一種用于固體藥包覆的室溫固化聚氨酯組合料的合成方法是由預先脫水的聚醚多元醇或聚酯多元醇和二異氰酸酯反應合成端異氰酸酯基的預聚體，然后將改性填料粉劑加入，并用高速攪拌機混合均勻，備用；由預先脫水的聚醚多元醇或聚酯多元醇，小分子擴鏈劑，催化劑，改性填料在高速攪拌機混合反應，反應后備用；將兩備用組分混合、澆注、固化、成型、后硫化。本發明專利技術具有阻燃性好、耐熱性好、耐燒蝕性好的優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術提供一種用于固體藥包覆材料的聚氨酯組合料的合成方法。
技術介紹
推進劑的性能一定程度上也取決于包覆體系。由于包覆層具有粘接推進劑與絕熱層、限制燃燒面以及力學上的彈性，吸收部分振動能的作用。因此，作為固體藥包覆體系應滿足以下的要求①在化學意義上同推進劑相容，不引起推進劑的降解；②對硝化甘油的吸收應盡可能小，且物理性能不受硝化甘油吸收的影響包覆層的力學性能和物理性能要盡可能接近推進劑，以減小兩者的膨脹差，以及低密度、高軟化點和低的揮發物含量。 最早應用于推進劑的包覆體系是20世紀40年代中期美國發動機的十字形裝藥，采用醋酸纖維素局部粘貼的方法獲得了抑制燃燒面的效果，同時提高了能量利用率。由于醋酸纖維素對硝化甘油的強吸收，逐漸被乙基纖維素所代替，隨著推進劑能量水平的提高，燃速等指標的發展，逐漸出現了一系列新的品種。現在常用作推進劑的包覆材料主要有環氧樹脂、不飽和聚酯，硅橡膠，三元乙丙橡膠，聚氨酯彈性體等。環氧樹脂具有粘結性高，收縮率低(收縮率小于2 )，耐熱性好和化學惰性等優點，因此理論上可以作為推進劑的包覆材料。但常用的環氧樹脂脆性大，韌性不足，難以滿足包覆層的需要。因此，如何提高環氧樹脂的韌性(延伸率)就成為環氧包覆材料發展的關鍵所在。不飽和聚酯材料具有強度高、透明，能在常溫環境下固化且固化過程中無副產物，與雙基、改性雙基推進劑粘接可靠，包覆工藝簡單且價格低廉等優點在雙基推進劑的包覆中得到了廣泛應用。但由于不飽和聚酯材料的燒蝕率比較大(線燒蝕率一般在0. 65mm/S左右)，因此在能量較高的推進劑包覆中的應用受到限制. 硅橡膠是近年來國內外正在研究和應用的一種十分重要的推進劑包覆材料，它以其優異的熱穩定性和耐高低溫性能，良好的耐侯性、抗臭氧性及抗溶劑性，以及很強的抗硝化甘油遷移能力和熱解少煙性，而成為一種較為理想的包覆材料。但新型推進劑與硅橡膠之間粘接十分困難，且拉伸強度和撕裂強度低等問題嚴重影響其在固體推進劑包覆層中的應用。三元乙丙橡膠同硅橡膠類似具有非常好的延伸性和很強的耐寒、耐熱、耐臭氧、耐化學腐蝕能力。但同樣存在與推進劑粘接性能差的問題。聚氨酯是大分子主鏈上含有重復的氨基甲酸酯基團的強極性聚合物，由異氰酸酯和端羥基化合物通過逐步加成聚合反應而制成，其優點在于(I)聚氨酯大分子主鏈上帶有強極性的氨基甲酸酯基和化學活潑性的異氰酸酯基，后者能和硝化棉中未被硝化的羥基發生化學反應使包覆層和推進劑藥柱之間形成強的化學鍵無需襯層即可得到良好的粘接，(2)聚氨酯彈性體強度較好，其低溫力學性能優良，(3)聚氨酯是由軟、硬段組成的嵌段共聚物，其中聚醚或聚酯為軟段，多異氰酸酯或其與小分子擴鏈劑為硬段，通過調整軟、硬段結構及比例，可制得不同性能的聚氨酯材料，(4)聚氨酯可室溫固化，也可加熱固化，且固化時無小分子副產物生成，固化工藝簡便易行，(5)所用原材料價廉易得。但通用的聚氨酯(PU)由于高溫熔融流淌，以及燒蝕性能差而無法以純樹脂形式作為固體推進劑的絕熱包覆材料。德國的Edward在70年代初期研制了一種聚氨酯包覆層，他在包覆體系中加入大量粉狀草酸銨，并加入磷酸三(二氯丙基)酯作為阻燃劑，此包覆層在-40 60°C溫度循環內穩定不開裂，能有效抑制裝藥的不規則燃燒，進入80年代后，各國對聚氨酯包覆層的研究都很活躍，德國專利和美國專利均報道了聚ε-己內酯和聚四氫呋喃醚二醇應用于聚氨酯包覆層的研究情況。國內甘孝賢等對提高聚氨酯彈性體自身的阻燃性、耐熱耐燒蝕性進行了探索性研究，他們采用一系列改性二異氰酸酯與碳氮雜環氯化聚醚多元醇組成粘合體系進行研究， 并測試了氧乙炔線性燒蝕率。研究表明，聚多苯多異氰酸酯型(PAPI)聚氨酯可形成高度交聯的網絡結構，雖然耐熱性改善，但由于交聯密度過高，即使在室溫下也很脆，沒有使用價值。 總之，當前國內外聚氨酯包覆層主要用作可燃或緩燃包覆層，且工藝已趨于成熟。 但是聚氨酯彈性體作為耐燒蝕的包覆層還未見報道。
技術實現思路
