CN111978676B

CN111978676B - 一种高强度释压材料、制备工艺及应用

Info

Publication number: CN111978676B
Application number: CN202010752368.9A
Authority: CN
Inventors: 陈春燕; 郑亚峰; 李昆; 南海; 王晓峰
Original assignee: Xian Modern Chemistry Research Institute
Current assignee: Xian Modern Chemistry Research Institute
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2040-07-30
Also published as: CN111978676A

Abstract

本发明公开了一种高强度释压材料、制备工艺及应用，是为了解决现有释压材料在受到较小力时即发生变形的问题。所述高强度释压材料的制备原料包括：环氧树酯、甲基四氢苯酐、促进剂、偶联剂、增塑剂和发泡剂；按质量百分比计：环氧树酯为45％～50％、甲基四氢苯酐为30％～40％、促进剂为0.25％、偶联剂为0.9％、增塑剂为8.85％，发泡剂为5％。本发明满足浇注工艺对胶液的粘度需求，固化成型后在受到30MPa的应力压缩时，释压材料才发生变形，压缩率大于50％。

Description

一种高强度释压材料、制备工艺及应用

技术领域

本发明属于弹性材料制备领域，具体涉及一种高强度释压材料、制备工艺及应用。

背景技术

弹体内装药在环境试验和高温储存时，发生热胀现象使弹体内压力增大，弹体端盖和壳体在巨大压力的作用下，发生变形，破损。侵彻装药在侵彻过程中内部装药承受的巨大应力波，使炸药装药因绝热剪切导致局部热量积聚，发生点火事故。为了满足弹体的环境适应性和装药在侵彻时的安全性，需要在弹体尾端安装20mm厚的释压材料，当弹体内压力增加，压缩释压材料，压力得到一定程度的缓解，当温度降低，弹体装药发生收缩效应时，释压材料回弹，确保了弹体装药在温度变化和外界加载时内部的完整性。

现有技术中有采用端羟基聚丁二烯制备的释压材料，因为羟基聚丁二烯的高弹特性，在压缩过程中较小的力即能使释压材料发生形变，弹体在储存、运输和勤务过程中，弹体内的炸药会挤压释压材料，因此，需要研制一种高强度释压材料，在较小力压缩时，释压材料不发生变形，只有受到较大膨胀力压缩时，释压材料发生变形。

发明内容

为了解决背景技术中的技术问题，本发明提供了一种高强度释压材料、制备工艺及应用，利用环氧树酯的高强度特点，在环氧树酯固化时加入碳酸氢铵，固化后环氧树酯内形成大量孔洞，既解决了高强度的需求又解决了炸药的释压需求。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案包括：

一种高强度释压材料，所述高强度释压材料的制备原料包括：环氧树酯、甲基四氢苯酐、促进剂、偶联剂、增塑剂和发泡剂；

按质量百分比计：

环氧树酯为45％～50％、甲基四氢苯酐为30％～40％、促进剂为0.25％、偶联剂为0.9％、增塑剂为8.85％，发泡剂为5％。

按质量百分比计：

环氧树酯为45％、甲基四氢苯酐为40％、促进剂为0.25％、偶联剂为0.9％、增塑剂为8.85％，发泡剂为5％。

按质量百分比计：

环氧树酯为50％、甲基四氢苯酐为35％、促进剂为0.25％、偶联剂为0.9％、增塑剂为8.85％，发泡剂为5％。

可选的，所述的环氧树脂为CYD128环氧树脂，所述的促进剂为DMP-30促进剂，偶联剂为KH550硅烷偶联剂，增塑剂为环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯，发泡剂为碳酸氢铵。

可选的，所述高强度释压材料的制备包括：50℃下，环氧树酯与偶联剂和增塑剂混合20min得到第一混合物；第一混合物中加入促进剂和甲基四氢苯酐混合10min得到第二混合物；第二混合物中加入发泡剂混合10min得到胶液；

胶液浇注入模具，80℃下固化成型。

一种高强度释压材料的制备方法，包括：50℃下，环氧树酯与偶联剂和增塑剂混合20min得到第一混合物；第一混合物中加入促进剂和甲基四氢苯酐混合10min得到第二混合物；第二混合物中加入发泡剂混合10min得到胶液；

