CN114136822B - 硝基胍发射药用增塑剂的基于熟化速率的筛选装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了硝基胍发射药用增塑剂的基于熟化速率的筛选装置及方法。所述硝基胍发射药为直径14mm、高度15mm的圆柱，所述装置包括制样包、榔头、纳米力学压痕仪。将含有两种不同增塑剂的硝基胍发射药样品均在90℃熟化0、3d。每个圆柱沿轴线劈成两半，用纳米压痕仪多点检测计算弹性模量平均值E和标准偏差δ，α＝E×4+δ×6，熟化速率v＝(0天的α–熟化3d的α)÷3。两种样品中，v大的样品所用的增塑剂为更优增塑剂。本发明准确性高、复现性好、安全隐患小。

Description

硝基胍发射药用增塑剂的基于熟化速率的筛选装置及方法

技术领域

本发明属于发射药理化性能检测和研究领域，主要涉及表征发射药中在熟化阶段增塑剂溶塑硝化棉NC速率，尤其适用于通过表征硝基胍发射药熟化速率进行增塑剂的筛选。

背景技术

硝基胍发射药主要用于火炮发射装药，主要组分有NC、硝化甘油NG和硝基胍NQ。与双基发射药(主要组分为NC、NG，无NQ)相比，NQ的加入使得硝基胍发射药具有降低发射药对炮膛的烧蚀性、减少焰和烟的优点。

NC在发射药中作为能源部分及黏结剂，它是刚性线型高分子，加入增塑剂能有效改善NC分子链的柔性，增加其塑性、改善加工及力学性能。NG常用于NC的增塑，但其感度较高、凝固点较高、热稳定性较差，寻求并应用新型含能增塑剂替代(或部分替代)NG成为此类发射药进一步发展的关键。

NQ相当于NC溶塑体系中的固相填料，NQ的加入(含量＞40％)使得发射药中NC和NG的含量大幅度减少(硝基胍发射药中NC和NG的含量约45％，双基发射药中NC和NG的含量超过75％)，因此要求硝基胍发射药中增塑剂对NC有更好的溶塑效果。

NC分子量大，其溶塑体系达到相平衡需要很长时间，药料成型后要进行“熟化”(类似于生活中的“醒面”)，在合适的较高的温度下保温一段时间，达到改善药料中NC溶塑效果的目的。

增塑剂在NC中的扩散速率越快，其溶塑NC速率越快且效果越好，越能显著降低NC的刚性并增强其塑性，而且与NC混溶性越好。这种增塑剂用于发射药中，会提高熟化速率，缩短熟化时间，进而缩短整个生产周期。

一直以来凭借经验，采用肉眼观察和手触的方式，确定发射药(包含单基发射药、双基发射药、硝基胍发射药)的熟化程度，判断那种增塑剂能更快的溶塑NC。在研制硝基胍发射药阶段，采用“经验法”筛选比较不同的增塑剂时，暴露出了较大的问题：

(1)准确性较差。这是因为“经验法”是一种半定性方法，人为误差较大，而硝基胍发射药中黏结体系较少，本身不易混匀，熟化不同时间后硝基胍发射药的差异较难用“经验法”明确区分。

(2)复现性较差。检测技巧主观因素较多，难以传授，不同人用“经验法”确定的最优熟化时间差异性大。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺陷，发明了硝基胍发射药用增塑剂的基于熟化速率的筛选装置及方法，所述硝基胍发射药为直径14mm、高度15mm的圆柱，所述装置包括制样包、榔头、纳米力学压痕仪，其特征在于，所述制样包包括劈刀1、固定罩2、载样台3；

所述劈刀1由上下两部分构成，劈刀1的上部分为刀柄，劈刀1的下部分为刀身，刀柄的下表面与刀身的上表面连接，刀柄下表面中心点与刀身的上表面中心点重合，刀柄下表面长边方向与刀身上表面长边方向一致；刀柄为长方体，刀柄长21mm、厚5mm、高15mm；刀身为楔子形状、刀口朝下，长15mm、高8mm、上端厚度2mm；劈刀1材质为304不锈钢；