本專利技術目的是提供一種具有阻燃性好、耐熱性好、耐燒蝕性好的用于固體藥包覆材料的聚氨酯彈性體組合料的合成方法。 本專利技術是利用適度支化的多元醇原料以及較高的異氰酸酯指數配比，提高交聯密度，改善基體性能。同時，通過添加無機、有機填料進行改性達到專利技術目的。本專利技術分為三個步驟第一步、預聚體B組分的合成由預先脫水的聚醚多元醇或聚酯多元醇和二異氰酸酯反應合成端異氰酸酯基的預聚體，然后將改性填料粉劑加入，并用高速攪拌機混合均勻，備用；第二步、擴鏈劑A組分的配制由預先脫水的聚醚(或聚酯)多元醇，小分子擴鏈劑小分子二醇或二胺，催化劑，改性填料在高速攪拌機混合反應，反應后備用；第三步、氨酯彈性體組合料制備將Α、B兩組分混合、澆注、固化、成型、后硫化。第一步端異氰酸酯基預聚體的合成中，所用聚醚(或聚酯)多元醇中，聚醚二醇包括聚丙二醇醚(如PPG-210，PPG-220, PPG-400，PPG-4000)和聚四亞甲基醚二醇(如 PTMG-1000, PTMG-2000)，聚醚三醇包括聚丙三醇醚(如 PPG-3000，PPG-N330, PPG-330N) 等，聚酯二醇包括聚己二酸酯類(如聚己二酸乙二醇酯，聚己二酸丁二醇酯，聚己二酸乙二醇-丙二醇酯，聚己二酸乙二醇-丁二醇酯，聚己二酸己二醇酯，聚己二酸乙二醇-新戊二醇酯等)，以及聚ε-己內酯類、聚碳酸酯類等，所用多元醇可以是單一品種，也可以是幾種不同品種和不同分子量的二醇或三醇混合。分子量范圍為400 5000。優選分子量范圍 1000 3000。該步反應所用的二異氰酸酯可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。芳香族的包括甲苯二異氰酸酯(TDI)，4，4’ -二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，對苯二異氰酸酯(Proi)， 1，5-萘二異氰酸酯(NDI)等；脂肪族的包括1，6_己二異氰酸酯，異佛爾酮二異氰酸酯，4， 4’ -二環己基甲烷二異氰酸酯(H12MDI)等。優選TDI和MDI。該步反應所用的填料是成炭增強填料和發汗-冷卻型填料組成，其重量比組成為成炭增強填料發汗-冷卻型填料為20 - 80 80 - 20。成炭增強填料為石棉、玻璃、炭等纖維材料以及Al (0H)3、Si02、氧化鋯、白云母等粉體材料。發汗-冷卻型填料主要為高溫易分解的化合物如草酸銨、磷酸二氫銨、苯甲酸銨、 聚磷酸銨、尿素、縮二脲、聯二脲，三聚氰胺和琥珀酰亞胺等。優選的為Al (OH)3、白云母、聯二脲，三聚氰胺等。填料的加入量占預聚體B重量百分比為20 50wt%，優選30 40wt%。聚醚多元醇或聚酯多元醇的脫水是將其升溫至110 — 120°C，真空度為-O. 085 -O. 095MPa，抽真空脫水2 — 4小時，然后降溫至50 — 70°C備用。聚醚多元醇或聚酯多元醇與二異氰酸酯其重量比組成為多元醇二異氰酸酯為 70 - 30 30 - 70，優選60 — 40 :40 — 60。反應溫度控制在60 100°C，最好控制在70 90°C，應對反應液進行NCO%含量的測定，當NCO含量在9 18%，優選12 15%時，停止反應。第二步擴鏈劑組分(A組分)的配制。該步過程中所用聚醚多元醇或聚酯多元醇與第一 步預聚體合成所用多元醇相同。 在反應時加入聚醚多元醇或聚本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于固體藥包覆的室溫固化聚氨酯組合料的合成方法，其特征在于包括以下步驟：第一步、預聚體B組分的合成：由預先脫水的聚醚多元醇或聚酯多元醇和二異氰酸酯反應合成端異氰酸酯基的預聚體，然后將改性填料粉劑加入，并用高速攪拌機混合均勻，備用；第二步、擴鏈劑A組分的配制：由預先脫水的聚醚多元醇或聚酯多元醇，小分子擴鏈劑，催化劑，改性填料在高速攪拌機混合反應，反應后備用；第三步、氨酯彈性體組合料制備：將A、B兩組分混合、澆注、固化、成型、后硫化。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙雨花，亢茂青，王軍威，路曉娟，苗彩琴，古勇軍，劉云志，王建麗，梁瑞紅，
申請(專利權)人：中國科學院山西煤炭化學研究所，
類型：發明
國別省市：
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