隨著航天、航空事業(yè)的發(fā)展,對(duì)硫化膠的貯存可靠性提出了更高的要求,探索硫化膠老化變化規(guī)律和老化機(jī)理,尋求貯存期推算新方法是目前該領(lǐng)域研究的重要課題。本課題研究的橡膠(NR)硫化膠是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)柔性接頭關(guān)鍵部位的組件,它對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性及儲(chǔ)存壽命能否滿足總體設(shè)計(jì)的要求,均關(guān)系到整個(gè)型號(hào)的可靠性和安全性,因此對(duì)NR硫化膠的性能進(jìn)行評(píng)價(jià),特別是開展NR老化研究,越發(fā)顯得重要和迫切。

本文通過(guò)對(duì)實(shí)際產(chǎn)品的分析,選擇了具有代表性的材料作為研究對(duì)象,采用了熱空氣加速老化試驗(yàn)方法和熱分析、裂解氣相色譜,質(zhì)譜分析、紅外光譜分析等實(shí)驗(yàn)手段,較為系統(tǒng)的分析和討論了NR硫化膠的交聯(lián)結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能及老化機(jī)理,對(duì)航天發(fā)動(dòng)機(jī)柔性頭所用的NR硫化膠的貯存壽命進(jìn)行預(yù)估。

本文首先在熱氧老化條件下,研究了NR硫化膠的交聯(lián)結(jié)構(gòu)、靜態(tài)力學(xué)性能和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的變化規(guī)律,結(jié)果表明:NR硫化膠的熱氧老化不僅產(chǎn)生交聯(lián),同時(shí)還存在主鏈斷裂。在老化初期以交聯(lián)為主,回彈率、扯斷伸長(zhǎng)率下降,壓縮永久變形率、交聯(lián)密度、定伸應(yīng)力和硬度增大;但繼續(xù)老化后,主鏈斷裂逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位,發(fā)生了氧化裂解,使橡膠力學(xué)性能和交聯(lián)密度下降,壓縮變形率增加;比較NR硫化膠老化前后試樣的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知:在DMA的實(shí)驗(yàn)溫度為160℃下,貯能模量減小,損耗模量和損耗因子增大:而在150℃下,貯能模量與損耗模量增加,損耗因子變化無(wú)規(guī)律。

在弄清了性能變化規(guī)律的基礎(chǔ)上,采用多種分析手段對(duì)NR硫化膠老化機(jī)理進(jìn)行了探討,初步認(rèn)為NR硫化膠的老化機(jī)理屬自由基鏈?zhǔn)阶源呋�氧化反�?yīng)機(jī)理,它的主要裂解產(chǎn)物有異戊二烯單體和1,4-二甲基-4-乙烯基環(huán)己烯,還有少量的二烯類低分子物。在論文中還選擇了熱空氣加速老化法和熱重點(diǎn)斜法預(yù)估橡膠硫化膠的貯存壽命,并比較了這兩種方法的可靠性,發(fā)現(xiàn)熱重點(diǎn)斜法可靠性不如熱空氣加速老化法。參考本實(shí)驗(yàn)的壽命預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可知,該橡膠配方基本滿足火箭發(fā)動(dòng)機(jī)柔性接頭總體設(shè)計(jì)提出的12年貯存期的要求。通過(guò)本課題的研究,基本摸清了航天發(fā)動(dòng)機(jī)柔性頭用橡膠硫化膠的力學(xué)性能變化規(guī)律、老化機(jī)理及壽命預(yù)測(cè)方法。

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