所述固定罩2为圆帽体，外径26mm、内径16mm、帽顶厚度11mm；帽顶有贯通固定罩内外的劈刀轨道槽，劈刀轨道槽上表面中心是固定罩2上表面的圆心；劈刀轨道槽长22mm、厚6mm、深11mm；固定罩2材质为304不锈钢；

劈刀1在固定罩2上方，劈刀1不与固定罩2相连；

载样台3为扁圆柱体，载样台3直径60mm、厚度3mm，材质为304不锈钢；

固定罩2在载样台3上方，固定罩2不与载样台3相连；

制样包不与榔头、纳米力学压痕仪相连；

榔头不与纳米力学压痕仪相连；

所述硝基胍发射药用增塑剂的基于熟化速率的筛选方法包括以下步骤：

步骤1，将含有两种含不同增塑剂的硝基胍发射药样品各2个药柱，分别在90℃熟化0、3d；

步骤2，将1个药柱直立放在载样台3的正中心，将固定罩2套在药柱上；将劈刀1从固定罩2上方插入劈刀轨道槽，使劈刀1刀口接触固定罩2内药柱的上表面；用榔头从上往下敲击劈刀1刀柄的上表面，使劈刀1移动到劈刀轨道槽末端，敲击次数为1次；取出劈刀1，拿开固定罩2，从留在载样台3上的裂成两半的药柱中，任取半个为待测试样；

步骤3，取步骤2制得的待测试样，将劈开面用双面胶粘在纳米力学压痕仪的样品台上，在待测试样的外曲面上均匀分布选取12个点，采用纳米力学压痕准静态试验分别检测这12个点的弹性模量；最大载荷100mN，加载5s、保载2s、卸载5s；压针选用半锥角为70.30°的三棱锥玻氏压针；

步骤4，计算12个点的弹性模量平均值E和标准偏差δ，令α＝E×4+δ×6；

步骤5，按步骤2～步骤4继续分别检测其余3个药柱，分别计算α；熟化0d的待测试样的α标记为α_0d，熟化时间为3d的α标记为α_3d；

步骤6，汇集含同一种增塑剂的2个待测试样的α，令熟化速率v＝(α_0d–α_3d)÷3；两种含不同增塑剂的硝基胍发射药样品中，v大的样品所用的增塑剂为更优增塑剂。

发明的硝基胍发射药用增塑剂的基于熟化速率的筛选装置及方法，其特征在于，两种含不同增塑剂的硝基胍发射药，除增塑剂不同外，其余组分是相同的；两种硝基胍发射药所有组分含量是相同的，成型工艺是相同的；两种硝基胍发射药都没有熟化。

发明的硝基胍发射药用增塑剂的基于熟化速率的筛选装置及方法，其特征在于，每个粘在样品台上的待测试样外曲面为一个曲面矩形，按图形交叉点确定12个检测点，每个点距离其它点6mm，图形/>外围距曲面矩形的四边距离不小于1mm。

本发明在解决目前方法的缺陷时，主要关注了以下问题并进行了相应的技术设计：

(1)选择检测方法

选择原则是：

①检测所需样品量较少，目的是保证安全性。因为对于未定型的硝基胍发射药来说，制备较多的用于检测的样品，安全隐患较大。

②检测过程中，对样品加载的刺激量要小，目的依旧是保证安全性。因为对于未定型的硝基胍发射药来说，较大的刺激有可能引发较大的危险。另一方面，对样品加载的刺激不应改变样品中NC的物理溶塑状态，也就是检测工作本身不应影响检测结果。

③检测结果应反应两种因素的影响：一是NC受热运动能力增强、分布更均匀，使得溶塑状态变好(物理变化)；二是增塑剂含量减少及NC分解溶解性变差导致NC溶塑状态变差(物理化学变化)。

