[發明專利]一種三嵌段型中性聚合物鍵合劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410092367.0
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN104909969B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 張林;盧艷華;曹一林;何金選;雷晴;任曉婷;郭瀅媛
• 申請（專利權）人: 湖北航天化學技術研究所
• 主分類號: C06D5/00
• 分類號: C06D5/00
• 代理公司: 襄陽中天信誠知識產權事務所42218
• 代理人: 何靜月

技術領域

本發明涉及固體推進劑技術領域，特別是涉及一種用于固體推進劑力學性能改進的三嵌段型中性聚合物鍵合劑及其制備。

背景技術

目前固體推進劑用中性鍵合劑(NPBA)主要是C.S.Kim等人提出。由于硝胺類填料在硝化甘油(NG)、三羥甲基乙烷三硝酸酯(TMETN)、1,2,4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)等含能增塑劑中有一定的溶解度，造成所謂的“脫濕”現象。中性聚合物鍵合劑NPBA是通過丙烯腈、丙烯酸乙酯、丙烯酸羥基乙酯三種單體的無規共聚反應制備的。NPBA中含有大量的氰基基團，氰基與硝胺表面形成較強的吸附作用，但是在硝酸酯等增塑劑中幾乎不溶解，從而在硝胺填料表面形成殼層，阻止了硝胺填料在增塑劑中的溶解，有效地防止了脫濕效應。NPBA中的丙烯酸酯基團能有效的增加其在黏合體系中的溶解性；NPBA中的丙烯酸羥基能與異氰酸酯形成的化學鍵而與黏合體形成橡膠彈性體。因此，在理論上鍵合劑NPBA適用于硝胺體系。實際應用表明NPBA的使用使推進劑的初始模量、抗張強度有一定的提高，同時還保持了較好的延伸率。

目前中性鍵合劑NPBA為三類單體的無規共聚物，三種單體在高分子結構中隨機分布，其分子量和結構序列無法有序控制。無規共聚結構由于氰基與酯基、羥基無規分布，不能按照理論預期保證在硝胺填料表面完全覆蓋氰基，而是有一定含量的丙烯酸酯基團和丙烯酸羥乙酯基團，從而降低了鍵合劑與硝胺的表面結合力，中性鍵合劑NPBA在硝胺填料表面形成的殼層結合強度還有待提高，因此，鍵合劑NPBA尚不能很好解決固體推進劑高溫“脫濕”問題，NPBA的結構有待進一步改進。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種三嵌段型中性聚合物鍵合劑。

本發明的目的還在于提供上述三嵌段型中性聚合物鍵合劑的制備方法。

本發明的設計思想是用RAFT試劑合成三嵌段型中性聚合物鍵合劑P(AN-b-EA-b-HEA)。分子鏈首段(如聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、聚丙烯酮等)吸附在硝胺填料表面，形成一玻璃化溫度遠高于共聚物的保護層，抑制硝酸酯等增塑劑對硝胺填料的溶解；鏈中段(聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯等)與推進劑基體具有良好的相容性，促進分子鏈在固化體系中的伸展；鏈尾段(聚丙烯酸羥酯等)引入的羥基與基體形成交聯網絡。根據這一原理設計了三嵌段型中性聚合物鍵合劑，其結構如下：

R₁、R₃、R₅為-H或-CH₃、-CH₂CH₃、-CH₂(CH₂)_nCH₃(n≥1)烷基；

R₂為-CN、-CONH₂、-C(CH₃)＝O、-C(CH₃)_n＝O(n≥1)基團；

R₄為-CH₃、-CH₂CH₃、-CH₂(CH₂)_nCH₃(n≥1)直鏈或支鏈烷基；

R₆為-CH₂OH、-CH₂CH₂OH、-CH₂(CH₂)_nCH₂OH(n≥1)直鏈或支鏈羥烷基；其中n為整數。

本發明的三嵌段型中性聚合物鍵合劑，通過可逆加成-斷裂連轉移(RAFT)聚合法反應制得，通過三類單體丙烯腈、丙烯酸酯、丙烯酸羥酯的加入量和加料順序調控產物分子量和數列結構。

該三嵌段型中性聚合物鍵合劑適于固體推進劑，能有效控制鍵合劑分子量和序列結構，滿足固體推進劑用鍵合劑使用要求。