胶液浇注入模具，80℃下固化成型。

可选的，所述高强度释压材料的制备原料按质量百分比计：

本公开所述的高强度释压材料用于制备弹体释压材料的应用。

本公开所述的高强度释压材料的制备方法制备得到的高强度释压材料用于制备弹体释压材料的应用。

本发明的优点：

本发明的高强度释压材料胶液流变性好，可满足浇注工艺要求；孔隙率可达到56％，发泡工艺可控；制备的释压材料与炸药和弹体相容性好；释压材料强度高，加载30MPa的力开始发生变形。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是实施例1中不同发泡剂含量释压材料的内部结构SEM图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、结构特征、实验前调试与所实现目的，结合具体实施方式与附图给予详细说明。

本发明所用环氧树酯牌号是CYD128。本发明提供的释压材料弹性体配方质量百分组成如下：45％～50％环氧树酯、30％～40％甲基四氢苯酐、0.25％DMP-30促进剂、0.9％KH550硅烷偶联剂、8.85％环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯，5％碳酸氢铵发泡剂。

本发明的优选方案，质量百分组成如下：45％环氧树酯，40％甲基四氢苯酐，0.25％DMP-30促进剂，0.9％KH550硅烷偶联剂，8.85％环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯，5％碳酸氢铵发泡剂。或者，环氧树酯为50％、甲基四氢苯酐为35％、促进剂为0.25％、偶联剂为0.9％、增塑剂为8.85％，发泡剂为5％。

制备工艺如下：步骤1：称取环氧树酯于50℃捏合锅中，加入偶联剂和增塑剂混合20min；步骤2：加入促进剂和甲基四氢苯酐于50℃捏合锅中混合10min；步骤3：加入发泡剂于捏合锅中混合10min；步骤4：将混合均匀的胶液浇注进模具，放入80℃烘箱固化成型。

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。下述实施例中所用原料：环氧树脂的生产厂家为巴陵石化，甲基四氢苯酐生产厂家是锦州市宏远合成材料有限公司，DMP-30促进剂生产厂家山东奥博生物科技有限公司，KH550偶联剂生产厂家济南荣广化工有限公司，环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯增塑剂生产厂家湖北万得化工有限公司，碳酸氢铵发泡剂生产厂家廊坊鹏彩精细化工有限公司。

实施例1：实验材料筛选

1)树脂的确定：

表1不同树脂的力学强度

	断裂强度MPa	延伸率％	硬度HA	变形位移/mm
					环氧树脂	15.4	78％	45	1.02
端羟基聚丁二烯	1.32	110％	12	3.21
					PVC	3.24	90％	21	2.53

适合于炸药弹体内的释压材料需在有较大的断裂强度、较高的硬度和在较大应力加载时，变形较小。分别测试环氧树脂、端羟基聚丁二烯和PVC的断裂强度、延伸率、硬度和变形位移。测试数据如表1所示，从表1数据可见，环氧树脂断裂强度最大、变形位移最小，可以作为炸药装药的释压材料。

2)增塑剂品种及含量的确定：

运用Materials Studio软件计算了环氧树脂与常用增塑剂环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、三醋精的溶度参数，计算结果如表2所示：

表2不同增塑剂混合物的溶度参数

根据相似相容原理当︳J₁-J₂︳<1.7(J/cm³)^1/2—2.0(J/cm³)^1/2时，树脂和增塑剂相容。所以选择环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯作为环氧树脂的增塑剂。

表3不同质量环氧树脂/环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯的力学强度

质量比	2.35	4.61	6.24
				冲击强度/KJ/m<sup>2</sup>	18.02	14.21	11.02
变形位移/mm	5.62	1.53	1.25

将环氧树脂/环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯按照不同质量比混合固化后测试的力学强度如表3所示。弹体要求释压材料冲击强度越大越好，变形位移越小越好。根据表3的测试结构，确定环氧树脂与环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯增塑剂的比值是4.61时的综合指标最符合释压材料的要求。

