[发明专利]一种含有甲基侧链的四氢呋喃-乙二醇共聚醚及其合成方法

说明书

本发明公开了一种含有甲基侧链的四氢呋喃‑乙二醇共聚醚及其合成方法，结构式如(I)所示：其中，m，n为实数。其合成过程包括以下步骤：以3‑甲基‑1，4‑丁二醇和聚乙二醇为原料，经过威廉姆森醚合成得到一种含有甲基侧链的四氢呋喃‑乙二醇共聚醚。本合成方法简单，通过调节聚乙二醇齐聚物的分子量，原料之间的摩尔比和反应时间，改变线性共聚醚的微观序列结构，有效的实现了线性共聚的力学性能可调控，最终得到了具有‑O‑CH₂‑CH₂‑O‑，两种单元的线性共聚醚。

技术领域

本发明涉及一种含有甲基侧链的四氢呋喃-乙二醇共聚醚及其合成方法，该聚合物可作为固体推进剂的粘合剂，属于高分子材料技术领域。

背景技术

高分子聚合物是固体推进剂及PBX炸药配方实现优异机械性能的物质基础。四氢呋喃(THF)通常用作共聚单体，以改善均聚物的力学性能。嵌段共聚醚(HTPE)由聚四氢呋喃和聚乙二醇两种低聚物共聚而成。作为一种新型的钝感粘合剂，相较于聚丁二烯(HTPB)，HTPE结构中的醚键极大的提高了链的柔顺性和整体的氧含量。

玻璃化温度是在高分子主链中单键内旋转作用下，高分子链端从冻结到运动的转变温度，其对高分子的力学性能有较大影响，改善分子链柔顺性可显著降低高分子玻璃化温度。在粘合剂的基础上，人们开始通过添加增塑剂进一步改善力学性能。考虑到增塑剂的迁移，增塑剂开始被引入侧链，以改变其分子间作用力。TkA等人通过聚丙二醇代替聚乙二醇与硝酸酯基缩水甘油醚共聚，获得含有甲基侧链的线性共聚醚(Tk A，Yb A，Mb B，etal.Synthesis，characterization，and curing of propylene oxide and glycidylnitrate random copolymer(GN-ran-PO)and investigation of its compatibilitywith different energetic plasticizers[J].Journal of Molecular Structure，2021，1231.)随后，因为聚合自由能和空间因子的影响，三甲基四氢呋喃难以通过阳离子开环聚合。Dong等人成功合成了(缩水甘油叠氮-r-3-叠氮四氢呋喃)(PGAAT)并对单体和共聚物的分子结构进行了表征。但尚未有人成功在HTPE的侧链引入增塑剂以改善分子间力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有甲基侧链的四氢呋喃-乙二醇共聚醚及其合成方法。

实现本发明目的的技术方案如下：

以3-甲基-1，4丁二醇(3Me-BDO)和端对甲苯磺酸酯聚乙二醇为原料，经过碱性催化剂亲核取代反应得到高含醚量的线性共聚醚。本合成方法简单，得到的线性共聚醚的微观序列结构可调控，能够赋予推进剂较好的力学性能，其结构式如下：

其中，m，n为实数。

含有甲基侧链的四氢呋喃-乙二醇共聚醚的合成方法，具体步骤如下：

在一个装有磁力搅拌、温度计和回流装置的三口烧瓶中，加入3-甲基-1，4-丁二醇、端对甲苯磺酸酯聚乙二醇，四氢呋喃和过量的碱性催化剂，加热搅拌反应，反应结束后过滤得到棕黄色液体。旋蒸除去黄色液体中的四氢呋喃溶剂，溶于二氯甲烷并用稀酸水溶液和氯化钠饱和水溶液调节PH值至中性，无水硫酸钠干燥后，旋蒸烘干，得到含有甲基侧链的四氢呋喃-乙二醇共聚醚。

优选地，步骤中所述的端对甲苯磺酸酯聚乙二醇的分子量为Mn＝354～574。

优选地，步骤中所述的四氢呋喃的质量与3-甲基-1，4-丁二醇和端对甲苯磺酸酯聚乙二醇总质量的比值为1～10∶1。

优选地，步骤中所述的碱性催化剂为氢氧化钾、氢化钠、甲醇钠，三乙胺和氢氧化钠。

优选地，步骤中所述的3-甲基-1，4丁二醇与端对甲苯磺酸聚乙二醇的摩尔比为1～2∶1。