推進劑粘接體系中絕熱層微量遷移組分檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種用于航天高分子化學燃料無損靜態(tài)分析的推進劑粘接體系中絕熱層微量遷移組分檢測方法。檢測步驟是：樣品制備、條件選取、圖譜采集、數(shù)據(jù)解析；樣品制備時，獲取絕熱層／襯層/推進劑的粘接試件，用刀片切取新鮮粘接面，制成受檢樣品；條件選取時，檢測對象為絕熱層/襯層粘接面的微量遷移組分，檢測設備為飛行時間二次離子質(zhì)譜儀；圖譜采集的選擇條件是：一次離子源、電壓閾值、成像方式、靶電流值、真空狀態(tài)、采集時間、離子模式、校正離子；它利用飛行時間二次離子質(zhì)譜儀，通過圖譜采集和數(shù)據(jù)解析，對絕熱層遷移組分進行定性測定和半定量分析，并獲得其分布狀態(tài)信息。本發(fā)明還具有定性準確、圖譜直觀的優(yōu)點。
【專利說明】[0001] 推進劑粘接體系中絕熱層微量遷移組分檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種航天高分子化學燃料的二次離子質(zhì)譜分析法，具體地說是一種推 進劑粘接體系中絕熱層微量遷移組分檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0003] 在固體推進劑/襯層/絕熱層粘接體系中，絕熱層遷移組分直接關(guān)系著界面粘接 性能，因而需要對其進行定性定量檢測。現(xiàn)有技術(shù)中，對于絕熱層已知遷移組分尚可進行檢 測，而對于絕熱層未知遷移組分，特別是絕熱層微量遷移組分的檢測，則沒有現(xiàn)成技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是要提供一種推進劑粘接體系中絕熱層微量遷移組分檢測方法，它 能夠直觀地實現(xiàn)絕熱層微量遷移組分的定性定量檢測，有效地評價絕熱層遷移組分在絕熱 層和襯層中的分布狀態(tài)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：設計一種推進劑粘接體系中絕熱層微量遷移組分檢測方 法，包括以下四個步驟：樣品制備、條件選取、圖譜采集、數(shù)據(jù)解析，其特征在于：在樣品制 備階段，獲取絕熱層/襯層/推進劑的粘接試件，用刀片切取新鮮粘接面，切成平整薄片狀 受檢樣品；在條件選取階段，檢測對象為絕熱層/襯層粘接面的微量遷移組分，檢測設備為 飛行時間二次離子質(zhì)譜儀（T0F-SIMS);圖譜采集的選擇條件是：一次離子源、電壓閾值、成 像方式、靶電流值、真空狀態(tài)、采集時間、離子模式、校正離子；在數(shù)據(jù)解析階段，對照圖譜， 通過分析獲得絕熱層遷移組分的定性判斷、半定量數(shù)據(jù)、以及在絕熱層和襯層中的分布狀 態(tài)。
[0006] 在樣品制備階段，平整薄片狀受檢樣品規(guī)格為厚度不大于5mm、面積不少于500 X500um2 〇
[0007] 在圖譜采集階段，一次離子源為Bi3+離子源或者C6。離子源，電壓閾值為25keV， 成像方式為高質(zhì)量分辨率表面成分成像，靶電流值為〇. 2pA-0. 3pA，真空度不小于IX1(T7 mbar，離子采集時間為l-30min，離子模式為正/負離子模式，離子核質(zhì)比采用H+、CH3+、C2H5+ 校正。
