增强聚氨酯材料力学性能的工艺研究(2)

以陆军武器装备为例,09大阅兵上,我国自主研发设计的99式主战坦克以整齐划一的队形,威武的姿态驶过天安门城楼,标志着我国的主战坦克居于世界顶


以陆军武器装备为例,09大阅兵上,我国自主研发设计的99式主战坦克以整齐划一的队形,威武的姿态驶过天安门城楼,标志着我国的主战坦克居于世界顶尖水平。二十一世纪以来,以美国的M1A2,德国的豹2A6为首的主战坦克,牢牢占据着世界最顶尖主战坦克的位置。而我国99系列坦克的出现,其采用的125毫米高膛滑压坦克炮,2000米距离上的穿甲能力为970mm,明显优于美国M1A2的810mm和德国豹2A6的900mm,实现了火炮火力的压制。这归功于采用了一种采用了新型发射药,增大了穿甲弹、破甲弹、爆破榴弹的射程和威力。

1.2发射药的新展望

现代武器的更新迭代,反过来也需要发射药的不断进步更新[4]。比如实现高密度高能量,从而减小武器的自重,提高射程、穿透力和杀伤力;探寻发射药结构和材料、工艺之间的关系,用更轻更强的组分材料,在改善加工工艺的基础上,提高结构的稳定性,进一步保证了它的安定性;提高能量使用效率,减少燃烧过程的能量损失,最有效的解决能量问题。一般来说,发射药要满足的基本要求有:

(1)对能量性质的要求,体积小却能量高是发射药的理想目标;

(2)对燃烧性质的要求,发射药的燃烧应尽可能稳定而富有规律,避免因发射药燃烧的不稳定导致武器精度和射程出现偏差;

(3)对力学性能的要求,发射药应具有足够的机械强度,以适应短时、高压的环境,对外界附加载荷的耐受性强;发射药的热膨胀系数应尽可能小,降低对外界温度变化的敏感程度,实现不同温度下性能的稳定[5]。

1.3高分子材料在发射药中的应用

高分子材料自20世纪20年代被Staudinger教授正式命名,30年代出现比较规模化的合成技术,短短的几十年来发展速度远超传统的金属、陶瓷材料。高分子材料具有密度小、机械强度高、加工工艺相对容易的特点,广泛应用于交通、建筑、国防、电子和人们日常生活。

发射药的进步发展作为国防工业中的关键领域,热塑性弹性体作为一种高分子材料逐渐进入了发射药研究者们的视野中。目前制备高能和高强度发射药,主要方法有两种:一种是在原有火药体系中填充高能添加剂,以增加体系的能量;另一种则是寄希望于利用热塑性高聚物来充当粘合剂,从而利用高聚物来提高整个发射药的力学强度[6]。热塑性弹性体中的杰出代表聚氨酯,就是发射药的一种优良粘合剂选择。

1.4聚氨酯粘合剂

1.4.1聚氨酯粘合剂的概述

聚氨酯粘合剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)或异氰酸酯基(-NCO)的粘合剂[7]。由于聚氨酯粘合剂中含有强极性、高活泼性的异氰酸酯基团和氨酯基,与含有活泼氢的基材均有良好的化学粘接[8],广泛应用于交通、农业、建筑装修、国防军工、电子电气和人们日常生活[9]。

1.4.2聚氨酯粘合剂的性能

聚氨酯粘合剂是近来使用较多,用途广泛,发展迅猛的一种粘合剂[10],其有比较突出的优点:

1、由于分子链中含有-NHCOO-基和-NCO基,因而有强极性、高活泼性,尤其是-NCO基,与含有活泼氢的材料之间产生的氢键作用使分子内力增强,会使粘接更加牢固,对多种材料有着优良的粘接力[11];

2、通过调节两原料组分组成和分子量大小,可以改变粘合剂的强度、粘度和固化速度,适用于各种结构性粘合领域;

3、聚氨酯粘合剂在低于室温几十度的情况下依然能保持比较好的性能;

4、聚氨酯粘合剂具有出色的的耐磨、耐水、耐油、耐溶剂、耐化学药品、耐臭氧等性能;

5、聚氨酯粘合剂可以实现在不同温度下的固化过程,从室温到高温。粘接工艺简便,操作性能优良[11]。