针对上述三个原则，考察了力学性能检测方法、分子动力学模拟方法、低场核磁共振方法、纳米压痕检测方法。

NC溶塑效果较好的硝基胍发射药宏观力学性能较好，宏观力学性能与NC溶塑效果相关。但是，宏观力学性能试验所需样品量大，在尚未定型的硝基胍发射药的研制阶段，制备用于检测力学性能的大量硝基胍发射药，存在较大安全隐患。再者，力学实验施加的刺激量较大，对尚未定型的三基药实施较大的外力刺激进行检测，也是一种较大的安全隐患。因此不采用宏观力学性能检测方法。

有人用动态热机械分析仪研究NC增塑剂共混体系的动态力学性能。这个方法检测的是样品的整体状态，而不能反应熟化前后样品中溶塑均匀性的变化(熟化后样品中NC分布更均匀)。因此不选择动态热机械分析方法。

有人通过分子动力学模拟分析了不同增塑剂溶塑NC的微观作用机理，可以甄别不同增塑剂对NC的理想溶塑效果，但没有考虑熟化时NC热分解及增塑剂挥发导致的NC溶解性变差的问题。再者，所有模拟分析都需要用实际样品的试验结果进行验证，因此本专利还是倾向于进行实际样品的检测，不选择分子动力学模拟方法。

还有人用低场核磁共振技术检测发射药的横向驰豫时间T₂，通过NC分子活动能力表征NC溶塑效果。熟化的目的是使样品中的NC分布更均匀(在相同的外力刺激下，NC分布越均匀意味着应力集中点少，越不容易破碎)。但T₂表征的是被测样品中NC的整体溶塑效果(整个被测样品中NC的平均活动能力)，不能表征被测样品中NC分布均匀性，可见低场核磁共振技术不能用来确定最优熟化时间。

纳米压痕技术广泛应用于晶体材料、薄膜材料的微观力学性能测试。用纳米压痕技术检测硝基胍发射药，仅需少量样品、对样品加载的刺激量较小，安全性较好；加载的刺激量较小，不会破坏样品的物理状态，检测本身不会影响检测结果；检测区域小，可以通过多点检测的方式，定量表征NC溶塑效果的均匀性；多个微区检测结果的平均值，可以定量表征增塑剂减少和NC分解溶解性降低对NC溶塑效果的影响。NC溶塑效果好的硝基胍发射药硬度小、均匀性好，纳米压痕技术检测得到的弹性模量平均值小、标准偏差小。熟化速率快的硝基胍发射药会在更短的时间内获得较低的弹性模量平均值和标准偏差。

因此选择纳米压痕技术检测硝基胍发射药为检测方法。

(2)确定检测条件

用纳米压痕技术检测硝基胍发射药样品，需确定的检测条件包括：样品的待测面、样品处理方法、检测的微区数目(多点检测的“点”数)及分布、检测时施加的最大载荷等，以下分别叙述。

①确定样品的待测面

本专利的待测样品为圆柱状硝基胍发射药，采用螺旋压伸、逐节切断的生产工艺，NC线性高分子沿圆柱轴向条状连续分布。所以检测药柱侧曲面，比检测药柱两底面，弹性模量更能反应增塑剂对NC的溶塑效果。因此确定待测面是药柱的侧曲面。

②样品处理方法

纳米压痕技术检测样品时，会出现加载突进现象，即位移在载荷下发生突增，体现了样品内部存在的微缺陷(如微裂纹、微孔洞等)。为保证测定结果的准确性，应确保样品测试过程中不发生宏观上的位置移动或晃动。为便于检测药柱的侧曲面，药柱需躺倒放置。躺倒状态下药柱不稳，设计将药柱沿轴纵切分成两半，然后将破开面朝下用双面胶粘在样品台上，这种状态下检测药柱的侧曲面，能保证药柱在测试过程中不发生宏观上的位置移动或晃动。而且因为样品中NC线性高分子沿轴以接近平行状态纠缠排列在一起，沿轴纵向将药柱破开两半，NC被破坏的程度轻，对药柱侧曲面物理状态的影响小，能保证检测结果的准确性。“劈开”的方式还使药柱受到的撞击力较小，安全隐患较低。