3)发泡剂含量的确定

在环氧树脂和环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯制作的混合物中加入不同含量的碳酸氢铵，具体加入量是混合物总量的2.5％、5％、7.5％和10％的质量百分含量。采用SEM对释压材料的内部结构进行表征，图1表示加入不同质量发泡剂时，制备的释压材料的内部结构。a发泡剂含量是2.5％，b发泡剂含量是5％，c发泡剂含量是7.5％，d发泡剂含量是10％。从图1可见，加入5％发泡剂混合树脂固化后内部形成的释压孔数量较多，直径一致，较为均匀。所以确定发泡剂的含量是5％。

以上测试中：冲击强度测试方法按照GB 1843/1043方法进行；断裂强度测试方法按照0B528－82硫化橡胶拉伸性能的测定方法进行。

实施例2：

本实施例参照如下质量百分组成实施：

45％环氧树酯CYD128，40％甲基四氢苯酐、0.25％DMP-30促进剂、0.9％KH550硅烷偶联剂、8.85％环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯、5％碳酸氢铵。

其制备工艺如下：

步骤1：称取45g环氧树酯于50℃捏合锅中，加入0.9g KH550硅烷偶联剂和8.85g环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯混合20min；

步骤2:称取0.25g DMP-30促进剂和40g甲基四氢苯酐于50℃捏合锅中混合10min；

步骤3：称取5g碳酸氢铵于捏合锅中混合10min；

步骤4：将混合均匀的胶液浇注进模具，放入80℃烘箱固化成型，进行性能测试。

实施例3：

本实施例参照如下质量百分组成实施：

50％环氧树酯、35％甲基四氢苯酐、0.25％DMP-30促进剂、0.9％KH550硅烷偶联剂、8.85％环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯、5％碳酸氢铵。

其制备工艺如下：

步骤1：称取50g环氧树酯于50℃捏合锅中，加入0.9g KH550硅烷偶联剂和8.85g环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯混合20min；

步骤2:称取0.25g DMP-30促进剂和35g甲基四氢苯酐于50℃捏合锅中混合10min；

步骤3：称取5g碳酸氢铵于捏合锅中混合10min；

性能测试：

密闭空间中的压缩率测试：将试样放入Φ60mm×60mm的模具，由力学试验机上的Φ60压头压缩试样自由面至位移不再变化，记录压头位移量ΔL和试样原始高度L，压缩率W＝ΔL/L。

密闭空间中的回弹性测试：将试样放入Φ60mm×60mm的模具，由力学试验机上的Φ60压头压缩试样自由面至位移不再变化，压头恢复至原有位置，反复压缩10次后，测试试样回弹高度。

表4 25℃释压材料性能测试数据

表4中的结果说明了本发明制备的释压材料胶液粘度低可以采用浇注工艺制备，压缩率高及回弹性好，这是作为释压材料必须具备的性能，然后采用变形应力进一步说明满足弹体释压材料要求。

结合表4中的实验数据，作为弹体内的释压材料，本发明制备的释压材料具有：(1)胶液流变性好，可满足浇注工艺要求(2)孔隙率可达到56％，发泡工艺可控(3)制备的释压材料与炸药和弹体相容性好(4)释压材料强度高，加载30MPa的力开始发生变形。

以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims

1.一种高强度释压材料，其特征在于，所述高强度释压材料的制备原料包括：环氧树脂、甲基四氢苯酐、促进剂、偶联剂、增塑剂和发泡剂；

按质量百分比计：环氧树脂为45％～50％、甲基四氢苯酐为35％～40％、促进剂为0.25％、偶联剂为0.9％、增塑剂为8.85％，发泡剂为5％，所述的发泡剂为碳酸氢铵；

所述高强度释压材料的制备包括：50℃下，环氧树脂、偶联剂和增塑剂混合20min得到第一混合物；第一混合物中加入促进剂和甲基四氢苯酐混合10min得到第二混合物；第二混合物中加入发泡剂混合10min得到胶液；

胶液浇注入模具，80℃下固化成型；

所述的环氧树脂为CYD128环氧树脂，所述的促进剂为DMP-30促进剂，偶联剂为KH550硅烷偶联剂，增塑剂为环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯。