一种丁羟推进剂II界面游离固化剂含量测试方法与流程

本发明涉及含量测试方法领域，特别涉及一种丁羟推进剂II界面游离固化剂含量测试方法。

背景技术：

推进剂药柱与绝热层界面的粘接失效是固体火箭发动机最常见的失效方式之一，其原因归结于材料在粘接和贮存过程中的物理和化学变化，尤其是粘接界面老化而引起的界面层变化，会导致推进剂/衬层的脱粘，使发动机工作失败。据统计，国外在失败的固体发动机中近三分之一是由于界面脱粘造成的，而固体推进剂/衬层粘接界面的脱粘是最主要的失效模式，可见推进剂/衬层粘接界面的好坏是决定固体火箭发动机能否正常工作的主要因素。粘接界面的失效机理研究是评价和改善粘接界面质量的关键之一。

有关界面粘接薄弱问题一直以来有多种观点，从脱粘的丁羟推进剂解剖试样来看，靠近衬层的推进剂固化不好、发粘是普遍现象，因此推进剂界面游离固化剂的迁移不能被排除，但由于没有成熟的检测技术，目前这也只停留在猜想阶段。

IPDI作为一种脂环族的二异氰酸酯，其异氰酸根具有较小的化学活性，是二异氰酸酯类产品中活性最小的品种之一。采用IPDI为固化剂的推进剂反应较慢，在推进剂捏合完成后的药浆中存在大量的游离IPDI，其作为一种小分子的材料极易向低浓度的区域移动而发生迁移。而此时的衬层通过预固化已把每个IPDI分子都连接到高分子量的端羟基聚丁二烯分子上，预固化完成的衬层中已经不存在游离的IPDI。Ⅱ界面的推进剂和衬层之间游离固化剂IPDI巨大的浓度差，必然使推进剂中的游离IPDI向衬层迁移，使Ⅱ界面推进剂的固化参数下降较快，影响到网络结构的完整性，甚至不固化。因此，Ⅱ界面游离态固化剂的含量对配方的参数设计具有重要的参考意义。

因此，建立合适的界面游离固化剂的测试方法，研究游离固化剂迁移后的质量交换定量表征，有利于深入研究丁羟推进剂Ⅱ界面弱粘接机理，为推进剂Ⅱ界面深入研究提供技术支持及理论基础，具有重要的意义。

国内外科技工作者在游离态固化剂含量测试方面做了大量工作：

例1，王德秋等人采用毛细管气相色谱法，以正十四烷为内标物，对聚氨酯固化剂中游离的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)含量进行了测试，方法简单，分析时间短，精密度和准确度都较高。

例2，张巨生等人采用气相色谱-质谱联用检测固化剂中游离甲苯二异氰酸酯(TDI)的含量。

例3，颜显龙等人采用高效液相色谱法，利用异丙醇衍生化，对固化剂中游离二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)含量进行了测试。

上述报道的方法仅限于成分简单的聚氨酯反应产物中游离固化剂含量的测试，而推进剂成分较为复杂，要实现组分分离有较大难度，尤其是以IPDI为固化剂的丁羟推进剂，IPDI紫外吸收较弱，且反应活性低，较难衍生化，目前有关推进剂游离固化剂IPDI含量测试方法并没有相关的文献报道。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种丁羟推进剂II界面游离固化剂含量测试方法，包括以下步骤：S1、对所述丁羟推进剂II界面游离固化剂进行衍生化预处理；S2、配制内标物溶液；S3、采用高效液相色谱仪进行内标法分离测试。

进一步地，所述步骤S1中，采用3,5-二甲基苯胺作为衍生试剂。

进一步地，所述步骤S2中，内标物为联苯甲酰。

进一步地，所述步骤S3中，高效液相色谱仪采用紫外可见光检测器。

进一步地，所述紫外可见光检测器中，流动相为体积比水:乙腈＝39:61，流速为1.0mL/min，检测波长为245nm。

本发明提供的丁羟推进剂II界面游离固化剂含量测试方法，不仅建立了一种全新的测试技术，填补了丁羟推进剂中游离固化剂含量测试方面的空白，且该方法简便易行，仪器条件较易实现，具有较好的分离效率和选择性，测试精度高，可靠性强。

附图说明

下面结合附图对发明作进一步说明：

图1为本发明实施例提供的丁羟推进剂II界面游离固化剂含量测试方法的衍生化预处理的反应方程；

图2为本发明实施例提供的丁羟推进剂II界面游离固化剂含量测试方法的测试过程的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的丁羟推进剂II界面游离固化剂含量测试方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图2所示，测量丁羟推进剂II界面游离固化剂含量的步骤为：

配制衍生化试剂溶液：将3,5―二甲基苯胺20mL和四氢呋喃30mL混合均匀备用。

配制内标物溶液：称取0.5g联苯甲酰，加入50mL容量瓶中，用N,N―二甲基甲酰胺溶解并稀释到刻度，摇匀备用。

配制IPDI衍生物标样溶液：准确称取0.25g IPDI加入50mL容量瓶中，用衍生化试剂溶液稀释到刻度，放置2小时后，移取1.0mL至100mL磨口瓶中，加入50.0mL丙酮溶剂。准确吸取1.0mL内标物溶液加入到该磨口瓶中，摇匀备用。

配制试样溶液：称取试样1～5g(准确到0.1mg)加入100mL磨口瓶中，加入15mL衍生化试剂溶液，溶解并放置2小时，加入35mL四氢呋喃试剂。准确吸取1.0mL内标物溶液加入到该磨口瓶中，摇匀备用。

高效液相色谱测试采用紫外可见光检测器，流动相为水:乙腈＝39:61(体积比)，流速为1.0mL/min，检测波长为245nm，进样体积为10μL，对IPDI衍生物标样溶液和试剂溶液分别检测。并根据试样中游离固化剂与3,5―二甲基苯胺反应产物的峰面积与内标物联苯甲酰的峰面积以及从标样响应因子值，按下列公式计算得到结果。

按公式(1)计算校正响应因子：

式中：

f_i——内标样对标样的校正响应因子；

m_i——IPDI标样的质量的数值，单位为克(g)；

s₂——IPDI标样中内标物的峰面积；

m_s——内标物的质量的数值，单位为克(g)；

s₁——IPDI标样的峰面积。

按公式(2)计算平均响应因子：

式中：

R——平均响应因子；

f₁——内标样对IPDI标样1的校正响应因子；

f₂——内标样对IPDI标样2的校正响应因子。

按公式(3)计算试样中游离IPDI的质量分数：

式中：

W——试样中IPDI的质量分数的数值，以百分数表示(％)；

s₃——试样中内标物的峰面积；

s₄——试样中IPDI的峰面积；

m₁——试样的质量的数值，单位为克(g)。

两次平行测定值之差不大于0.02％，测定结果以算术平均值表示，保留小数点后三位有效数字。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。