[发明专利]一种多中心键合的中性聚合物键合剂及其制备方法在审

专利信息
申请号: 202110417689.8 申请日: 2021-04-17
公开(公告)号: CN113121738A 公开(公告)日: 2021-07-16
发明(设计)人: 刘锋;李文科 申请(专利权)人: 郑州大学
主分类号: C08F220/48 分类号: C08F220/48;C08F220/20;C08F220/34;C08F226/06;C08F220/44;C08F230/06;C06B23/00;C06B31/28;C06D5/06
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 450001 河南省郑*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 中心 中性 聚合物 合剂 及其 制备 方法
【说明书】:

本发明公开了一种多中心键合的中性聚合物键合剂及其制备方法,大分子键合剂的结构如下:其中,R为氨基单体或有机硼酸酯单体、3‑烯丙基海因单体。以丙酮为溶剂,偶氮二异丁腈为引发剂,引发能与两种氧化剂填料键合的单体间的聚合,经乙醇洗涤后干燥得到键合剂样品。该类中性聚合物键合剂适用于高氯酸铵氧化剂和硝铵氧化剂填充的固体推进剂体系。由于对氧化剂填料具有多中心键合作用,此键合剂与两种氧化剂填料均有较好的键合效果,提高了固体推进剂体系的力学性能,且制备工艺简单,分子量易控,具有较好的应用推广价值。

技术领域

本发明涉及固体推进剂技术领域,特别是涉及固体推进剂力学性能改进的对氧化剂填料多中心键合的中性聚合物键合剂及其制备。

背景技术

固体推进剂在不断追求高能量过程中,在其中添加氧化剂颗粒,如高氯酸铵(AP)、黑索金(RDX)、奥克托金(HMX)等,但有些填料表面光滑,基团惰性较大,无法与粘合剂较好连接,受到外力荷载时,填料与基体相分离,出现“脱湿”现象。为解决上述问题,在推进剂中添加具有两亲性结构的键合剂,在与填料发生物理化学反应的同时又能与基体结合,从而增强了两者之间的界面粘结力,提高了推进剂整体的力学性能。

为了改善推进剂的塑性,在其中添加具有一定极性的增塑剂,改善了推进剂的工艺性能以及低温力学性能。但是在此种推进剂中,极性小分子键合剂易溶解在极性增塑剂中,难以吸附到氧化剂颗粒表面,不能起到改善界面粘接强度、增强推进剂力学性能的作用。中性聚合物键合剂(NPBA)较好的解决了此问题,以乙烯基类单体共聚合成线型高分子化合物,能与填料表面形成高模量过渡层,其中的羟基又与粘合剂固化交联,增强粘合剂与填料间的界面力学强度。

虽然NPBA分子链首段中的氰基能吸附沉积到硝铵氧化剂填料表面,但是分子链中段与尾段对氧化剂填料的键合作用不大,对于同时含两种以上不同氧化剂填料的推进剂,NPBA的键合效果有限。这是由于NPBA中针对氧化剂颗粒的连接仅有一种中心键合单体,不能满足键合剂对氧化剂填料高连接强度的要求。而键合剂对氧化剂颗粒的连接严重影响推进剂力学性能的优劣,因此制备针对氧化剂颗粒连接的多中心键合的聚合物对于提高推进剂体系的力学性能具有重要意义。

发明专利CN 104909969 A《一种三嵌段型中性聚合物键合剂及其制备方法》公开了一种三嵌段型中性聚合物键合剂,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。该发明制备的键合剂虽然在一定程度上改善了固体推进剂的“脱湿”现象,但是对推进剂力学性能的改善仍然有限,不适用于多种氧化剂填料的推进剂体系,因此研发对氧化剂填料多中心键合的一体化键合剂对推进剂的高效利用起到一定参考价值。

发明内容

为了克服多种氧化剂填料需多种键合剂配合使用的问题,本发明提供一种多中心键合的中性聚合物键合剂,使得键合剂分子链首段、中段能够与两种氧化剂填料AP和硝铵键合,减少键合剂种类的使用,且此键合剂具有加工性能优良、力学性能优异、耐水解性好等优点。

本发明的中性聚合物键合剂,其分子结构如下:

其中,n为正整数,x=50~200,y=1~40,z=2~10;R为氨基单体或有机硼酸酯单体、3-烯丙基海因单体,其结构式如下:

一种多中心键合的中性聚合物键合剂的制备方法,包括以下步骤:

(1)按各单位的重量计,将20~40份丙烯腈、4~10份R、5~10份丙烯酸羟乙酯混合,得到混合单体;

(2)按重量计,在反应器中加入70~90份溶剂,1~5份引发剂,1~4份终止剂,搅拌溶解,得到混合溶液;

(3)将混合溶液加热至50~70℃,并以200~400r/min速度搅拌,反应2~8小时;

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