[发明专利]一种基于立体光固化的含能粘合剂及制备方法

说明书

本发明属于固体推进剂用粘合剂技术领域，涉及一种基于立体光固化的含能粘合剂及制备方法。利用端基改性的液体聚丁二烯作为含能光固化树脂体系的预聚物，以及分子结构中含有含能基团的活性稀释剂单体；目的在于制备一种能够用于立体光固化3D打印的含能粘合剂树脂体系，提高推进剂用粘合剂的能量水平，并赋予推进剂优异的力学性能。

技术领域

本发明属于固体推进剂用粘合剂技术领域，涉及一种基于立体光固化的含能粘合剂及制备方法。

背景技术

固体推进剂为武器装备系统提供动力来源，其性能好坏直接影响到武器装备的使用性能及能量水平。目前固体推进剂装药工艺主要采用压装和注装2种方式。传统装药工艺存在原材料利用率低，后加工处理复杂、危险，生产本质安全性低等缺点，特别是注装工艺难以实现复杂异型结构的特殊药柱成型。

3D打印成型技术是将三维模型输入到计算机中，切片软件将模型以一定高度分层处理，得到每一层二维平面图形。计算机控制系统再按照二维模型进行加工逐层叠加形成原设计模型样件。3D打印成型技术实现自动化、连续化、快速化的制造过程，并且可以制造出非常复杂形状的样件，并容易修改，容易重复，可有效解决传统工艺中存在的诸多难题，特别是异型、异质、多层多材料等特殊药柱。3D打印技术将为制备固体推进剂药柱以及直接装药技术提供一个可供研究的技术途径，更好的解决固有装药成型工艺因生产过程过长，装填密度和药条接触不可靠等因素造成的熄爆问题。

固体推进剂由粘合剂和含能固体颗粒组成，其中粘合剂主要是高分子类聚合物，它是固体推进剂的一个重要组成部分。端羟基聚丁二烯(HTPB)类固体推进剂具有稳定的燃烧性能，可调节的燃速和压力指数，是目前应用比较广泛的推进剂体系。端羟基聚丁二烯作为粘合剂具有低挥发性和良好的相容性，但也存在一定的不足。其分子链中没有刚性基团，本身强度差，推进剂成型后的力学性能较差；HTPB粘度较大，浇注成型过程容易产生气泡等缺陷；此外，HTPB分子链上不含有含能基团，已经满足不了现代武器装备高含能化的要求。

目前，国内外针对3D打印固体推进剂药柱的技术主要采用喷墨成型技术和熔融沉积成型技术。喷墨成型用的油墨含能量较低，并且油墨中的溶剂易挥发，易堵塞针孔。熔融沉积成型技术成型精度不高，更不能用于制备复杂结构的样件。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明利用端基改性的液体聚丁二烯作为含能光固化树脂体系的预聚物，以及分子结构中含有含能基团的活性稀释剂单体；目的在于制备一种能够用于立体光固化3D打印的含能粘合剂树脂体系，提高推进剂用粘合剂的能量水平，并赋予推进剂优异的力学性能。

本发明是通过以下技术方案实现的，含能光固化粘合剂树脂体系组成如下(质量比)：

含有丙烯酸酯基的聚丁二烯预聚物 55-75％；

含有硝基的丙烯酸酯类稀释剂单体 17-40％；

引发剂 3-8％。

其制备方法：含有硝基的丙烯酸酯类稀释剂单体与引发剂混合均匀，混合30-60min，然后加入含有丙烯酸酯基聚丁二烯预聚物反应60-90min，最终得到浅黄色透明光固化含能粘合剂树脂体系。

优选地，含有丙烯酸酯基聚丁二烯预聚物是指聚丁二烯二丙烯酸酯。

优选地，稀释剂单体为合成的含有硝基基团的丙烯酸苯氧基乙酯。

其合成方法如下：在带有搅拌的250ml三口烧瓶中依次加入带对硝基苯氧乙醇或、氢氧化钠、丙烯酰氯，溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃或DMF中的一种，三乙胺或碳酸钠为缚酸剂，冰浴反应2-6h。反应结束，水洗过滤，蒸馏提纯，得到含有硝基基团的丙烯酸苯氧基乙酯稀释剂单体。

优选地，引发剂为α-羟基酮衍生物、二苯甲酮衍生物、酰基膦氧化物、蒽醌衍生物、TPO(2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦)中的一种。

本发明的有益效果：