硝基胍发射药直径为14mm、高度为15mm，成型后会有少许形变，不容易“站稳”，进行“劈开”操作时常常歪倒，刀口滑脱，药柱不能被劈成较均匀的两半儿。此外，硝基胍发射药较硬、脆性较大，劈开后四处乱崩，如果刚好崩到地面狭缝中没有及时清理，就是一种较大的安全隐患。

因此研制了制样包，包括劈刀1、固定罩2、载样台3，“将1个药柱直立放在载样台3的正中心，将固定罩2套在样品上；将劈刀1从固定罩2上方插入劈刀轨道槽，使劈刀刀口接触固定罩2内药柱的上表面；用榔头从上往下敲击劈刀1刀柄的上表面，使劈刀1移动到劈刀轨道槽末端，敲击次数为1次”，这样药柱就被劈成两半。用制样包劈开药柱，可以防止药柱偏斜、崩洒等问题的发生。

当“劈刀1移动到劈刀轨道槽末端”时，劈刀1进入药柱的深度为7～8mm，并没有让劈刀完全进入药柱。这样设计是因为：劈刀进入药柱越多，药柱受到的力越大、形变越大。当然，劈刀进入药柱过少，剩余部分连接紧密，药柱不能分成两半。欲达到的效果是：劈刀进入药柱合适深度，劈刀的力度和深度使药柱产生贯通性裂纹，裂纹自发扩展使剩余部分完全分开。这样，药柱既能够破开成两半儿受到的外力也尽量小(降低安全隐患)，而且因为外力较小不至于破坏药柱的物理状态，保证检测结果更准确。

③检测的微区数目及分布

在检测不均匀样品时，检测点过少的话，检测结果不能反应样品整体状态。当检测点数增加到一定程度后，检测结果能反应样品的整体状态，平均值趋于定值，平均值的波动性会骤减(即(n+1)个检测结果的平均值与n个结果的平均值差别不再很大)。从这个意义上来说，检测点数越多越好。但更多的检测点意味着更多的时间成本，一般会在两者之间进行权衡，而不是一味的增加检测点数。根据实践经验及前期的预实验，确定在药柱侧曲面上的检测微区数目为12个较合适。

药柱被劈成两半儿时，破开面附近区域中的NC，受到了外力的作用，溶塑状态受到强行改变，NC的物理状态发生变化，因此检测微区应避开这些区域，同时还应使12个检测点尽量覆盖全部待检测区域，故设计为“每个粘在样品台上的待测试样外曲面为一个曲面矩形，按图形交叉点确定12个检测点，每个点距离其它点6mm，图形/>外围距曲面矩形的四边距离不小于1mm”。

④采用纳米力学压痕准静态试验检测，通过压针对待测微区施力，载荷过大会对检测面造成不可逆转的损害(影响检测结果的准确性)，载荷过小不能区分NC的溶塑效果，综合考虑，确定“最大载荷100mN，加载5s、保载2s、卸载5s”。

(3)确定熟化温度和熟化时间

为了能在较短时间内筛选不同增塑剂，需要对硝基胍发射药进行在较高温度下熟化(温度每升高10℃，物理化学变化速率明显增加，所需时间缩短3倍左右)。这是因为NC分子量大，其溶塑体系达到相平衡需要很长时间，熟化温度较低需要很长时间才能检测出物理化学变化。但过高的温度会使得药料中增塑剂的挥发性增强、离开药料扩散到空气中，空气中增塑剂浓度增加到一定程度后，还会引发安全事故(相当于燃料空气炸药)。过高的温度增加NC热分解程度，由于氮氧化物的自催化作用，使药料分解加剧、降低生产的安全性。

