[发明专利]一种可溶解的三维交联弹性体及其制备和处理方法

说明书

本发明涉及一种可溶解的三维交联弹性体及其制备方法和处理方法，属于复合固体推进剂技术领域。本发明采用端三唑基预聚物与卤代物反应生成三唑鎓基团三维交联的聚合物弹性材料。该弹性体具有稳定的化学交联网络。与目前常规共价键交联聚合物弹性体不同，三唑鎓离子交联的聚合物弹性体遇一元卤代化合物可以发生离子交换反应，使得三维交联网络解离。利用该类弹性体制备复合固体推进剂可实现聚合物交联网络解离，弹性体由固态变为液态，实现废旧复合固体推进剂的高效回收、利用。

技术领域

本发明涉及一种可溶解的三维交联弹性体及其制备方法和处理方法，属于复合固体推进剂技术领域。

背景技术

复合固体推进剂作为固体火箭发动机的动力来源，其不仅要满足固体火箭发动机能源需求；同时作为工程构件，复合固体推进剂还需在较宽温度范围内具有一定的力学性能，满足不同工作环境要求。复合固体推进剂是以聚合物交联网络弹性体为连续相、以固体填料为分散相的复合材料，其中聚合物连续相是承载复合固体推进剂力学性能的基体；力学性能稳定、良好的聚合物弹性体是制备高性能复合固体推进剂的前提保障。

为确保复合固体推进剂力学性能稳定性，利用具有稳定三维交联网路结构的聚合物弹性体是制备复合固体推进剂的首选材料。因此，自二十世纪四十年代以来，复合固体推进剂先后经历的聚硫橡胶(PSR)复合推进剂、聚丁二烯丙烯酸(PBAA)复合推进剂、聚丁二烯丙烯酸丙烯腈(PBAN)复合推进剂、端羧基聚丁二烯(CTPB)复合推进剂、端羟基聚丁二烯(HTPB)复合推进剂、硝酸酯增塑的聚醚复合推进剂(NEPE)以及含能增塑剂增塑的叠氮聚醚复合推进剂等均是采用共价键三维交联的聚合物网络作为复合固体推进剂连续相基体材料。

由于共价键三维交联聚合物网络结构稳定、难以解离，对废旧复合固体推进剂的处理变得异常困难。目前，通常采用的露天焚烧法、高压水切割法、液氮切割法及其它萃取法等手段处理废旧复合固体推进剂引发严重的环境污染、安全隐患及高成本等问题。对复合固体推进剂组分中的粘合剂体系进行改性，使其三维化学交联聚合物网络结构易于分解或解离，实现废旧复合固体推进剂组分高效回收利用是降低复合固体推进剂制造成本、消除废旧复合固体推进剂后处理问题的重要途径。

发明内容

本发明目的是为了解决常规共价键三维交联聚合物弹性体难以解离的问题，提出了一种溶剂可溶、离子键交联的聚合物弹性体及其制备方法和处理方法。

本发明以端三唑基预聚物为粘合剂，以小分子多元卤代化合物为固化剂，通过预聚物中端三唑基团与固化剂发生烷基化反应，生成三唑鎓离子交联点，形成离子键三维交联的聚合物网络结构。遇一元卤代化合物时，该三唑鎓离子三维交联结构发生解离，固态聚合物弹性体变为溶胶液体。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种可溶解的三维交联弹性体，该三维交联弹性体包括端三唑基预聚物粘合剂和固化剂，粘合剂中三唑官能团的摩尔数与固化剂中卤素的摩尔数的比为0.8-1.2:1；

其中，固化剂为多官能度端卤素化合物；

端三唑基预聚物粘合剂为端三唑基聚丁二烯(Triazole-terminatedpolybutadiene,TTPB)、端三唑基聚醚(Triazole-terminated polyether,TTPE)中的一种或其混合物；

端三唑基预聚物具体指端三唑基聚丁二烯、端三唑基聚乙二醇、端三唑基聚环氧乙烷四氢呋喃共聚醚、端三唑基聚叠氮缩水甘油醚、端三唑基聚3,3-二叠氮甲基氧丁环四氢呋喃共聚醚；

端三唑基聚丁二烯的制备方法为：

(1)将端炔基聚丁二烯溶于正庚烷溶剂中，置于带有机械搅拌和氮气保护的容器中，加入抗坏血酸钠和CuSO₄，搅拌均匀；