含能热塑性弹性体的合成及其在发射药中应用研究

发布时间：2020-11-08 23:11

　　 为研究和应用新型发射药用含能热塑性弹性体(ETPE)粘合剂,通过对ETPE的结构分析和分子设计,进行了GAP基ETPE的合成制备工艺试验研究,采用四种不同扩链剂合成制备了GAP基ETPE样品,并对其结构、形貌及性能进行表征分析；采用综合性能较好的GAP-BDO基ETPE为粘合剂进行了在发射药中的应用研究,探索了高固含量ETPE基发射药的制备工艺条件,测试分析了试验样品的能量、力学性能和燃烧性能。主要研究结果如下：设计确定的GAP基ETPE由聚醚型多元醇GAP为软段、结构对称且含有刚性苯环的二异氰酸酯MDI为基本硬段、分子链中-CH2-数目为偶数的二元醇为扩链剂。采用熔融预聚体法合成制备ETPE的基本工艺条件为：异氰酸酯指数R值为0.98,硬段质量分数Y值为35%,催化剂用量为原料总量的0.6‰；预聚反应温度为85℃,预聚反应时间为2h；采用恒速缓慢滴加方式加入扩链剂,扩链反应温度为60℃,扩链反应时间为10～15min,熟化时间为30℃熟化1d、90℃熟化3d。采用EDO、BDO、HDO和DEG四种扩链剂合成制备的GAP基ETPE样品,均具有聚氨酯结构且样品中均存在微晶区,数均相对分子质量在2万到6.5万之间,热分解温度均在250℃左右,热稳定性较GAP预聚物有明显提高。其中BDO扩链合成的ETPE样品综合性能较好,其断面形貌更加均一、综合力学性能较好、软化点适中、溶解性最好,且玻璃化转变温度(Tg)也较低。以GAP-BDO基ETPE为粘合剂,黑索金(RDX)为高能氧化剂,研究得到高固含量ETPE发射药的制备工艺条件为：溶剂比为0.3,捏合温度为50℃,捏合时间为2.5h,挤出成型温度为60℃。制备得到的发射药样品工艺质量良好,燃烧曲线光滑,高低温燃速变化规律正常,燃速系数较小,但燃速压力指数较大。与现有GAP-THF基ETPE粘合剂相比,合成制备的GAP-BDO基ETPE粘合剂对发射药的能量贡献较大,燃烧性能稳定,两者力学性能基本相当。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TQ562;TQ334
【部分图文】：

分析??里叶变换红外光谱（ＦＴ－ＩＲ）分析??ＧＡＰ－ＥＤＯ、ＧＡＰ－ＢＤＯ、ＧＡＰ－ＨＤＯ和ＧＡＰ－ＤＥＧ基ＥＴＰＥ试验样品进行红??结果如图３．１所示。??????????

?表３．２?ＧＡＰ－ＢＤ０基ＥＴ巧中各元素的含量???元素?Ｃ／％?Ｈ／％?０／％?Ｎ／％??理论值?４６．３２?６．１６?１４．５７?３２．９５??实测值?４５．７３?６．１１?１２．９８?３５．１８??由表３．２可Ｗ看出，ＢＤ０扩链合成的ＥＴＰＥ中各元素含量的实测值和理论计算值基??本一致，ＥＴＰＥ样品中含有较高含量的碳原子，应用在发射药中能够发挥其燃烧潜能，??氮元素含量的实测值略高于理论计算值，而氧元素含量的实测值略低于理论值，主要原??因可能是ＧＡＰ预聚物的分子量测试偏差所致。??（２）相对分子质量??高分子聚合物的平均相对分子质量及其分布对材料的力学性能和加工性能有很大??的影响，因此测定聚合物的平均相对分子质量及其分布具有十分重要的意义。采用凝胶??渗透色谱（ＧＰＣ）对?ＧＡＰ－ＥＤ０、ＧＡＰ－ＢＤ０、ＧＡＰ－ＨＤ０?和?ＧＡＰ－ＤＥＧ?基?ＥＴＰＥ?试验样??品的相对分子质量进行表征，图３．４为上述四个样品的分子量分布曲线，其平均相对分??子质量及分散指数如表３．３所示。??

ＥＴＰＥ中形成Ｍ键，微相分离的程度也随之増加，提高了样品的断裂伸长率，其断??长率明显优于其他几种扩链剂合成的ＥＴＰＥ，但醜氧键柔性的增加又使其拉伸强度??下降。因此综合拉伸强度和断裂伸长率来看，ＢＤＯ扩链的ＥＴＰＥ具有较好的综合??性能，其断裂伸长率适中，拉伸强度较大。??（２）动态热机械（ＤＭＡ）分析??高分子聚合物的链段结构及其聚集态结构（交联、结晶等）对高分子链的运动有很??响，动态热机械（ＤＭＡ）分析在研究离分子聚合物结构、分子运动等方面发挥着??作用。ＥＴＰＥ是一种粘弹性的高分子材料，ＤＭＡ可Ｗ提供弹性体的储能模量、损??模量随温度的变化规律，材料的微相分离规律，Ｗ及不同扩链剂结构对弹性体的模玻璃化转变温度的影响。??为研究ＧＡＰ基ＥＴＰＥ动态储能模量（护）和力学损耗与温度的关系，对不同扩的ＧＡＰ基ＥＴＰＥ进行动态热机械测试分析，得到的储能模量（￡＇）和温度的变化及损耗角正切（ｔａｎＳ）和温度变化关系如图３．７和图３．８所示，其低温（－５（ＴＣ）模量（￡＇）和玻璃化转变温度（ｒｐ如表３．５所示。??－??
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本文编号：2875495