一種大分子鍵合劑及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種大分子鍵合劑及其制備方法，得到的產物可用作推進劑鍵合劑，屬于化學合成、推進劑應用技術領域。本發明專利技術以N，N-二腈丙基氨乙基丙烯酸酯與甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和羥乙基丙烯酸酯共聚，共聚物功能鏈節上含兩個腈烷基，吸附作用強；制備產物時功能單體競聚率與其它共聚單體接近，反應很容易控制。在推進劑中應用可獲得優良的鍵合效果，從而提供良好的力學性能。且具有原材料易得，制備工藝易實現，有利于推廣應用的優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于化學合成、推進劑應用

技術介紹
復合固體推進劑是一種以聚合物為母體，固體顆粒為填料的含能復合高分子材料。其力學性能影響因素很多，其中，保證固體顆粒與粘合劑界面的有效粘結是復合固體推進劑獲得優良力學性能的必要條件。為了改善固體推進劑中氧化劑和粘合劑界面之間的粘結強度，常在推進劑配方中加入萬分之幾到千分之幾用量的鍵合劑。這些鍵合劑分子具備以下三個基本特征(1)能聚集在推進劑中充填的固體顆粒表面上；(2)能與固化劑發生交聯反應，從而在顆粒表面上形成一個硬而韌性的外殼層；(3)能剩下足夠的官能團，以形成主化學鍵，使粘合劑網絡與上述硬殼層鍵合起來。目前，固體推進劑用小分子鍵合劑多為針對高氯酸銨(AP)有效的小分子極性化合物，如氮丙啶類、醇胺衍生物類等。其中以氮丙啶類(如三-(2-甲基氮丙啶)氧化磷，代號ΜΑΡ0)應用最為廣泛。一般認為，其作用機理是因為氧化磷官能團(=P=O)具有較強的極性，從而優先被高氯酸銨表面吸附，形成一層氮丙啶類薄膜，在高氯酸銨催化作用下氮丙啶基團開環均聚、形成包裹高氯酸銨氧化劑顆粒并與基體膠粘劑化學鍵連的高模量抗撕裂層，從而大幅度改善固體推進劑力學性能。這類鍵合劑能使推進劑藥漿粘度顯著下降、燃燒性能穩定，但大多數此類化合物在室溫下不穩定，需要低溫儲存。直到1990年，美國科學家Chung S kim在美國專利USP4915755中首次提出了一種聚合物型大分子鍵合劑(NPBA)，這類助劑的研制才出現了變革性的突破。NPBA由丙烯腈、丙烯酸酯和丙烯酸羥酯共聚而成，將其應用于充填黑索今(RDX)或奧克托金(HMX)的復合推進劑體系，發現NPBA在硝胺氧化劑與硝酸酯之間形成界面膜。與小分子鍵合劑相比， 聚合物型鍵合劑與氧化劑顆粒表面上的作用部位數目增多，后者可提供更好的鍵合效果。 NPBA大分子鍵合劑呈中性，與推進劑各組分相容性好，且因為工藝簡便而廣泛應用。NPBA 中性聚合物鍵合劑為丙烯腈和丙烯酸羥酯共聚產物，大分子結構中引入了腈基(C = N)和羥基(0H)。在復合固體推進劑體系中，NPBA大分子鍵合劑通過極性基團腈基與硝胺固體顆粒表面吸附，同時利用反應性基團羥基與固化劑發生交聯反應。北京理工大學吳文輝等人 (吳文輝，黎玉欽，張聰，羅明樹.中性聚合物鍵合劑對硝胺推進劑相界面的作用.推進技術2001，(22) 4 =337-340)研究報道了系列中性聚合物鍵合劑，應用研究表明NPBA在硝胺氧化劑顆粒周圍形成一層高模量中間相，可有效解決“脫濕”問題，提高推進劑的拉伸性能。然而，NPBA中性聚合物側基腈基與聚合物主鏈直接連接，由于受到主鏈位阻作用而影響與硝胺氧化劑吸附，且吸附作用完全由側基腈基提供，通過提高腈基含量增強吸附作用會導致聚合物剛性和極性增加、粘度增大。此外，NPBA還由于丙烯腈競聚率遠大于丙烯酸羥酯競聚率而在共聚時出現羥基分布不均勻等缺陷。其中，m=10 30 ；n=2 3 ；o=0 2 ；p=l 3。一種大分子鍵合劑的制備方法，包括如下步驟(1)按各單體的重量計，將I氣N-二腈丙基氨乙基丙烯酸酯、O. 2 O. 3份甲基丙烯酸甲酯、O O. 3份丙烯酸丁酯、O. I O. 3份羥乙基丙烯酸酯混合，得到混合單體；(2)按重量計，在反應器中加入I 3份溶劑、O.I O. 15份引發劑和O. I O. 15份正十二硫醇，攪拌溶解，得到混合物溶液；(3)將混合物溶液加熱至60 90°C，滴加步驟(I)得到的混合單體，混合單體于I小時內滴加完畢；(4)保持在60 90°C的溫度條件下反應I 10小時；(5)待反應得到的混合物冷卻后，減壓蒸餾，除去溶劑，得到產物為一種大分子鍵合劑。所述的溶劑為甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙酸甲酯中的一種或任意兩種的混合物。所述的引發劑為偶氮二異丁腈或過氧化二苯甲酰中的一種。減壓蒸餾的溫度為40 80°C，減壓蒸餾的真空度為5 20mmHg。所述的見N- 二腈丙基氨乙基丙烯酸酯單體的結構式為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大分子鍵合劑，其特征在于它具有如下結構：其中，m=10～30；n=2～3；o=0～2；p=1～3。FDA00001915538500011.jpg

【技術特征摘要】
1.ー種大分子鍵合劑，其特征在于它具有如下結構2.一種如權利要求I所述的大分子鍵合劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟 (1)按各單體的重量計，將I份N，N-ニ腈丙基氨こ基丙烯酸酷、O. 2 O. 3份甲基丙烯酸甲酷、O O. 3份丙烯酸丁酷、O. I O. 3份羥こ基丙烯酸酯混合，得到混合単體； (2)按重量計，在反應器中加入I 3份溶剤、O.I O. 15份引發劑和O. I O. 15份正十二硫醇，攪拌溶解，得到混合物溶液； (3)將混合物溶液加熱至60 90°C，滴加步驟(I)得到的混合単體，混合單體于I小時內滴加完畢； (4)保持在60 90°C的溫度條件下反應I 10小時； (5)待反應得到的混合物冷卻后，減壓蒸餾，除去溶劑，得到產物為ー種大分子鍵合剤。3.根據權利要求2所述的ー種大分子鍵合劑的制備方法，其特征在于所述的溶劑為甲醇、こ醇、こ酸こ酷、こ酸甲酯中的ー種或任意兩種的混合物。4.根據權利要求2所述的ー種大分子鍵合劑的制備方法，其特征在于所述的引發劑為偶氮ニ異丁腈或過氧化ニ苯甲酰中的ー種。5.根據權利要求2所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李戰雄，關晉平，姜佳美，沈玲，
申請(專利權)人：蘇州大學，
類型：發明
國別省市：