因此，熟化温度既不能太高也不能太低，综合考虑，确定本发明中的熟化温度为90℃。

随着熟化时间的延长，一方面，NC受热运动能力增强，其在硝基胍发射药中分布更均匀，提高了NC的溶塑效果；另一方面，增塑剂挥发减少、NC分解后溶解性降低，会阻碍NC的自由运动，降低了NC的溶塑效果。因此随着熟化时间的延长，NC的溶塑效果开始阶段逐渐变好，但继续熟化，溶塑效果逐渐变差，溶塑效果随熟化时间的变化曲线呈现一个“U”字型。因此如果熟化时间太短，物理化学变化太小，难以检测出来；如果熟化时间太长，有可能会区分不出来两种增塑剂的作用，出现“含增塑剂A的样品的熟化速率明显快于含增塑剂B的样品，但因为长时间熟化后才检测，检测结果却显示两个样品中NC溶塑状态是一样的”。根据经验，含NG的硝基胍发射药在3～5d时溶塑效果最好。考虑到本专利解决的目的是筛选更优增塑剂，该增塑剂在NC中的扩散速率应大于等于NG，因此确定熟化时间为3d。

(4)确定熟化速率计算方法

用α体现硝基胍发射药中NC分布均匀性和NC的自由运动对溶塑效果的影响。弹性模量检测均匀性及平均值(分别对应着NC分布均匀性和NC的自由运动)对α均有贡献，但两者的贡献大小并不相同，应确定权重。总的来说，硝基胍发射药熟化后均匀性的变化幅度大于平均值的变化程度(熟化的目的是使NC分布更均匀，但无法避免增塑剂的挥发和NC的热分解)。综合考量，确定为α＝E×4+δ×6(E为12个点弹性模量的平均值，δ为标准偏差)。熟化0d的待测试样的α标记为α_0d，熟化时间为3d的α标记为α_3d。

汇集含同一种增塑剂的2个待测试样的α，令熟化速率v＝(α_0d–α_3d)÷3；两种含不同增塑剂的硝基胍发射药样品中，v大的样品所用的增塑剂为更优增塑剂。

本发明的硝基胍发射药用增塑剂的基于熟化速率的筛选装置及方法，其有益效果体现在以下几个方面：

(1)准确性高

本发明是一种定量方法，通过控制熟化温度和时间、样品处理方法、纳米压痕检测参数、计算方法等技术手段，将检测干扰因素降到最低、人为误差较小，兼顾了NC分布均匀性及NC的溶解性对NC自由运动对溶塑效果的影响，可用于筛选不同增塑剂。

(2)复现性好

通过发明的装置和确定的技术手段，本专利检测技巧主观因素较少，不同人用本专利方法确定的更优增塑剂差异小。

(3)样品量小，安全隐患降低

在硝基胍发射药研制阶段，确定更优增塑剂，每种增塑剂只需制备2个直径为14mm、高度为15mm药柱用于检测，安全隐患低。此外，所选用的纳米压痕试验检测时，对尚未定型的硝基胍发射药施加的外力很小，也是一种较大的安全保障。

附图说明

图1为劈刀正面示意图。

图2为制劈刀侧面示意图。

图3为固定罩俯视示意图。

图4为固定罩正面剖面图。

图5为固定罩侧面剖面图。

图6为用制样包处理样品初始状态侧面剖面示意图。1、劈刀，2、固定罩，3、载样台，4、硝基胍发射药。

图7为用制样包处理样品初始状态正面剖面示意图。1、劈刀，2、固定罩，3、载样台，4、硝基胍发射药药柱。

图8为用制样包处理样品结束状态侧面剖面示意图。1、劈刀，2、固定罩，3、载样台，4、硝基胍发射药药柱。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述，需要说明的是本发明不局限于以下具体实施例，凡在本发明技术方案基础上进行的同等变换均在本发明的保护范围内。

