CN109092852A - 一种丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离方法，目的是为了解决现有的方法安全隐患大、处理经济成本高、需要专用的设备且作业效率低的技术问题，本发明采用的技术方案是：先将装有丁羟复合固体推进剂的废旧发动机壳体浸泡在N，N‑二甲基甲酰胺中，将丁羟复合固体推进剂中包裹的高氯酸铵和炸药黑索金溶解至N，N‑二甲基甲酰胺溶剂中，使丁羟复合固体推进剂不具有燃烧与爆炸的危险，达到推进剂销爆的目的；然后采用机械切割的方式将浸泡后的丁羟复合固体推进剂从壳体中剥离出来；本发明操作简单，成本低，作业效率高，大大降低了丁羟复合固体推进剂剥离过程中的危险性。
Description
技术领域
本发明涉及一种丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离方法。
背景技术
丁羟复合固体推进剂使用HTPB作为粘接剂，将氧化剂(AP)和Al粉充分混合后与交联剂混合并浇注于火箭发动机当中，也可添加炸药如黑索金等，HTPB预聚体与交联剂(TDI)发生交联反应，最后形成橡胶态推进剂。所形成的推进剂具有弹性，与发动机紧密结合不易脱落，并且其成本低，性能好，尤其在高固体含量下，仍具有较好的工艺性能和力学性能，因此在20世纪70年代以后得到迅速发展。然而，由于推进剂的主体骨架为高分子材料，在与推进剂的其它成分共存时容易老化，因此其贮存寿命不长，一般为5-7a。随着武器系统的更新换代，过期的推进剂连同导弹会被一起淘汰。时至今日，各军事大国每年待处理的丁羟推进剂可达上千吨，而且数量在不断增长，而我国早期生产的一批使用该推进剂的战术导弹也即将服役期满。废弃的复合推进剂由于其特殊性能，具有燃烧和爆炸特性，有的甚至有毒性，储存时具有潜在的危险。因此，必须对其进行安全、及时、有效的处理。若不将它们尽快处理或利用，势必成为武器装备和国防科技发展的障碍，成为巨大的安全隐患。
由于HTPB推进剂是橡胶态推进剂，具有弹性，与发动机壳体紧密结合不易脱落，但由于其含能材料的特殊性，不允许使用过于激烈的方法来切割，否则容易使固体推进剂发热、燃烧、爆燃或爆炸，因而需要设计合理的方法来切割推进剂，以实现推进剂和发动机壳体的安全分离，在推进剂回收技术领域常把此剥离技术称为预处理技术。目前推进剂剥离的主要方法有高压水射流清除技术、液氮切割法和高低温温度循环法等。
高压水射流清除技术，其原理是利用高压将水通过喷嘴喷射在推进剂的表面，使推进剂脱离火箭发动机外壳，蒋大勇[高压水射流切割HTPB推进剂的实验分析，解放军理工大学学报(自然科学版)2013年，14(4)：430－435]和朱左明[高压水射流清理HTPB推进剂的废药废水组分含量分析，化学推进剂与高分子材料，2013，11(2)：89－92]对高压水射流处理HTPB固体推进剂的安全性进行了分析，在相应条件下，使用高压水射流清理出发动机壳体内的推进剂是安全可行的。但采用高压水射流切割技术存在安全隐患，英国皇家军械研究发展中心用水流速度为1610m/s冲击一块含有91％的RDX和9％石蜡的试样时发生爆炸，虽然目前还没有使用高压水枪冲击引爆HTPB推进剂的报道，但密苏里大学报道水流冲击速度1500～2000m/s是PBX试样的临界起爆水流速度，能否起爆还与出口压力等其他参数有关。
液氮切割法利用高压低温液氮以很高的速度从小孔喷嘴喷出，将药块打碎，该技术可安全、环保地粉碎固体推进剂，在粉碎过程中不会使固体推进剂发热、燃烧、爆燃或爆炸，而且无废液排放，不会造成二次污染。但液氮切割装置昂贵，回收经济成本较高。
高低温温度循环法是指将推进剂置于低温环境中冷冻，然后升温至室温，如此循环多次，使得推进剂内部产生分布不均的热应力，从而产生裂纹，最终破裂为小碎块。然而高低温循环技术并不能直接将橡胶充分破碎，而是和粉碎机联合起来进行应用，说明单一的高低温循环技术达到丁羟推进剂从壳体中充分剥离、粉碎的可行性较小。
上述方法存在较大的安全隐患，且处理经济成本高，需要专用的设备，作业效率低。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的丁羟复合固体推进剂剥离方法存在的安全隐患大、处理经济成本高、需要专用的设备且作业效率低的技术问题，提供一种丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
1、一种丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离方法，包括以下步骤：
