。固化溫度一般在80下進(jìn)行，固化時間一般控制在一至數(shù)天，具體時間由藥柱大小和組成而定。固化降溫后經(jīng)脫模、取出模芯、端面整形后，再送去檢驗。 如上所述，澆注工藝可制作大型和形狀復(fù)雜的藥柱，工藝過程比較簡單。采用“塑溶膠”配槳法澆注后，制出的藥柱質(zhì)量較好，如燃燒速度誤差1，可制得含大量固體成分(65)的改性雙基推進(jìn)劑，配方調(diào)整變化范圍較廣，是制造含NH4ClO4、RDX、HMX以及大量不溶性金屬(如A1，Be等)的較為理想的工藝方法。但還存在以下問題：(1)不能完全消除NC的粒狀結(jié)構(gòu)，使藥柱的機械性能較壓伸成型的低；而改性雙基推進(jìn)劑又低于一般澆注雙基推進(jìn)劑；(2)不能完全消除氣泡，使燃燒穩(wěn)定性較壓伸成型的差，(3)由于雙基推進(jìn)劑導(dǎo)熱性差，在澆注大型藥柱時，均勻加熱困難，固化時間長。