实施例1

用本专利装置和方法筛选出用于硝基胍发射药的更优增塑剂。一种增塑剂是NG，另一种增塑剂是NG和叠氮硝铵DIANP组成的混合溶液。

硝基胍发射药样品A的组分为NC 30％、NG 16％、NQ等固体添加剂为54％；硝基胍发射药样品B的组分为NC 30％、(NG+DIANP)16％、NQ等固体添加剂为54％。两种样品的生产工艺相同(成型工艺是相同的，都没有熟化)，各制成直径14mm、高15mm的2个圆柱。

硝基胍发射药用增塑剂的基于熟化速率的筛选装置及方法，所述装置包括制样包、榔头、纳米力学压痕仪，其特征在于，所述制样包包括劈刀1、固定罩2、载样台3；

如图1和图2所示，所述劈刀1由上下两部分构成，劈刀1的上部分为刀柄，劈刀1的下部分为刀身，刀柄的下表面与刀身的上表面连接，刀柄下表面中心点与刀身的上表面中心点重合，刀柄下表面长边方向与刀身上表面长边方向一致；刀柄为长方体，刀柄长21mm、厚5mm、高15mm；刀身为楔子形状、刀口朝下，长15mm、高8mm、上端厚度2mm；；劈刀1材质为304不锈钢；

如图3、图4和图5所示，所述固定罩2为圆帽体，外径26mm、内径16mm、帽顶厚度11mm；帽顶有贯通固定罩内外的劈刀轨道槽，劈刀轨道槽上表面中心是固定罩2上表面的圆心；劈刀轨道槽长22mm、厚6mm、深11mm；固定罩2材质为304不锈钢；

劈刀1在固定罩2上方，劈刀1不与固定罩2相连；

载样台3为扁圆柱体，载样台3直径60mm、厚度3mm，材质为304不锈钢；

固定罩2在载样台3上方，固定罩2不与载样台3相连；

制样包不与榔头、纳米力学压痕仪相连；榔头不与纳米力学压痕仪相连；

所述硝基胍发射药用增塑剂的基于熟化速率的筛选方法包括以下步骤：

步骤1，将含有两种不同增塑剂的硝基胍发射药样品各2个药柱，分别在90℃熟化0、3d；

步骤2，如图6和图7所示，将1个硝基胍发射药药柱4直立放在载样台3的正中心，将固定罩2套在药柱4上；将劈刀1从固定罩2上方插入劈刀轨道槽，使劈刀刀口接触固定罩2内药柱4的上表面；用榔头从上往下敲击劈刀1刀柄的上表面，使劈刀1移动到劈刀轨道槽末端(如图8所示)，敲击次数为1次；取出劈刀1，拿开固定罩2，从留在载样台3上的裂成两半的药柱4中，任取半个为待测试样；

步骤3，取步骤2制得的待测试样，将劈开面用双面胶粘在纳米力学压痕仪的样品台上，在待测试样的外曲面上均匀分布选取12个点，采用纳米力学压痕准静态试验分别检测这12个点的弹性模量；最大载荷100mN，加载5s、保载2s、卸载5s；压针选用半锥角为70.30°的三棱锥玻氏压针；

步骤4，计算12个点弹性模量的平均值E和标准偏差δ，令α＝E×4+δ×6；

步骤5，按步骤2～步骤4继续分别检测其余3个硝基胍发射药药柱，分别计算α；样品A熟化时间0d时E、δ、α为3.38GPa、1.26GPa、21.08GPa，样品A熟化3d后E、δ、α为2.71GPa、0.97GPa、16.66GPa；样品B熟化时间0d时E、δ、α为3.43GPa、1.22GPa、21.04GPa，样品B熟化3d后E、δ、α为2.19GPa、0.38GPa、11.04GPa；

步骤6，汇集含同一种增塑剂的2个待测试样的α，计算可得样品A的v为1.47GPa/d，样品B的v为3.33GPa/d；样品B的v大于样品A的v，因此样品B所用的增塑剂(NG+DIANP)为更优增塑剂。

