含能高分子复合材料塑化性能的研究(2)
1.1 研究目的与意义
通过对通用高分子材料塑化特性的评判方法研究，结合典型的含能高分子复合材料的挤出成型工艺，研究其塑化特性与材料其他物理参量的关系，寻找这类材料塑化程度的简单而快速表征测试方法和手段。
1.2 国内外相关研究现状
1.2.1 影响含能高分子复合材料塑化特性的因素
2 研究方案
2.1 实验原理
2.1.1 实验主料
本文研究含能高分子复合材料的塑性，即讨论高固含量含能高分子材料与热塑弹性混同成型后样品的塑化特性。但由于黑索金比较敏感，故而采用密度、晶型和熔点均与黑索金相近的超细NH4H2PO4 （磷酸二氢铵）作为惰性代用料，代替黑索金充当固体填料。对于热塑性弹性体，在发射药配方中作为黏结剂使用，从能量角度可分为不含能热塑性弹性体(TPE)和含能热塑性弹性体(ETPE)两大类，从安全考虑，我们使用前者，同时TPE塑化成型要远比ETPE（单基药）容易，所以本课题选用TPU和C80A两种热塑弹性体。
同时我们在二期实验时，使用了低体积能量密度的含能材料硝酸钾粉末作为固体填料，并采用非溶剂法压延成型，较为真实的模拟了含能高分子材料的塑化成型工艺，互相验证了两种表征塑性的方法。
2.2.2 成型原理
TPE发射药的成型工艺有以下3种类型：传统的柱塞式压伸成型、压延法和双螺杆挤出成型工艺。从工艺可行性来说，压伸工艺和双螺杆工艺都可以制备圆柱、片、带等药型进行塑化性能的研究。但是由于组成ETPE的软嵌段(AMMO，Tg低于-25℃)和硬嵌段(BAMO，Tg大于80℃)比例不同，热塑性弹性体黏结剂的结晶能力也不同。采用柱塞式压伸成型工艺时，必需加入少量溶剂溶解或溶胀BAMO才能制备出理想的药型。而采用双螺杆挤出成型工艺则很容易解决这个问题。从工艺安全性来说，由于TPE发射药中含有质量分数70％以上的RDX、CL-20等高能炸药，柱塞式压伸成型工艺比双螺杆工艺的安全性更好。
而我们已经使用黑索金的惰性代用料—超细磷酸二氢铵进行本课题研究，故而我们采用螺杆挤出工艺，力求实现产品充分混合均匀。又由于实验条件所限，被实验采用单螺杆工艺进行挤出，同时为了充分的驱溶并且使原料充分混匀，故而对挤出样品再进行压延处理。
在此基础上，我们需要对挤出机进行设定，需要参考下面两方面因素：
a．进料速度
挤出过程中进料速度要保持一致，过快或过慢都不利于成型。若进料速度太慢，则料条直径偏细且不紧实；进料速度太快，则不利于切粒的控制。总之，要保持稳定的进料速度，才能确保切出的颗粒比较均匀一致。多次试验表明，进料速度控制在10g/min左右较合适。
b．螺杆转速
螺杆转速决定了出料的速度即生产能力。转速太慢则出料慢，生产能力低；转速过快，虽然能提高生产能力，但不利于造粒。一般应控制在20-30Hz之间。
通过以上论述，我们把本课题工艺过程大致分为四个阶段：溶解捏合、挤出成型、压延、干燥。下面分阶段阐述：
A、溶解捏合
将原料热塑弹性体、超细磷酸二氢铵置于捏合机中，加入适量的溶剂溶解，在受热与捏合条件下，原料被溶解成具有一定粘度的高分子混合物。刚刚开始的时候混合物里面有一些固体颗粒，是因为热塑弹性体没有充分的溶解完全还是以固体块的形式存在。随着捏合时间的进一步增加，前面的固体颗粒会逐步的溶解消失。当达到一定的捏合时间以后各部分分散得比较好，没有固体颗粒，目测各部分颜色基本相同，此时把混合物从捏合机中取出。
B、挤出成型