[发明专利]一种三嵌段型中性聚合物键合剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体推进剂技术领域，特别是涉及一种用于固体推进剂力学性能改进的三嵌段型中性聚合物键合剂及其制备。

背景技术

目前固体推进剂用中性键合剂(NPBA)主要是C.S.Kim等人提出。由于硝胺类填料在硝化甘油(NG)、三羟甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)、1,2,4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)等含能增塑剂中有一定的溶解度，造成所谓的“脱湿”现象。中性聚合物键合剂NPBA是通过丙烯腈、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟基乙酯三种单体的无规共聚反应制备的。NPBA中含有大量的氰基基团，氰基与硝胺表面形成较强的吸附作用，但是在硝酸酯等增塑剂中几乎不溶解，从而在硝胺填料表面形成壳层，阻止了硝胺填料在增塑剂中的溶解，有效地防止了脱湿效应。NPBA中的丙烯酸酯基团能有效的增加其在黏合体系中的溶解性；NPBA中的丙烯酸羟基能与异氰酸酯形成的化学键而与黏合体形成橡胶弹性体。因此，在理论上键合剂NPBA适用于硝胺体系。实际应用表明NPBA的使用使推进剂的初始模量、抗张强度有一定的提高，同时还保持了较好的延伸率。

目前中性键合剂NPBA为三类单体的无规共聚物，三种单体在高分子结构中随机分布，其分子量和结构序列无法有序控制。无规共聚结构由于氰基与酯基、羟基无规分布，不能按照理论预期保证在硝胺填料表面完全覆盖氰基，而是有一定含量的丙烯酸酯基团和丙烯酸羟乙酯基团，从而降低了键合剂与硝胺的表面结合力，中性键合剂NPBA在硝胺填料表面形成的壳层结合强度还有待提高，因此，键合剂NPBA尚不能很好解决固体推进剂高温“脱湿”问题，NPBA的结构有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种三嵌段型中性聚合物键合剂。

本发明的目的还在于提供上述三嵌段型中性聚合物键合剂的制备方法。

本发明的设计思想是用RAFT试剂合成三嵌段型中性聚合物键合剂P(AN-b-EA-b-HEA)。分子链首段(如聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、聚丙烯酮等)吸附在硝胺填料表面，形成一玻璃化温度远高于共聚物的保护层，抑制硝酸酯等增塑剂对硝胺填料的溶解；链中段(聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯等)与推进剂基体具有良好的相容性，促进分子链在固化体系中的伸展；链尾段(聚丙烯酸羟酯等)引入的羟基与基体形成交联网络。根据这一原理设计了三嵌段型中性聚合物键合剂，其结构如下：

R₁、R₃、R₅为-H或-CH₃、-CH₂CH₃、-CH₂(CH₂)_nCH₃(n≥1)烷基；

R₂为-CN、-CONH₂、-C(CH₃)＝O、-C(CH₃)_n＝O(n≥1)基团；

R₄为-CH₃、-CH₂CH₃、-CH₂(CH₂)_nCH₃(n≥1)直链或支链烷基；

R₆为-CH₂OH、-CH₂CH₂OH、-CH₂(CH₂)_nCH₂OH(n≥1)直链或支链羟烷基；其中n为整数。

本发明的三嵌段型中性聚合物键合剂，通过可逆加成-断裂连转移(RAFT)聚合法反应制得，通过三类单体丙烯腈、丙烯酸酯、丙烯酸羟酯的加入量和加料顺序调控产物分子量和数列结构。

该三嵌段型中性聚合物键合剂适于固体推进剂，能有效控制键合剂分子量和序列结构，满足固体推进剂用键合剂使用要求。