实施例2

用本专利装置和方法检测含不同增塑剂的硝基胍发射药样品的熟化速率随熟化时间的变化规律。硝基胍发射药样品A组分为NC 30％、NG 16％、NQ等固体添加剂为54％；硝基胍发射药样品B的组分为NC 30％、(NG+DIANP)16％、NQ等固体添加剂为54％。两种样品的生产工艺相同，均制成直径14mm、高15mm的圆柱，成型工艺是相同的，都没有熟化。每种样品需要准备6个药柱。

样品熟化方法：将硝基胍发射药样品A、B放在90℃烘箱中，分别熟化0、3、5、8、12、17d，每到规定时间取出1个药柱，剩余药柱继续熟化，直至17d药柱全部取出。

用本专利装置和方法检测熟化不同时间的硝基胍发射药样品A、B。其中v的计算公式不同于专利，采用v＝(熟化0d的α值-熟化nd后的α值)÷熟化时间nd。检测数据列于表1和表2。

表1样品A检测结果

熟化时间/d	E，GPa	δ，GPa	α，GPa	v，GPa/d
					0	3.38	1.26	21.08	0
3	2.71	0.97	16.66	1.47
					5	2.23	0.35	11.02	1.13
8	2.5	0.52	13.12	-0.24
					12	2.47	0.59	13.42	-0.02
17	2.91	0.76	16.20	-0.16

表2样品B检测结果

熟化时间/d	E，GPa	δ，GPa	α，GPa	v，GPa/d
					0	3.43	1.22	21.04	0
3	2.19	0.38	11.04	3.33
					5	2.49	0.23	11.34	0.11
8	2.81	0.63	15.02	-0.46
					12	2.9	0.7	05.50	-0.06
17	3.19	0.61	16.42	-0.04

从表1和表2的数据可以看出，弹性模量平均值E随着熟化时间的延长，呈现出先减小再增加的趋势。这是因为熟化开始后一段时间(约3天)，样品中NC受热舒展、活动力变强；增塑剂分子的活动力受热变强，破坏NC分子间极性基团的相互作用及分子间的物理交联点，使得NC分子链之间的距离和活动空间增加，分子间相互作用力减弱，NC分子的链段运动得以实现，NC的弹性模量降低、脆性降低。继续熟化，增塑剂受热持续挥发损失、NC受热分解脱硝在增塑剂中的溶解性变差，使得NC的塑性变差、弹性减弱、硬度变大。由于增塑剂受热挥发、NC受热分解脱硝会随着加热时间的延续一直进行下去，所以继续熟化会使得样品的弹性模量平均值E持续增加。

表1和表2数据显示，熟化0d硝基胍发射药样品弹性模量标准偏差δ最大，这是由于样品是非均相体系，各组分在微区内分布不均匀，造成检测结果分散性和偶然性较大。样品熟化后标准偏差δ明显变小，说明样品熟化后NC溶塑均匀性变好，使得检测结果分散程度变小。但熟化时间过长后，标准偏差δ又开始缓慢变大，这是由于各微区NC脱硝程度不一、增塑剂挥发，导致NC在增塑剂中溶解性差异变大。

表1和表2数据显示，两种硝基胍发射药的α与熟化时间的变化曲线都呈“U”字型，样品A在5d时α达到最小值，样品B在3d时α达到最小值。这是因为不同增塑剂在NC中的扩散速率和与NC之间的作用有一定的差异，样品熟化速率有差异，所以到达溶塑效果最好的状态需要的时间不一样。如果本专利筛选方法确定熟化时间为5d，表1和表2显示，根据此时数据样品A的v＝1.13GPa/d，样品B的v＝0.11GPa/d，会确认样品A中增塑剂NG为更优增塑剂。而这显然是误判。这也进一步验证了本发明确定熟化时间为3d更合理。

Claims (3)

