[发明专利]一种含能端烯基聚醚固化剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种含能端烯基聚醚固化剂、制备方法及应用，首先以1,3,5‑三羟乙基异氰尿酸酯为引发剂、3‑硝酸酯甲基‑3‑甲基‑氧杂环丁烷为单体，再加入溶剂和催化剂，进行阳离子开环聚合反应，合成端羟基聚3‑硝酸酯甲基‑3‑甲基‑氧杂环丁烷；再在二氯甲烷或二氯乙烷介质中，以三乙胺为缚酸剂，用丙烯酰氯将所得的端羟基聚3‑硝酸酯甲基‑3‑甲基‑氧杂环丁烷的羟基进行封端，形成含能端烯基聚醚固化剂。该含能端烯基聚醚固化剂可用于与GAP反应来制备该固体推进剂，且与GAP交联反应制备的弹性体在27℃时拉伸强度可达0.52～0.71MPa，延伸率达到52.98％～85.01％。

技术领域

本发明属于固化推进剂技术领域，具体涉及一种含能端烯基聚醚固化剂、制备方法及应用。

背景技术

聚叠氮缩水甘油醚(GAP)具有生成热高(490.71kJ/mol)、低特征信号、低敏感、与高能氧化物相容性好等特点，是实现推进剂高能、钝感、低特征信号目标的潜在粘结剂之一。GAP一般与异氰酸酯固化剂配合使用，异氰酸酯基团与羟基反应形成交联聚氨酯弹性体，但是此类固化体系中的异氰酸酯固化剂具有高度反应活性，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，利用端炔基固化剂中的端炔基与GAP侧链上的叠氮基发生固化交联反应制成聚三唑交联弹性体，但是得到的弹性体仍存在拉伸强度和延伸率等力学性能较低的问题。

发明内容

针对以上技术需求，本发明提出了一种含能端烯基聚醚固化剂、制备方法及应用，解决现有的端炔基固化剂与GAP交联反应制备的弹性体拉伸强度和延伸率较低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

本发明首先公开一种含能端烯基聚醚固化剂，结构式如式(1)所示：

式(1)中，x，y，z均为2～5的正整数。

本发明还公开了含能端烯基聚醚固化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，以1,3,5-三羟乙基异氰尿酸酯为引发剂、3-硝酸酯甲基-3-甲基-氧杂环丁烷为单体，再加入溶剂和催化剂，进行阳离子开环聚合反应，合成端羟基聚3-硝酸酯甲基-3-甲基-氧杂环丁烷；

所述溶剂为二氯甲烷或二氯乙烷；所述催化剂为能够引发四元环开环的有机物；

步骤2，在二氯甲烷或二氯乙烷介质中，以三乙胺为缚酸剂，用丙烯酰氯将步骤1所得的端羟基聚3-硝酸酯甲基-3-甲基-氧杂环丁烷的羟基进行封端，形成含能端烯基聚醚固化剂。

优选的，所述步骤1中体系的反应温度为20～22℃，反应时间为5～7h。

优选的，所述1,3,5-三羟乙基异氰尿酸酯和3-硝酸酯甲基-3-甲基-氧杂环丁烷的摩尔比为1:6～15；所述1,3,5-三羟乙基异氰尿酸酯和三氟化硼乙醚络合物的摩尔比为3:1。

优选的，所述步骤1中催化剂为三氟化硼乙醚络合物、三氟甲基磺酸酐或三氟甲基磺酸甲酯。

优选的，所述步骤1中，首先将引发剂、溶剂和催化剂混合，搅拌25～35min后，向混合液中滴加3-硝酸酯甲基-3-甲基-氧杂环丁烷，滴加速度为50～60g/h；滴加期间控制整个反应体系温度为20～22℃，保温时间为5～7h；反应结束后分离出有机液相，清洗、浓缩，得到端羟基聚3-硝酸酯甲基-3-甲基-氧杂环丁烷。

优选的，所述步骤2中体系的反应温度为0～5℃，反应时间为15～17h。