1)将装有丁羟复合固体推进剂的废旧发动机壳体浸泡在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，在发动机壳体完全浸没的情况下，用N，N-二甲基甲酰胺浸取丁羟复合固体推进剂中的含能材料；所述丁羟复合固体推进剂的质量与N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1：5～40g/ml，浸取时间为10～72h，浸取温度为20～55℃，将丁羟复合固体推进剂中包裹的高氯酸铵和炸药黑索金溶解至N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，使丁羟复合固体推进剂不具有燃烧与爆炸的危险，达到推进剂销爆的目的；
2)采用机械切割的方式将浸泡后的丁羟复合固体推进剂从壳体中剥离出来，从而实现丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离。
进一步地，所述丁羟复合固体推进剂的质量与N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1：10g/ml。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用N，N-二甲基甲酰胺作为溶剂，用于溶解废旧发动机壳体内的丁羟复合固体推进剂，将丁羟复合固体推进剂中包裹的大量高氯酸铵(AP)和炸药黑索金(RDX)溶解至N，N-二甲基甲酰胺中，发动机壳体内剩余HTPB粘接剂胶体包裹铝粉，使丁羟复合固体推进剂不具有燃烧与爆炸的危险，然后采用机械切割的方式将丁羟复合固体推进剂从废旧发动机壳体上剥离出来，不会发生安全事故；
2、本发明操作简单，成本低，作业效率高，大大降低了丁羟复合固体推进剂剥离过程中的危险性。
附图说明
图1为未经N，N-二甲基甲酰胺浸泡的丁羟复合固体推进剂原样的电镜图；
图2为经N，N-二甲基甲酰胺浸泡后的丁羟复合固体推进剂的电镜图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例中的一种丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离方法，包括以下步骤：
1)将装有丁羟复合固体推进剂的废旧发动机壳体浸泡在N，N-二甲基甲酰胺中，在发动机壳体完全浸没的情况下，用N，N-二甲基甲酰胺浸取丁羟复合固体推进剂中的含能材料；所述丁羟复合固体推进剂的质量与N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1：10g/ml，浸取时间为36h，浸取温度为25℃；将丁羟复合固体推进剂中包裹的高氯酸铵和炸药黑索金溶解至N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，使丁羟复合固体推进剂不具有燃烧与爆炸的危险，达到推进剂销爆的目的；经测量丁羟复合固体推进剂的AP相对质量损失率为103.10％，这是由于N，N-二甲基甲酰胺在溶解AP的同时，也溶解了推进剂粘接剂体系中的增塑剂DOA(己二酸二辛酯)，故实验中相对质量损失率出现大于100％的情况，以下示例原因相同。
2)采用机械切割的方式将浸泡后的丁羟复合固体推进剂从壳体中剥离出来，从而实现丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离。
常规下发动机壳体是标准的，因此壳体质量也是可以计量的。丁羟复合固体推进剂的质量可以通过发动机壳体与丁羟复合固体推进剂总重量减去发动机壳体质量计算所得。另外发动机壳体内体积也可以计算，固定的丁羟复合固体推进剂配方有固定的密度，也可根据密度与体积计算出丁羟复合固体推进剂的质量。
实施例2
本实施例中的一种丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离方法，包括以下步骤：
1)将装有丁羟复合固体推进剂的废旧发动机壳体浸泡在N，N-二甲基甲酰胺中，在发动机壳体完全浸没的情况下，用N，N-二甲基甲酰胺浸取丁羟复合固体推进剂中的含能材料；所述丁羟复合固体推进剂的质量与N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1：5g/ml，浸取时间为10h，浸取温度为55℃；将丁羟复合固体推进剂中包裹的高氯酸铵和炸药黑索金溶解至N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，使丁羟复合固体推进剂不具有燃烧与爆炸的危险，达到推进剂销爆的目的；经测量丁羟复合固体推进剂的AP相对质量损失率为101.51％。
