γ射线作用下的粘结剂微晶演化分析与辐照效应研究

Polymer binders of PBX would be chain scission or cross-linked upon γ irradiation, then resulted a certain influence on the menchanical and chemical properties of binders, followed the properties of PBX. At present, the research on the γ-irradiated binders focused on the conventional analysis technology such as GPC, IR, the micro-crystal envolution under the stress or heating enviroment wasn’t involved. However, the micro-crystal envolution play an improtant role in the mehanical and thermo properties. Here the neutron and X-ray scattering technologies can obtain the envolution of micro-crystal size, distance etc., which can deep reveal mechanical and thermo properties and irradiation effect. Moreover, certain functional group coated AFM tip technology, the adhensive force between the different microcrystal and explsoice crystal would be obtain. Combined with AFM-Raman technology analysis, functional groups at different miacr-crystal would be obtain, which have deeply observed the irradiation effect.

在γ射线作用下，PBX的聚合物粘结剂会发生断链或交联，从而使高分子粘结剂力学、化学等性能产生一定的影响，进而对聚合物粘结炸药的性能产生影响。因此有必要开展粘结剂的辐照效应研究。而目前所研究的主要基于GPC、红外等常规分析技术来考察辐照后的变化，对辐照后样品在应力或者温度等作用下其微晶区等变化并未涉及。高分子材料在外界刺激条件下的微晶区演化能够有效的分析高分子的热力学性能，具有重要的意义。目前快速发展的中子/X射线散射（小角/广角）等技术能够有效的分析其高分子粘结剂在射线作用后分子链变化而导致的应力或温度诱导下的微晶尺寸、形状、晶间距等变化，而微晶等形成变化与高分子粘结剂的宏观力学等性能息息相关。此外结合原子力针尖修饰，考察辐照对粘结剂非晶区及不同晶区与炸药间粘附力的变化影响；从更微观更深层次来分析辐照前后对粘结剂的影响，对研究PBX的贮存老化等性能具有一定的支撑意义。

聚合物粘结剂的化学/物理结构改变都会引起聚合物粘结炸药性能变化，因而有必要对使用环境中高能γ射线引起的辐照效应开展深入的研究。本项目依照项目申请书的研究计划，通过对PBX粘结剂微结构系列表征，揭示了残留溶试剂、高低γ射线辐照剂量等对不同种类粘结剂的化学结构、聚集态结构演变及其力学性能等的影响规律，深化了辐照效应机理的认识。研究表明少量残留的四氢呋喃溶剂会致使氟聚物粘结剂生成双键并引起颜色改变，而残留少量的乙酸乙酯等试剂则不会引起颜色变化，这为PBX研制过程中使用溶试剂的选择提供了数据支撑。同时其交联度随着辐照剂量的增加而改变，结合GPC等分析，揭示了辐照导致的交联/降解行为。结合EPR表征等深化辐照引发的自由基反应机理，并由此开展引入自由基捕获剂而降低辐照损伤研究。粘结剂颜色的改变结合其结晶性能赋予改性后材料优异的光热形状记忆性能。同时结晶性能随着γ射线致使的分子链结构的改变（交联和降解）程度增加导致其结晶性能的下降。通过粘结剂超薄膜制备及AFM炸药针尖修饰实现对粘结剂晶态/非晶态的成像，并对其粘附力进行表征。此项目通过对辐照等致使粘结剂的化学结构-聚集态结构-力学性能等系列研究，深化辐照效应机理认识，对PBX炸药的贮存老化等性能演化研究提供理论基础和数据支撑。