拟用于复合固体推进剂聚三唑粘合剂固化体系研究

发布时间：2020-11-03 22:50

　　 复合固体推进剂是燃烧时产生巨大推动力的高能混合物,由于其高能、低特征信号、优异的低温力学性能及安全储存性能在航天航空邻域得到广泛应用。目前复合固体推进剂粘合剂一般由端羟基树脂与多异氰酸酯组成,固化体系对潮湿气候非常敏感,推进剂研制及生产受到季节及环境的严重制约。同时,一些新型的高能、低特征信号的固体填料,如硝仿肼、二硝酰胺铵(ADN)、硼粉等与端羟基粘合剂/异氰酸酯固化体系联合制备复合固体推进剂时会出现相容性差、力学性能不佳等问题。高能与低特征信号是固体推进剂一直追随的目标,因此高能叠氮推进剂得到了国内外许多学者的关注。叠氮基的存在即提高了粘合剂本身的能量密度,同时也增加了固化体系的极性,在一定程度上改善了与固体填料的相容性问题。本文根据点击化学的原理,研究端炔基树脂/叠氮固化剂粘合剂体系,旨在解决上述问题。研究的内容包括以下几个方面。本文第二章采用核磁法对双叠氮基化合物(BPDBA)与甲基丁炔醇(DMPC)进行了反应活性研究;分别研究了无催化条件与CuI条件下的反应速率;探索了端炔基与叠氮化合物的最优反应条件,为端炔基树脂/叠氮固化剂粘合剂体系确定工艺条件。结果显示:叠氮与炔基的反应属于二级反应;综合考量选择无催化条件下,60 ~o C反应7天为聚三唑粘合剂固化条件。第三章合成了端炔基聚醚/聚酯、双炔基扩链剂(BEBA)、三炔基交联剂(TMPTPE)及双叠氮基固化剂(BPDBA),以此制备系列聚三唑弹性体;探究了不同的固化参数(Rt)、硬段含量(H%)、交联剂含量(C%)对固化胶片力学性能的影响;进一步研究了聚三唑弹性体与增塑剂的相容性及添加增塑剂对弹性体力学性能的影响。结果表明,调控物料比,可使聚三唑弹性体的拉伸强度从0.71 MPa至5.72 MPa、断裂伸长率从300%至720%范围内可调;强极性增塑剂可以与其稳定相容,并形成了高增塑弹性体。第四章以端羟基聚酯(PADG)、双酚A、三羟甲基丙烷(TMP)及MDI为原料合成聚氨酯弹性体;按与聚三唑固化体系(叠氮与炔基)相同的配方参数制备系列聚氨酯样品,探索了水对聚氨酯及聚三唑粘合剂固化体系的影响;并与聚三唑样品进行力学性能和耐热性能对比分析。实验结果表明水对聚三唑粘合剂固化体系没有影响;聚三唑弹性体较聚氨酯弹性体有更好的力学性能和耐热性能;且聚三唑弹性体具有更高的碳含量,增加了粘合剂本身的能量。因此聚三唑粘合剂体系有望成为一种新型的复合固体推进剂固化体系。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V512;TQ433
【部分图文】：

如图 1.1 所示。图 1.1 复合固体推进剂的组成示意图1.1.2 复合固体推进剂粘合剂粘合剂是将推进剂各组分连接在一起的一类高分子弹性体，是推进剂的基体，且粘合剂性能的好坏直接影响固体推进剂的综合性能[7-8]。因此粘合剂的发展迅速，至今出现了四次较大的突破（图 1.2）[17]，分别是聚硫橡胶粘合剂、丁羧橡胶粘合剂（CTPB）、丁羟橡胶粘合剂（HTPB）及硝酸酯增塑聚醚聚氨酯粘合剂（NEPE）。由此可见，推进剂粘合剂体系的更新换代，促进了复合固体推进剂朝着高能及高性能方向不断前进。聚硫橡胶是第一代复合固体推进剂的粘合剂，以液态聚硫橡胶为主体材料，辅以增粘树脂、硫化剂等功能助剂制备而成的粘合剂[9]。由它制备的聚硫橡胶推进剂具有优异的力学性能、工艺简单及收缩率低等特点在当时引起极大的轰动。但

粘合剂比丁羟橡胶粘合剂的室温力学性能存在微相分离，丧失了物理交联点。邓点理论定量的调节交联网络结构，优化，NEPE 推进剂是主要的高能复合固体推。推进剂的能量密度，降低导弹的尾烟特合剂上，其中以聚叠氮缩水甘油醚（GAP基聚醚，主要特性是含有大量叠氮化侧（-ONO2）、二氟胺基（-FN2）、氟二硝剂，也得到了相应的研究和尝试性的应00）、增塑剂、固体填料及助剂制备的推燃烧环境，释放出更多的能量，提高推具有一定的极性能够改善粘合剂与填料作用力，赋予其良好力学性能；另外，隐蔽，提高生存能力。

拟用于复合固体推进剂聚三唑粘合剂固化体系研究由于这类反应具有空间及立体选择性，因此在材料及新药物最具有代表性反应为：（1）1, 3-偶极环加成反应；（2）狄Alder）反应。极环加成反应加成反应是 1, 3-偶极体和亲偶极体（烯烃、炔烃或相应衍应，生成一个五元杂环化合物。其中以叠氮化合物与炔基应最具代表意义。它由 R. Huisgen[40]首先提出，并被称为“击反应的主要例子”。次年，美国化学家 K. Barry Sharpless[用叠氮化合物和乙炔衍生物在室温下反应成功得到 1 , 4-和[46]，反应方程见图 1.3。实验结果发现这类反应的活化能较通常需要较长的时间才能得到目标产物。
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 罗璇;林丹;孙玉婷;;点击化学简介[J];化学教育;2009年10期

2 付一政;刘亚青;兰艳花;;端羟基聚丁二烯/增塑剂共混物相容性的分子动力学模拟[J];物理化学学报;2009年07期

3 张斌;毛根旺;王赫;王天宝;刘超;;高能复合固体推进剂的研究进展[J];材料导报;2009年07期

4 张涛;郑朝晖;成煦;丁小斌;彭宇行;;材料科学中的点击化学[J];化学进展;2008年Z2期

5 M.G.Finn;Hartmuth C.Kolb;Valery V.Fokin;K.Barry Sharpless;张欣豪;吴云东;;点击化学——释义与目标[J];化学进展;2008年01期

6 伍继君;杨斌;马文会;刘大春;戴永年;张广立;翟玉春;;超细高能燃料无定形硼粉的自蔓延制备与表征[J];功能材料;2007年12期

7 张仕念;易当详;宋亚男;李新俊;刘春和;;固体推进剂多失效模式相关的贮存可靠性评估[J];固体火箭技术;2007年06期

8 陈鸿章;王文峰;李俊篯;;Diels-Alder反应轨道作用情况研究[J];化学学报;2007年22期

9 李娟;段明;张烈辉;蒋晓慧;;点击化学及其应用[J];化学进展;2007年11期

10 钱华;吕春绪;叶志文;;绿色硝解合成六硝基六氮杂异伍兹烷[J];火炸药学报;2006年03期

本文编号：2869217