914胶受热裂解对火工品性能的潜在影响及应对

914胶受热裂解对火工品性能的潜在影响及应对

户永炜，陈鹏飞

陆军装备部驻西安地区军事代表局  陕西西安  710000

【摘要】某型拔销器火工品接受输入能量后，桥片熔断，点燃发火件的点火药。拔销器在使用过程中换导线，即重新焊接时，会导致管壳收口结合缝处的密封胶即914固化胶受热裂解，致使胶层局部产生细小裂纹失封，裂解产物随清擦残留酒精从胶层破坏处渗入拔销器内部，污染点火药。药剂因受污染会钝感，低温条件下，可能造成点火药未完全燃烧，无法点燃拔销件中作动药剂，拔销器未拔销，导致安全执行装置电子延期保险未解除。本文通过分析914胶受热裂解对火工品性能的影响，提出相应措施，消除火工品功能失效的隐患。

【关键词】914胶；受热裂解；钝化；功能失效

一、914胶特点及应用

914胶粘接剂是室温快速固化的环氧型双组份胶粘剂，A组份为浅灰色膏状物，B组份为棕色粘稠液体；主要成分是环氧树脂、混合固化树脂、助剂、填料等，可用于金属、玻璃、陶瓷、塑料、橡胶等材料之间的小面积快速粘接，具有优良的粘接强度，固化收缩率小，耐化学品和电绝缘性较好等特点，常做密封胶使用，广泛应用于电子、化工、军品等领域。

二、某型火工品结构

某拔销器主要由管壳、拔销件、支撑片、支撑环和电发火件组成。当对拔销器施加规定的发火电流时，电发火件发火，通过销子传火孔点燃点火药，点火药燃烧后在销子内形成一定的压力，克服外露部分侧向力以及支撑片屈服力后，推动销子向后运动进行拔销。

该拔销器配用于某引信安保机构中，起解除保险作用。安全执行装置装配过程中，将2根AF0.2mm2 42/0.08导线挂锡备用，焊下拔销器自带导线FF4-2 0.14mm2 19/0.1后，使用狼毫笔蘸少许酒精松香焊剂涂抹拔销器两电极，电烙铁挂锡后将备用的2根导线分别焊入两电极，焊后使用酒精棉球将焊接部位清擦干净。

三、固化胶受热裂解

914固化胶为双酚A环氧树脂胶（1509 cm-1、830 cm-1为特征峰，图2），是线性环氧树脂高分子与有机胺类交联固化，形成了交联结构的固化胶。

环氧树脂胶遇热，从交联键处裂解为有机胺类小分子和双酚A类大分子，该过程不可逆。裂解后产品上的固化胶为双酚A环氧树脂胶（双组分），是线性环氧树脂高分子（活性基团是环氧键）与低分子有机胺类（活性基团是胺基）交联固化，环氧键与胺基反应形成了交联结构的固化胶（图1）；红外图谱见图3。

图1 固化胶化学反应示意图

图2 固化胶红外图谱                    图3 固化胶裂解物红外图谱 

四、对火工品性能的影响

为分析914固化胶受热裂解对火工品性能的影响，制作2发拔销器，按出厂状态检验合格后，根据拔销器实际使用情况，对产品脚线和套管进行更换。对2发产品焊线部位及端面外观进行检查，发现产品焊线处胶面有烧蚀发黄痕迹，胶与脚线间存在分离情况，同时多出了紫色漆，与原有状态不一致，见图4。

图3焊线根部图片

图4 换线后产品固化胶状态

进行低温功能试验，拔销器未正常作用。对电发火件状态进行检查，发现发火件上绸垫有明显烧蚀痕迹，药剂边缘烧蚀出一个较小的孔洞，发火件照片见图5。

图5 发火件外观

揭开绸垫后，药剂与绸垫分离无粘连，脱落的药片与桥片接触侧的药面为黑色，另一侧药剂颜色为淡黄色，有少量药剂残渣溅出。见图6。

图6 药剂状态

在对发火件进行整体外观检查时发现发火件与压帽结合缝均匀分布一圈白色介入物，实物见图7，2发产品红外光谱分别见图9、图10。对未换线的原状态产品进行拆解，均未发现白色介入物，实物见图8。

图7 电极板与压帽结合缝处状态                图8 电极板与压帽结合缝处状态

采用显微红外光谱法，在显微红外光谱仪视窗下聚焦白色介入物，进行红外反射模式下的光谱测试，获得其红外特征光谱图，并与参比物红外光谱图比对分析。

固化胶受热裂解的有机胺低分子，流动性较好，渗入或由酒精带入缝隙。914固化胶的A、B 组份，按照说明书配比，B 组分有机胺类固化剂配比一般过量，以免固化不完全。有机胺类固化剂溶于酒精，所以用酒精浸泡固化胶，以获得该批次固化剂的红外光谱图，便于比对分析，也避免了厂家调试固化剂配方造成比对谱图失真。

