[发明专利]三唑啉键交联的聚叠氮缩水甘油醚及其制备方法

说明书

本发明涉及一种三唑啉键交联的聚叠氮缩水甘油醚及其制备方法，以解决传统热固性叠氮粘合剂制备过程中由于异氰酸酯过量而造成气泡过多的问题。所涉及的三唑啉键交联的聚叠氮缩水甘油醚分子结构式如下：其中m，x，y，z为整数，x/y为0.2～5。其制备方法包括以下步骤：以聚叠氮缩水甘油醚为预聚物、低分子烯二醇为扩链剂和固化剂、甲苯二异氰酸酯为偶联剂，通过扩链等反应制备出三唑啉键交联的聚叠氮缩水甘油醚。本发明的三唑啉键交联的聚叠氮缩水甘油醚制备路线简单易行，所得产品综合性能较好。

技术领域

本发明涉及一种热固性叠氮粘合剂，更具体地说，涉及一种三唑啉键交联的聚叠氮缩水甘油醚，属于含能材料领域。

背景技术

基于化学交联的热固性粘合剂是当前固体推进剂的重要研究方向，主要包括聚氨酯，聚醚、端羧基聚丁二烯和端羟基聚丁二烯等，第一代LOVA发射药也是采用了这种粘结剂。热固性粘合剂易于浇铸成型、工艺性能较好，在各国的不敏感炸药研制中广泛试制。但该粘结剂目前存在两个不足，一是粘结剂为惰性组份，影响了装药的能量；二是在热固性粘合剂的制备过程中，容易因异氰酸酯过量而导致反应吸水生成脲基甲酸酯或缩二脲，同时产生气泡，这严重制约了热固性粘合剂的综合力学性能。

为了解决传统热固性粘合剂存在的上述问题，科研人员转为研究利用聚叠氮缩水甘油醚(GAP)代替常用的惰性粘合剂，并利用点击化学的方法进行交联获得高能热固性叠氮粘合剂。与传统惰性热固性粘合剂不同，利用点击化学交联的热固性叠氮粘合剂具有能量高、不受水分影响、不容易产生气泡等优点。但是为了使炔基和叠氮基反应完全以获得交联度较高的粘合剂，需要加入一定量的催化剂(如亚铜类盐)，而且其综合力学性能也难以满足应用要求。例如Ding等人在《Structure and mechanical properties of novelcomposites based on glycidylazide polymer and propargyl-terminatedpolybutadiene as potential binder of solid propellant》Journal of AppliedPolymer Science，2014，131(7):40007-40015中研究了端基改性的HTPB和GAP经点击化学反应制备热固性叠氮粘合剂，当其最大拉伸强度为2.53MPa时，对应延伸率仅为47.6％；当其最大延伸率调整为81.6％时，对应拉伸强度仅为0.33MPa，整体力学性能较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种拉伸强度高、延伸率好的三唑啉键交联的聚叠氮缩水甘油醚及其制备方法。

本发明的构思是：基于点击化学制备的热固性叠氮粘合剂力学性能较差的原因是炔基和叠氮基反应活性不高导致主链分子量较低，而亚铜盐类催化剂的加入造成粘合剂应力集中现象。为了提高热固性叠氮粘合剂的力学性能，本发明设想：将反应活性较好的甲苯二异氰酸酯(TDI)用于主链反应，而利用扩链剂低分子烯二醇上的双键和GAP上的叠氮基进行适度交联反应，在不降低粘合剂整体能量水平的同时提高力学性能。

为了解决上述技术问题，本发明的三唑啉键交联的聚叠氮缩水甘油醚，其结构式如下所示：

其中m，x，y，z为整数，x/y为0.2～5。

本发明的三唑啉键交联的聚叠氮缩水甘油醚合成路线如下：

其中m，x，y，z为整数，x/y为0.2～5。

本发明的三唑啉键交联的聚叠氮缩水甘油醚的制备方法，包括以下步骤：