[0008] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果：由于在樣品制備階段，直接獲取絕熱層/襯層/推進劑 的粘接試件制成平整薄片狀受檢樣品，因而樣品制作過程簡單。同時由于檢測設備為飛行 時間二次離子質(zhì)譜儀（T0F-SIMS)，因而檢測靈敏度高，可達到ppm甚至ppb的量級，可以進 行絕熱層遷移組分零判定，還可以進行微區(qū)成分成像和深度剖面分析。另外由于圖譜采集 采用了高質(zhì)量分辨率表面成分成像方式，因而有利于對絕熱層/襯層/推進劑粘接體系的 遷移組分定性，并且為建立絕熱層遷移組分常規(guī)檢測方法提供技術(shù)支持。本發(fā)明還具有定 性準確、圖譜直觀的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是正離子模式下三元乙丙絕熱層的遷移組分質(zhì)譜圖，圖1中，橫坐標為離子的 質(zhì)荷比；縱坐標為離子流強度；C8H8為苯乙烯，C8H80為苯乙酮，C9H120為苯丙醇。
[0010] 圖2是負離子模式下三元乙丙絕熱層遷移組分質(zhì)譜圖，圖2中，橫坐標為離子的 質(zhì)荷比；縱坐標為離子流強度；C16H32 02為軟脂酸，C18H3602為硬脂酸，C24H3(IN2為1，2-二氫 化-2,2, 4 -三甲基喹啉二聚體。
[0011] 圖3是三元乙丙絕熱層/ 丁羥襯層粘接界面遷移組分質(zhì)量分布圖，圖3中，自左至 右的為：粘接面照片，軟脂酸和硬脂酸，1，2-二氫化-2, 2, 4-三甲基喹啉二聚體，苯 乙酮。

【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合實施例分三組對本發(fā)明進一步說明。
[0013] 第一組，三元乙丙絕熱層遷移組分的定性測定。
[0014] 步驟一，樣品制備：在樣品制備階段，獲取三元乙丙絕熱層/ 丁羥襯層/推進劑的 粘接試件，用刀片切取新鮮粘接面，切成平整薄片狀受檢樣品，受檢樣品規(guī)格為厚度不大于 5mm、面積不少于500X500um2。
[0015] 步驟二，條件選?。涸跅l件選取階段，檢測對象為三元乙丙絕熱層/襯層粘接面的 微量遷移組分，檢測設備為飛行時間二次離子質(zhì)譜儀（T0F-SIMS); 步驟三，圖譜采集：圖譜采集的選擇條件是：一次離子源、電壓閾值、成像方式、靶電流 值、真空狀態(tài)、采集時間、離子模式、校正離子。在圖譜采集階段，一次離子源為Bi3+離子源 或者C6(l離子源，電壓閾值為25keV，靶電流值為0. 2pA-0. 3pA，真空度不小于1X1CT7 mbar，離子采集時間為l-30min，離子模式為正/負離子模式，離子核質(zhì)比采用氫離子H+、 CH3+、C2H5+校正。
[0016] 步驟四，數(shù)據(jù)解析：結(jié)合三元乙丙絕熱層中可能遷移組分的元素組成，在所采集的 襯層質(zhì)譜圖中找到遷移組分碎片的精確分子量，并檢索其元素組成，確證遷移組分。
[0017] 圖1中，所檢索到的元素組成C8H8,C8H8(^PC9H120分別為苯乙烯、苯乙酮和苯丙醇， 可歸屬為過氧化二異丙苯分解物，由于丁羥襯層、三元乙丙絕熱層中均檢測到了苯乙烯、苯 乙酮和苯丙醇離子峰，實際配方中僅三元乙丙絕熱層中添加了氧化二異丙苯，非粘接體系 的丁羥襯層中并不存在該組分，因此說明三元乙丙絕熱層中的過氧化二異丙苯分解物遷移 到了丁羥襯層，其來源于絕熱層中的原材料過氧化二異丙苯的分解。
[0018] 圖2中，檢索到的元素組成為C16H32〇dPC18H3602的離子峰，分別為硬脂酸和軟脂酸， 實際配方中僅三元乙丙絕熱層中添加了硬脂酸和軟脂酸，非粘接體系的丁羥襯層中并不存 在該組分，說明三元乙丙絕熱層中的硬脂酸和軟脂酸遷移到了襯層中，其來源于絕熱層的 原材料。
[0019] 根據(jù)圖2可以看到襯層、絕熱層中均存在C24H3QN2的離子峰，為1，2-二氫化-2, 2, 4 -三甲基喹啉聚合體的二聚體碎片，歸屬為1，2-二氫化-2, 2, 4 -三甲基喹啉聚合體二聚 體，實際配方中僅三元乙丙絕熱層中添加了 1，2_二氫化_2,2, 4-三甲基喹啉聚合體二聚 體，非粘接體系的丁羥襯層中并不存在該組分，說明絕熱層中的防老劑1，2-二氫化-2, 2, 4 -三甲基喹啉聚合體遷移到了襯層中，其來源于絕熱層的原材料1，2-二氫化-2, 2, 4 -三甲 基喹啉聚合體。
