[发明专利]一种端炔基固化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体推进剂用端炔基固化剂，尤其涉及一种含有氨酯基聚醚链的端炔基固化剂。

背景技术

叠氮粘合剂具有正的生成热、燃烧快、能量高、燃气清洁、热稳定性好和机械感度低等优点，是高能低特征信号推进剂、燃气发生剂和高固体含量发射药的理想粘合剂。叠氮粘合剂的典型代表为叠氮缩水甘油醚(GAP)，GAP具有以上叠氮粘合剂的优点。GAP在使用时一般与多官能度异氰酸酯固化剂组成异氰酸酯固化体系，通过端羟基和异氰酸酯基反应固化，但是此类固化体系中的异氰酸酯固化剂具有高度活性，易与水或质子酸快速反应生成CO₂，在推进剂的固化过程中形成很多气孔，使得推进剂的密度下降，影响其力学性能，同时使得推进剂的安全性和可靠性也下降。

为了解决异氰酸酯固化剂存在的上述问题，科研人员开发了端炔基固化剂，它可与叠氮粘合剂固化形成聚三唑交联弹性体。例如ThomasKeicher等人《Isocyanate-freecuringofglycidyl-azide-polymer(GAP)withbis-propargyl-succinate》39thIntAnnuConfofICT,2008公开了一种端炔基固化剂，即丁二酸二丙炔酯(BPS)，其结构式如下：

BPS与二官能度GAP(Mn＝1570)和三官能度GAP(Mn＝980)的混合物进行固化反应，当BPS/二官能度GAP(Mn＝1570)/三官能度GAP(Mn＝980)质量比为8.97％/79.58％/11.45％时固化得到的胶片力学性能如下：拉伸强度为0.215MPa，延伸率为44.68％，胶片的力学性能偏低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服背景技术的不足，提供一种力学性能较高的端炔基固化剂及其制备方法。

本发明的构思是：BPS基聚三唑弹性体力学性能偏低的原因是BPS为小分子固化剂，固化之后的弹性体中聚三唑硬链段之间相互作用弱，不利于微相分离，并且交联点之间的链段偏短。本发明设想：1)在炔基固化剂分子中引入氨酯基团，利用氨酯基团间的氢键作用来促进弹性体的微相分离，提高力学强度；2)在炔基固化剂中引入柔性的聚乙二醇链，提高弹性体的延伸率。

为了解决上述技术问题，本发明提供的含有氨酯基聚醚链的端炔基固化剂，其结构式如下所示：

其中，n＝5～20，为整数。

本发明的合成路线如下所示：

其中，n＝5～20，为整数。

具体技术途径：以二月桂酸二丁基锡为催化剂，四氢呋喃为溶剂，端羟基聚乙二醇(PEG)与甲苯二异氰酸酯(TDI)发生反应生成端异氰酸酯聚乙二醇，然后向上述反应体系中加入丙炔醇进行封端反应，形成含有氨酯基聚醚链的端炔基固化剂(PrTPEG)。

本发明的优点：1)PrTPEG分子中引入氨酯基团，利用氨酯基团间的氢键作用来促进交联体的微相分离，提高力学强度；2)PrTPEG中引入柔性的聚乙二醇链，提高弹性体的延伸率。本发明的PrTPEG/GAP交联体20℃时拉伸强度为0.406MPa，延伸率为70.42％；而对比文件中的BPS/GAP交联体20℃时拉伸强度为0.215MPa，延伸率为44.68％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

测试仪器：

数均分子量

设备：英国PL公司GPC-50型凝胶渗透色谱仪；

GPC测试条件：色谱柱为PLgelMIXED-E串联；流动相为THF；柱温为40℃；检测器

为示差折光检测器。

胶片力学性能

设备：美国Instron公司Instron4505型万能材料试验机；

测试方法：按照GB/T528-1998。

实施例1

在一个配有机械搅拌、回流冷凝管、温度计、滴液漏斗的500ml四口圆底烧瓶中依次加入200ml四氢呋喃、100g(0.25mol)PEG400和7.4ml(0.0125mol)二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，加热至40℃，然后加入87.08g(0.5mol)TDI，43℃～45℃反应6h。再向上述反应体系中滴加29.4g(0.525mol)丙炔醇，滴加完毕后80℃～82℃下反应8h。冷却至室温，用饱和食盐水萃取，上层液旋蒸，真空干燥后，得到淡黄色透明粘性液体193.7g，产率90.1％。