图9  换线产品1白色介入物红外图谱           图10  换线产品2白色介入物红外图谱        

图11  介入物与固化胶裂解后产物对比图       图12  白色介入物与固化胶图谱不相同

根据红外光谱分析结果，可以得出:换线后的拔销器结合缝上的白色介入物与胶热裂解物、胶的酒精可溶物的红外光谱图有共同特征部分（1540 cm-1、1120cm-1、1040 cm-1为共同组分特征峰）。

密封胶的热裂解产物对三硝基间苯二酚铅钝感机理：

密封胶的热裂解产物中的有机胺类小分子溶解于酒精，随酒精渗入药剂中，由于分子量比酒精大，迁移和渗透力小于酒精，药剂中的密封胶的热裂解产物附着于药剂表面。 有机胺为吸热缓慢分解型有机物，当桥片传热至药剂时，有机胺吸热产生“隔热”效应，使药剂钝感、失效。 在试验条件为10℃/min程序缓慢升温和氮气20ml/min流动气氛，当三硝基间苯二酚铅中含有1%、3%、5%的914胶的B组分时，DSC热分解点由287℃提高了6℃、7℃、9℃，发生了显著变化。与火工品作用的瞬时升温相比，从机理上说明有机胺热裂解产物对药剂产生明显的热钝感效应。

对比分析药剂在低温试验环境与高温试验环境下贮存2小时后，高温试验环境增大了乙醇的气化行为，减少了乙醇气化的吸热量，钝感效应降低，因此，低温试验后药剂出现明显热钝感效应。 通过在三硝基间苯二酚铅药剂混入1%有机胺（914胶热裂解产物）测试DSC曲线，验证了药剂的热钝感效应。未污染药剂的DSC分解曲线为尖峰（热分解点287.7℃，第一个峰为仪器感应峰，如图13），属于典型的炸药快速分解特征；加入1%的有机胺，药剂热分解点提高了4℃，且DSC分解曲线变为宽峰（第一个峰为仪器感应峰，如图14），说明有机胺对药剂产生了热钝感效应，改变了炸药的热分解动力学和历程，使热分解速度降低甚至停止。

图13 三硝基间苯二酚铅DSC曲线

图14 含1%有机胺的三硝基间苯二酚铅DSC曲线

拔销器上的914胶涂覆在电发火件与壳体收口结合缝及电极根部，起到一定的密封和绝缘作用，厚度约0.2mm。在拔销器导线换线焊接过程中914胶可能受热裂解，使用酒精清擦时，浸润性非常好的酒精会通过细小裂纹、缝隙快速扩散到拔销器内部，继续沿图示的红色路径逐渐向内扩散，最终扩散至点火药处。

对产品重新进行焊接、酒精清擦后发现酒精能够渗入到产品内部，同时发现红色在电极板与压帽结合缝部位集聚，验证了白色介入物确实是由酒精带入后集聚在电极板与压帽结合缝部位，同时发现药剂、桥片及玻璃面上也存在红色痕迹，进一步验证了酒精渗入后会扩散至药剂部位。

五、结论

某型火工品拔销器的导线根部焊点处有914胶，使得在重新换线焊接时不易焊牢，需复焊和反复用酒精等有机溶剂清擦，根部胶层反复受热变色裂解，导致胶层局部产生细小裂纹失封，裂解产物随清擦残留酒精从胶层破坏处渗入拔销器内部，污染点火药。拔销器接受输入能量后，桥片熔断，点燃发火件的点火药，因药剂受污染钝感，低温下使药剂更钝感，造成点火药未完全燃烧，无法点燃拔销件中作动药剂，拔销器未拔销，导致安全执行装置电子延期保险未解除。通过914胶受热裂解对火工品性能影响的分析，从而可以得到以下主要结论：

1）火工品需在涂914胶密封部位焊接导线时，需注意工艺操作的先后顺序，应先焊接导线，再涂914胶进行密封；

2）注意控制火工品装配生产过程中的温湿度，消除环境因素的影响；

3）火工品焊接导线时，应避免使用酒精等有机溶剂，避免溶剂杂质残留，从而使药剂钝化；

4）总体单位在后续装配中使用该类型产品时，不能私自更换导线，以避免914胶反复受热裂解，造成火工品功能失效。

参考文献：

[1]  蔡瑞娇，火工品设计原理［M］.北京：北京理工大学出版社，1997。

[2]  王凯民，火工品工程［M］.国防工业出版社.2014。