[0020] 因此判定，絕熱層中的遷移組分為過氧化二異丙苯分解物苯乙烯、苯乙酮和苯丙 醇、硬脂酸、軟脂酸、1，2-二氫化-2, 2, 4 -三甲基喹啉聚合體二聚體。其分別來源于絕熱層 中的原材料過氧化二異丙苯、硬脂酸和軟脂酸、1，2-二氫化-2, 2, 4 -三甲基喹啉聚合體。 [0021] 第二組，絕熱層/襯層/推進劑粘接體系中三元乙丙絕熱層遷移組分半定量。
[0022] 步驟一，樣品制備：在樣品制備階段，獲取三元乙丙絕熱層/ 丁羥襯層/推進劑的 粘接試件，用刀片切取新鮮粘接面，切成平整薄片狀受檢樣品，受檢樣品規(guī)格為厚度不大于 5mm、面積不少于500X500um2。
[0023] 步驟二，條件選?。涸跅l件選取階段，檢測對象為三元乙丙絕熱層/ 丁羥襯層粘接 面的微量遷移組分，檢測設備為飛行時間二次離子質(zhì)譜儀（T0F-SIMS); 步驟三，圖譜采集：圖譜采集的選擇條件是：一次離子源、電壓閾值、成像方式、靶電流 值、真空狀態(tài)、采集時間、離子模式、校正離子。在圖譜采集階段，一次離子源為Bi3+離子源 或者C6(l離子源，電壓閾值為25keV，靶電流值為0. 2pA-0. 3pA，真空度不小于1X1CT7 mbar，離子采集時間為l-30min，離子模式為正/負離子模式，離子核質(zhì)比采用氫離子H+、 CH3+、C2H5+校正。
[0024] 步驟四，數(shù)據(jù)解析：根據(jù)圖譜，采用CH峰強度作為比值，絕熱層遷移組分質(zhì)譜峰強 度進行歸一化處理，求得三元乙丙絕熱層遷移到襯層中的遷移組分相對量。
[0025] 表1粘接體系中絕熱層遷移到襯層中組分的二次離子質(zhì)譜圖相對峰強度（%)

【權(quán)利要求】
1. 一種推進劑粘接體系中絕熱層微量遷移組分檢測方法，包括以下四個步驟：樣品 制備、條件選取、圖譜采集、數(shù)據(jù)解析，其特征在于：在樣品制備階段，獲取絕熱層/襯層/ 推進劑的粘接試件，用刀片切取新鮮粘接面，切成平整薄片狀受檢樣品；在條件選取階段， 檢測對象為絕熱層/襯層粘接面的微量遷移組分，檢測設備為飛行時間二次離子質(zhì)譜儀 (TOF-SIMS);在圖譜采集階段，圖譜采集的選擇條件是：一次離子源、電壓閾值、成像方式、 靶電流值、真空狀態(tài)、采集時間、離子模式、校正離子；在數(shù)據(jù)解析階段，對照圖譜，通過分析 獲得絕熱層遷移組分的定性判斷、半定量數(shù)據(jù)、以及在絕熱層和襯層中的分布狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的推進劑粘接體系中絕熱層微量遷移組分檢測方法，其特征 是：在樣品制備階段，平整薄片狀受檢樣品規(guī)格是，厚度不大于5mm，面積不少于500 X 500 U m2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的推進劑粘接體系中絕熱層微量遷移組分檢測方法，其特征 是：在圖譜采集階段，一次離子源為Bi3+離子源或者C6(l離子源，電壓閾值為25 keV，成像方 式為高質(zhì)量分辨率表面成分成像，靶電流值為〇. 2pA-0. 3 pA，真空度不小于1X1(T7 mbar， 離子采集時間為l_30min，離子模式為正/負離子模式，離子核質(zhì)比采用H+、CH3+、C2H 5+校正。
【文檔編號】G01N1/28GK104458887SQ201310421816
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】龐愛民, 聶海英, 黃志萍, 代春麗, 桑麗鵬, 章園園, 胡偉, 尹華麗, 蔡如琳, 劉發(fā)龍 申請人:湖北航天化學技術(shù)研究所