1.硝基胍发射药用增塑剂的基于熟化速率的筛选装置及方法，所述硝基胍发射药为直径14mm、高度15mm的圆柱，所述装置包括制样包、榔头、纳米力学压痕仪，其特征在于，所述制样包包括劈刀(1)、固定罩(2)、载样台(3)；

所述劈刀(1)由上下两部分构成，劈刀(1)的上部分为刀柄，劈刀(1)的下部分为刀身，刀柄的下表面与刀身的上表面连接，刀柄下表面中心点与刀身的上表面中心点重合，刀柄下表面长边方向与刀身上表面长边方向一致；刀柄为长方体，刀柄长21mm、厚5mm、高15mm；刀身为楔子形状、刀口朝下，长15mm、高8mm、上端厚度2mm；劈刀(1)材质为304不锈钢；

所述固定罩(2)为圆帽体，外径26mm、内径16mm、帽顶厚度11mm；帽顶有贯通固定罩内外的劈刀轨道槽，劈刀轨道槽上表面中心是固定罩(2)上表面的圆心；劈刀轨道槽长22mm、厚6mm、深11mm；固定罩(2)材质为304不锈钢；

劈刀(1)在固定罩(2)上方，劈刀(1)不与固定罩(2)相连；

载样台(3)为扁圆柱体，载样台(3)直径60mm、厚度3mm，材质为304不锈钢；

固定罩(2)在载样台(3)上方，固定罩(2)不与载样台(3)相连；

制样包不与榔头、纳米力学压痕仪相连；

榔头不与纳米力学压痕仪相连；

所述硝基胍发射药用增塑剂的基于熟化速率的筛选方法包括以下步骤：

步骤1，将含有两种含不同增塑剂的硝基胍发射药样品各2个药柱，分别在90℃熟化0、3d；

步骤2，将1个药柱直立放在载样台(3)的正中心，将固定罩(2)套在药柱上；将劈刀(1)从固定罩(2)上方插入劈刀轨道槽，使劈刀(1)刀口接触固定罩(2)内药柱的上表面；用榔头从上往下敲击劈刀(1)刀柄的上表面，使劈刀(1)移动到劈刀轨道槽末端，敲击次数为1次；取出劈刀(1)，拿开固定罩(2)，从留在载样台(3)上的裂成两半的药柱中，任取半个为待测试样；

步骤3，取步骤2制得的待测试样，将劈开面用双面胶粘在纳米力学压痕仪的样品台上，在待测试样的外曲面上均匀分布选取12个点，采用纳米力学压痕准静态试验分别检测这12个点的弹性模量；最大载荷100mN，加载5s、保载2s、卸载5s；压针选用半锥角为70.30°的三棱锥玻氏压针；

步骤4，计算12个点的弹性模量平均值E和标准偏差δ，令α＝E×4+δ×6；

步骤5，按步骤2～步骤4继续分别检测其余3个药柱，分别计算α；熟化0d的待测试样的α标记为α_0d，熟化时间为3d的α标记为α_3d；

步骤6，汇集含同一种增塑剂的2个待测试样的α，令熟化速率v＝(α_0d–α_3d)÷3；两种含不同增塑剂的硝基胍发射药样品中，v大的样品所用的增塑剂为更优增塑剂。

2.根据权利要求1所述的硝基胍发射药用增塑剂的基于熟化速率的筛选装置及方法，其特征在于，两种含不同增塑剂的硝基胍发射药，除增塑剂不同外，其余组分是相同的；两种硝基胍发射药所有组分含量是相同的，成型工艺是相同的；两种硝基胍发射药都没有熟化。

3.根据权利要求1所述的硝基胍发射药用增塑剂的基于熟化速率的筛选装置及方法，其特征在于，每个粘在样品台上的待测试样外曲面为一个曲面矩形，按图形交叉点确定12个检测点，每个点距离其它点6mm，图形/>外围距曲面矩形的四边距离不小于1mm。