книги / Химия и технология баллиститных порохов, твердых ракетных и специальных топлив. Т. 1 Химия

с/м кгссм/см2

Рис. 66. Диаграмма зависимости удельной ударной вязкости от температу­ ры в диапазоне от 223 до 293К для БРТТ с 3% металла

5.4 Влияние скорости растяжения на прочность полимеров

Для всех полимерных систем характерна зависимость де­ формационно-прочностных характеристик от скорости дефор­ мирования [63, 65—67].

Общей закономерностью при этом является рост разру­ шающего напряжения со скоростью нагружения. Для некото­ рых составов БРТТ зависимость деформационно-прочностных

Характеристики растяжения БРТТ при различных скоростях деформирования (Т = 20’С)

кгс/см2

При изменении напряжения, действующего на образец в зависимости от времени и температуры, оценка прочности обычно производится по критерию накопленной усталости, например, по критерию Бейли:

(5.6)

где 1 — время нагружения, Т — температура, т — долговеч­ ность.

Существующие кинетические концепции температурно-вре­ менной зависимости прочности полимеров делятся на два класса. Первые исходят из механизма разрушения за счет флуктуационного разрыва химических связей макромолекул. Вторые считают разрушение результатом микровязкого тече­ ния с распределением макромолекулярных клубков.

При этом число держащих нагрузку цепей, пересекающих единичное сечение, уменьшается до достижения критической прочности полимера, при которой образец разрушается.

Представляется, что первая концепция более корректно от­ ражает действительные процессы, происходящие в аморф­ но-кристаллических полимерных системах под нагрузкой.

5.5 Методы определения механических характеристик

Метод определения механических характеристик при растя­ жении основан на растяжении с постоянной скоростью дефор­ мирования до разрыва стандартного образца при заданной тем­ пературе с последующим определением относительных дефор­ маций (е) и напряжений (а) в характерных точках диаграммы испытаний на растяжение, а также модуля упругости (Е).

В качестве силового оборудования используется стандарт­ ная разрывная машина, имеющая скорость перемещения под­ вижного зажима в пределах 3±0,5 мм/мин, необходимое уси­ лие растяжения и термостатирующее устройство, позволяющее выдерживать образцы при заданной температуре с точностью

± Г С.

Типовые диаграммы испытаний растяжения приведены на рис. 68.

По результатам обработки диаграмм рассчитывают следую­ щие характеристики:

— модуль упругости Е;

Испытания проводятся на маятниковом копре, обеспечи­ вающем скорость молота в момент удара 3,5...3,8 м/с. Термо-

где ак. — значение отдельных результатов в серии, п — число счетных испытаний в серии.

По результатам рассмотрения физико-механических свойств БП и ТРТ следует отметить несколько важных осо­ бенностей их физического состояния и механических свойств:

—стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее со­ стояния не имеют четкой границы раздела и имеют довольно широкие переходные зоны, в которых проявляются в большей или меньшей степени характеристики двух зон;

—зона вязкотекучего состояния ограничена сверху темпе­ ратурой ускоренного термораспада, приводящего к разруше­ нию заряда или его самовоспламенению;

— деформационно-прочностные характеристики БРТТ в сильной степени зависят от температурных условий, време­ ни, а также скорости деформирования. Во всех случаях с уве­ личением скорости деформирования разрывные деформации и прочность возрастают.

Термодинамические свойства баллиститных П и ТРТ с уче­ том ограниченной термохимической стойкости их при повы­ шенных температурах снижают температурный интервал их безопасной переработки и эксплуатации. Область температур механического стеклования для большинства составов нахо­ дится в пределах 243...273К, а интервал перехода из высоко­ эластического состояния в вязкотекучее ограничивается темпе­ ратурами 333...373К.

имеющей место иногда на этапе отработки новых составов то­ плив, является недостаточная химическая совместимость ком­ понентов или высокий уровень термораспада вследствие неоп­ тимальных режимов переработки. Гранулированный полуфаб­ рикат при изготовлении зарядов может детонировать по низкоскоростному и высокоскоростному механизмам, причем, загорание полуфабриката может перейти в низкоскоростную детонацию, а последняя при определенных условиях, которые

в детонацию является исключительно важным как на стадии проработки химии топлива, т. е. компоновки состава, так и при разработке технологических процессов изготовления за­ рядов. Что касается механизма горения, важнейшими вопроса­ ми, в первую очередь для ракетных топлив, являются катализ

иингибирование как методы регулирования скорости горения

иее зависимости от давления и температуры.

Химическая, физическая и термодинамическая стабильность

в течение всего срока хранения и эксплуатации зарядов БРТТ является требованием, выполнение которого усложняется ря­ дом структурных особенностей данного вида топлив, а также жесткими условиями их изготовления:

—водная среда и высокая температура на фазах перера­ ботки (до 120°С) ускоряют химическое взаимодействие за счет гидролиза и накладывают дополнительные требования к хими­ ческой стойкости и совместимости компонентов;

—метод изготовления зарядов (экструзия) при высокой вязкости массы приводит к повышению температуры до 90...120°С за счет диссипативной энергии, что способствует ус­ коренному термораспаду, значительному газовыделению и соз­ данию высоких напряжений в объеме экструдируемой массы, приводящих при определенных условиях к нарушению целост­ ности зарядов;

—формование зарядов на шнековых прессах, как будет

показано ниже, ведется в надкритических условиях по бкр и Ткр, что при достижении времени индукции тинд может при­ водить к тепловому взрыву. Поэтому оценка критических па­ раметров теплового самовоспламенения на этапе разработки является необходимым, равно как и максимально возможное увеличение их значений;

— ограниченная термодинамическая совместимость поли­ мера и пластификатора, особенно в области отрицательных