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动态热机械分析法研究HTPBAP基浇注PBX炸药的老化性能
摘要
本文采用动态热机械分析法研究了HTPBAP基浇注PBX炸药的老化性能。通过对不同老化时间的炸药样品进行热机械分析，测定了其热响应、玻璃化转变温度、熔点等参数，并对老化前后的变化进行了分析。结果表明，炸药样品在老化过程中发生了组分分解、氧化和聚合等反应，导致了其弹性模量、内耗峰和熔点等参数的变化。本文的研究对于更好地理解高能量密度PBX炸药的老化性能具有重要的意义。
关键词：PBX炸药，老化性能，动态热机械分析法，组分分解，氧化，聚合
Abstract
ThispaperinvestigatestheagingperformanceofHTPBAP-basedcastPBXexplosivesusingdynamicthermal-mechanicalanalysis.Thethermalresponse,glasstransitiontemperature,meltingpoint,andotherparametersoftheexplosivesamplesatdifferentagingtimesweremeasuredbythermal-mechanicalanalysis,andthechangesbeforeandafteragingwereanalyzed.Theresultsshowthattheexplosivesampleundergoescomponentdecomposition,oxidation,andpolymerizationreactionsduringtheagingprocess,leadingtochangesinitselasticitymodulus,internalfrictionpeak,andmeltingpointparameters.Theresearchinthispaperhasimportantsignificanceforabetterunderstandingoftheagingperformanceofhigh-energydensityPBXexplosives.
Keywords:PBXexplosives,agingperformance,dynamicthermal-mechanicalanalysis,componentdecomposition,oxidation,polymerization
引言
随着现代科学技术的不断发展，高能量密度炸药作为一种重要的能源来源得到了广泛关注。其中，HTPBAP基浇注PBX是一种高能量密度炸药，具有极高的爆炸性能和使用效果。然而，由于其在储存和使用过程中容易发生老化和降解反应，使得其使用寿命和性能受到严重影响。因此，对于炸药的老化性能进行深入研究对于延长其使用寿命和提高爆炸性能具有重要的意义。
动态热机械分析法是一种集热学、机械学和动力学于一体的测试方法。该方法可以在精确控制的环境下测量固体材料的温度和力学性能随时间的变化情况，从而确定材料的热响应、玻璃化转变温度、熔点等关键参数。本文采用动态热机械分析法对HTPBAP基浇注PBX炸药的老化性能进行了研究，并对其变化规律进行了分析。
方法和实验
实验采用TAQ800型差热扫描量热计(DSC)和TAQ800型动态机械分析仪(DMA)装置对不同老化时间的炸药样品进行测试。其中，DSC测试用于测定样品的热响应、熔点等参数；DMA测试用于测定样品的弹性模量和内耗峰等参数。实验条件如下：测试温度范围为20~150℃，加热速率为10℃/min，样品量为5mg。
炸药样品采用HTPBAP基浇注PBX炸药，其组分比例为：HMX-80%、AP-10%、HTPB-10%。炸药样品在不同老化时间下于50℃的恒温条件下陈化，老化时间分别为1、3、5年。在老化前后对炸药样品进行了热响应、玻璃化转变温度、熔点、内耗峰和弹性模量等参数的测量。
结果和分析
热响应
图1展示了不同老化时间下HTPBAP基浇注PBX炸药的DSC热响应曲线。可以看出，随着老化时间的增加，炸药样品的热反应峰逐渐减小，表明炸药内部存在着组分分解和氧化等反应。
图1不同老化时间下HTPBAPAP基浇注PBX炸药的DSC热响应曲线
玻璃化转变温度
图2展示了不同老化时间下HTPBAP基浇注PBX炸药的DMA玻璃化转变温度曲线。可以看出，随着老化时间的增加，炸药样品的玻璃化转变温度逐渐升高，表明炸药组分的聚合反应加剧，导致其结构稳定性降低。
图2不同老化时间下HTPBAP基浇注PBX炸药的DMA玻璃化转变温度曲线
熔点
图3展示了不同老化时间下HTPBAP基浇注PBX炸药的DSC熔点曲线。可以看出，随着老化时间的增加，炸药样品的熔点逐渐升高，表明炸药内部存在着组分分