2)采用机械切割的方式将浸泡后的丁羟复合固体推进剂从壳体中剥离出来，从而实现丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离。
实施例3
本实施例中的一种丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离方法，包括以下步骤：
1)将装有丁羟复合固体推进剂的废旧发动机壳体浸泡在N，N-二甲基甲酰胺中，在发动机壳体完全浸没的情况下，用N，N-二甲基甲酰胺浸取丁羟复合固体推进剂中的含能材料；所述丁羟复合固体推进剂的质量与N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1：40g/ml，浸取时间为72h，浸取温度为20℃；将丁羟复合固体推进剂中包裹的高氯酸铵和炸药黑索金溶解至N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，使丁羟复合固体推进剂不具有燃烧与爆炸的危险，达到推进剂销爆的目的；经测量丁羟复合固体推进剂的AP相对质量损失率为101.32％。
2)采用机械切割的方式将浸泡后的丁羟复合固体推进剂从壳体中剥离出来，从而实现丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离。
实施例4
本实施例中的一种丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离方法，包括以下步骤：
1)将装有丁羟复合固体推进剂的废旧发动机壳体浸泡在N，N-二甲基甲酰胺中，在发动机壳体完全浸没的情况下，用N，N-二甲基甲酰胺浸取丁羟复合固体推进剂中的含能材料；所述丁羟复合固体推进剂的质量与N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1：10g/ml，浸取时间为28h，浸取温度为25℃；将丁羟复合固体推进剂中包裹的高氯酸铵和炸药黑索金溶解至N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，使丁羟复合固体推进剂不具有燃烧与爆炸的危险，达到推进剂销爆的目的；经测量丁羟复合固体推进剂的AP相对质量损失率为99.37％。
2)采用机械切割的方式将浸泡后的丁羟复合固体推进剂从壳体中剥离出来，从而实现丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离。
图1为未经N，N-二甲基甲酰胺浸泡的丁羟复合固体推进剂原样的电镜图，图中白色部分为AP颗粒，被HTPB胶体紧紧包裹，AP颗粒尺寸在几十微米到一百微米左右。图2为经N，N-二甲基甲酰胺浸泡后的丁羟复合固体推进剂的电镜图，所述丁羟复合固体推进剂的质量与N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1：10g/ml，浸取时间为36h，浸取温度为25℃；由图2可知，丁羟复合固体推进剂呈现网状的结构，有明显的孔洞，孔洞的尺寸与AP颗粒尺寸相吻合，说明孔洞是AP溶解后留下的。
Claims (2)
1.一种丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将装有丁羟复合固体推进剂的废旧发动机壳体浸泡在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，在发动机壳体完全浸没的情况下，用N，N-二甲基甲酰胺浸取丁羟复合固体推进剂中的含能材料；所述丁羟复合固体推进剂的质量与N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1：5～40g/ml，浸取时间为10～72h，浸取温度为20～55℃；将丁羟复合固体推进剂中包裹的高氯酸铵和炸药黑索金溶解至N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，使丁羟复合固体推进剂不具有燃烧与爆炸的危险，达到推进剂销爆的目的；
2)采用机械切割的方式将浸泡后的丁羟复合固体推进剂从壳体中剥离出来，从而实现丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离。
2.一种丁羟复合固体推进剂与发动机壳体的剥离方法，其特征在于：所述丁羟复合固体推进剂的质量与N，N-二甲基甲酰胺的体积比为1：10g/ml。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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