[发明专利]聚乙烯醇缩芳香醛接枝聚叠氮缩水甘油醚及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于一种含能聚合物及其制备方法，涉及聚乙烯醇缩芳香醛接枝聚叠氮缩水甘油醚聚合物的制备技术。制备的含能聚合物可用于炸药、推进剂及火工品等领域。

背景技术

 随着现代军事斗争和日趋复杂的战场环境变化，对常规武器的作战功能、毁伤效能和安全性都提出了更加严格的要求，世界各国都在大力发展大威力的航空炸弹。航空炸弹具有装药量大、爆炸破坏威力强，杀伤面积大等特点。对炸药的配方设计而言，装药工艺和安全性必须可靠，同时兼顾到装药的经济成本，低感高能熔铸类炸药是航空炸弹首选的主装药之一。

以三硝基甲苯（TNT）为连续相的熔铸炸药（B炸药）由于容易装填各种复杂形状的药室，且工艺简单、工装设备相对便宜、生产能力大、效率高等优点而广泛应用于各种大中口径炮弹、航弹、巡航导弹、水中兵器以及导弹战斗部中。但由于传统的B炸药是低强度脆性材料，其弹性和韧性很差，因此很难满足钝感弹药的技术指标。往B炸药中添加适量高聚物和有机增塑剂是提高韧性和弹性的通用方法。目前，常用高聚物增韧增弹剂有硝酸纤维素、醋酸纤维素、乙基纤维素、纤维素热塑性聚醚、纤维素醋酸丙酸酯等。如在TNT熔铸炸药中，添加热塑性聚氨酯弹性体，不仅可以吸收TNT的渗出物，还可提高韧性和强度，而且降低了炸药的撞击感度。但由于TNT与聚氨酯相容性较差，限制了其在熔铸炸药领域的应用。另外，加入惰性添加剂会降低炸药的爆轰能量。而使用含能热塑性弹性体可以减少能量损失。因此，制备出与熔铸炸药流动相TNT相容的含能高聚物增韧增弹剂是目前研究的重点之一。

发明内容

 本发明的目的是提供若干与熔铸炸药流动相TNT相容的含能高聚物增韧增弹剂。其与目前常用的高聚物增韧增弹剂相比，在增加熔铸炸药韧性和弹性的同时不降低炸药的爆轰能量。

本发明的技术方案是：

一种聚乙烯醇缩芳香醛接枝聚叠氮缩水甘油醚聚合物，该聚合物具有如下化学结构式：

式中：

本发明的聚乙烯醇缩芳香醛接枝聚叠氮缩水甘油醚聚合物的制备方法，包括下列步骤：

a、配料：取聚乙烯醇缩芳香醛、二异氰酸酯、聚叠氮缩水甘油醚（以下简称GAP）、二月桂酸二丁基锡（以下简称DBTDL）和溶剂N,N-二甲基乙酰胺（以下简称DMAc）；其中：聚乙烯醇缩芳香醛由聚乙烯醇1799和芳香醛缩合制得，缩合度为40%～90%，芳香醛可为苯甲醛、邻硝基苯甲醛、间硝基苯甲醛、对硝基苯甲醛、2,4-二硝基苯甲醛和2,4,6-三硝基苯乙醛等；二异氰酸酯可为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、己二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯等；GAP的平均分子量为600～20000；二异氰酸酯与GAP的摩尔比为1:1～2:1，GAP与聚乙烯醇缩芳香醛的质量比为3:1～1:2；DBTDL用量为GAP质量的0.1%～10%；DMAc质量为GAP与聚乙烯醇缩醛质量和的10～30倍。

b、制备聚乙烯醇缩芳香醛接枝聚叠氮缩水甘油醚：在氮气或氩气气氛下，将溶于DMAc的二异氰酸酯和DBTDL投入到反应器中，搅拌条件下逐滴滴加溶有GAP的DMAc溶液，升温至0℃～120℃反应0.5～10小时后，向反应器中加入溶有聚乙烯醇缩醛的DMAc溶液，继续搅拌反应2～48小时后，纯化处理，既：将反应后反应液倒入到5～20倍体积的蒸馏水中，固体析出，分离，水洗3～4遍后所得固体即为制得的聚乙烯醇缩芳香醛接枝聚叠氮缩水甘油醚。

与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：

（1）本发明提供的聚乙烯醇缩芳香醛接枝聚叠氮缩水甘油醚是由不同比例的GAP和聚乙烯醇缩芳香醛在催化剂DBTDL的催化作用下通过与交联剂二异氰酸酯的交联反应得到；

（2）本发明提供的聚乙烯醇缩芳香醛接枝聚叠氮缩水甘油醚由于结构中既含有与B炸药中TNT结构相似的硝基苯环，还含有含能基团硝基和叠氮基，因此能够作为TNT熔铸炸药的增韧增弹剂以及作为其他含能材料的含能粘结剂，在应用于航天和国防等领域具有较好的发展潜力和市场前景；

（3）本发明产品制备方式简单方便，分离提纯容易，产率高，适合工业化生产。

附图说明

图1 是聚乙烯醇缩苯甲醛接枝聚叠氮缩水甘油醚的红外谱图。

图2是聚乙烯醇缩间硝基苯甲醛接枝聚叠氮缩水甘油醚的红外谱图。

图3是聚乙烯醇缩对硝基苯甲醛接枝聚叠氮缩水甘油醚的红外谱图。

图4是聚乙烯醇缩2,4,6-三硝基苯乙醛接枝聚叠氮缩水甘油醚的红外谱图。

具体实施方式