[发明专利]一种稳定的脂肪族二腈氧化物交联剂、交联体及其制备方法

说明书

本发明公开了式(Ⅰ)所示的稳定的脂肪族二腈氧化物交联剂及其制备方法，该基于端羟基聚丁二烯粘结体系的稳定的脂肪族二腈氧化物交联剂的制备方法是：以空间位阻较大的甲酮为起始原料，经硝化、加成、脱氢氧三步反应，合成得到稳定的脂肪族二腈氧化物。进一步本发明还公开了由端羟基聚丁二烯和稳定的脂肪族二腈氧化物混合组成的基于端羟基聚丁二烯粘结体系的室温交联体。本发明制备的稳定的脂肪族二腈氧化物交联剂的质量好、产率高、分离简单，适合大规模工业生产；适用于固体火箭发动机中端羟基聚丁二烯型浇注复合推进剂室温交联成型及HTPB型混合炸药室温交联成型，也可用于其它二烯聚合物型胶粘剂、密封材料、涂料的室温固化。

技术领域

本发明属于有机化合物及其制备，涉及一种稳定的脂肪族二腈氧化物交联剂、交联体及其制备方法，特别涉及一种基于端羟基聚丁二烯粘结体系的稳定的脂肪族二腈氧化物(室温)交联剂、交联体及其制备方法。本发明稳定的脂肪族二腈氧化物交联剂适用于固体火箭发动机中端羟基聚丁二烯(简称HTPB)型浇注复合推进剂室温交联成型及HTPB型混合炸药室温交联成型，也可用于其它二烯聚合物型胶粘剂、密封材料、橡胶、涂料等的室温交联。本发明稳定的脂肪族二腈氧化物交联体适用于用于固体推进剂组分、混合炸药或烟火组分固定，并提供必要的力学性能和安定性能。

背景技术

端羟基聚丁二烯(简称HTPB)具有透明度好、无色或淡黄色、黏度低、耐油耐老化、耐低温、优异的韧性及良好的加工性能，广泛应用于环氧树脂增韧、遥爪液体橡胶、密封材料、涂料、灌封材料、电绝缘材料、防水防腐材料、体育跑道、耐磨运输带和固体火箭推进剂及混合炸药中的粘结剂。HTPB链中含有大量C＝C，可在加热升温的条件下以氧化或硫化的方式交联，也可以紫外光交联及添加引发剂的方式交联。氧化或硫化的高温固化使橡胶出现热稳定性降低，易老化，裂纹，表面变硬等现象；紫外光固化的材料固化收缩率较大，可使产品产生形变和应力缺陷。添加引发剂的方式交联，由于引发剂的残余，影响其使用性能。HTPB链端位含有大量的羟基，可使用异氰酸酯交联形成聚氨酯弹性体方式进行交联。我国推进剂及混合炸药现役粘结体系中采用此类交联方式。然而这一交联体系与新型的二硝酰胺铵(简称ADN)不相容，对固化环境要求较高，不具备宽环境适应性，且异氰酸酯毒性较大，对环境、人体危害性大。更重要的这一交联体系需要的交联温度达到60～80℃，推进剂药柱升温固化时存在温度梯度，易导致药柱中产生热应力和机械应力集中点，敏感性增加；同时，高分子材料升温固化产生较大的收缩应力，容易导致药柱局部与弹壳分离，出现脱粘、裂纹等缺陷；另外，收缩应力大小和温度梯度难以准确掌握，易出现批次间性能重现性差，废品率与制造成本高等问题。因此，寻求体积收缩小的新型室温交联的粘结体系具有非常重要的意义。

现有技术中，法国专利1 583 406公开了室温下在聚合物基体中原位生成二腈氧化物，从而使基体组分的聚合物(天然橡胶、聚丁二烯、丁二烯-苯乙烯共聚物和丁基橡胶)交联，此原位生成二腈氧化物高度不稳定并且具有高活性特征，后续加工困难；由于原位反应时，加入了游离的有机化合物，影响交联材料使用效果。欧洲专利0 903 338 A2和美国专利6 252 009 B1都公开了稳定的芳基二腈氧化物的制备方法及其室温交联不饱和烯烃聚合物，由于芳基二腈氧化物在不饱和烯烃聚合物溶解性差，需要补加有机溶剂，给后续加工过程带来环境污染及制备的复合推进剂及混合炸药力学性能欠佳。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中HTPB型浇注复合推进剂和HTPB型混合炸药交联成型温度高、环境适应性差等问题和不足，提供一种(基于端羟基聚丁二烯粘结体系的)稳定的脂肪族二腈氧化物交联剂、交联体及其制备方法。本发明稳定的脂肪族二腈氧化物交联剂除能与HTPB实温交联外，其极性与HTPB相近，能够溶于HTPB，并且大多为液体，便于均匀交联HTPB，另外，稳定的脂肪族二腈氧化物交联活性适中，且交联密度的增大，其交联体的断裂伸长率不急剧下降，用于固体火箭发动机中端羟基聚丁二烯(简称HTPB)型浇注复合推进剂室温交联成型及HTPB型混合炸药室温交联成型温度低、环境适应性好。