[發(fā)明專利]一種聚疊氮醚全氟辛酯及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210682287.5
• 申請(qǐng)日: 2022-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN115124712B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒美帥;張立晨;李曉東;蘇醒;王碩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G65/337
• 分類號(hào): C08G65/337;C06B23/00;C06B27/00;C06D5/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 郭德忠

本發(fā)明涉及一種聚疊氮醚全氟辛酯及其制備方法，屬于含能聚合物技術(shù)領(lǐng)域。聚疊氮醚全氟辛酯主原料組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：聚疊氮縮水甘油醚48％～69％，全氟辛酸31％～52％，輔助原料為催化劑對(duì)甲苯磺酸和帶水劑甲苯。聚疊氮醚全氟辛酯是一種含能有機(jī)氟化物，其疊氮基可釋放熱量，能夠促進(jìn)推進(jìn)劑中鋁粉燃燒，提高推進(jìn)劑力學(xué)性能和能量，與推進(jìn)劑中常用粘合劑相容性好。本發(fā)明還提供了一種聚疊氮醚全氟辛酯的制備方法，通過聚疊氮縮水甘油醚的端羥基與全氟辛酸的羧基進(jìn)行酯化反應(yīng)生成聚疊氮醚全氟辛酯，聚疊氮縮水甘油醚分子量小、羥基含量高并具有較強(qiáng)的反應(yīng)活性，易與全氟辛酸進(jìn)行酯化反應(yīng)，步驟簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚疊氮醚全氟辛酯及其制備方法，屬于含能聚合物技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋁粉因?yàn)槠淙紵裏嶂蹈摺r(jià)格低廉、儲(chǔ)能豐富而廣泛應(yīng)用于火炸藥和推進(jìn)劑領(lǐng)域。純鋁粉在制備過程中容易被空氣氧化，在鋁粉表面形成高熔點(diǎn)(2050℃)氧化鋁外殼，在火炸藥爆炸或推進(jìn)劑燃燒過程中，氧化鋁殼層會(huì)增加點(diǎn)火時(shí)間，減少鋁粉的能量效率，最后導(dǎo)致火炸藥和推進(jìn)劑總體能量的降低。

為了降低鋁粉的點(diǎn)燃溫度，提高鋁粉的燃燒效率，研究人員通常采用納米化技術(shù)、球磨和表面包覆來改性鋁粉。納米鋁粉有較高的反應(yīng)活性但其有效鋁含量低，燃燒熱低。球磨后的鋁粉雖然點(diǎn)燃溫度降低，但其形貌變化較大，由球型變成扁平狀，不利于固體推進(jìn)劑及炸藥的加工應(yīng)用。

由于有機(jī)氟化物的熱分解產(chǎn)物可以與鋁粉表面的氧化鋁外殼發(fā)生預(yù)點(diǎn)火反應(yīng)，能極大加快鋁粉的能量釋放速率，減少鋁粉燃燒過程的團(tuán)聚。因此通常在鋁粉表面包覆氟化物對(duì)鋁粉進(jìn)行活化處理。現(xiàn)有技術(shù)中一般使用聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟聚醚(PFPE)、氟酸鹽或氟橡膠對(duì)鋁粉進(jìn)行包覆，然后再將包覆后的鋁粉應(yīng)用在推進(jìn)劑中作為燃料使用，但是這些普通的氟化物本身不含能，包覆鋁粉后會(huì)降低鋁粉體系的能量。此外，由于推進(jìn)劑中的粘合劑通常是端羥基聚丁二烯(HTPB)以及聚疊氮縮水甘油醚(GAP)，現(xiàn)有技術(shù)中不含能的氟化物所述粘合劑的相容性差，降低了推進(jìn)劑的力學(xué)性能和能量。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的之一在于提供一種聚疊氮醚全氟辛酯，所述聚疊氮醚全氟辛酯自身含能，與推進(jìn)劑中常用粘合劑相容性好。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種聚疊氮醚全氟辛酯的制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種聚疊氮醚全氟辛酯，所述聚疊氮醚全氟辛酯由主原料和輔助原料組成，以所述主原料的總體質(zhì)量為100％計(jì)，各組成成分及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：聚疊氮縮水甘油醚(GAP)48％～69％，全氟辛酸(PFOA)31％～52％；所述輔助原料為催化劑和帶水劑，催化劑為對(duì)甲苯磺酸，帶水劑為甲苯。

優(yōu)選的，所述聚疊氮縮水甘油醚的分子量為480～760，催化劑與聚疊氮縮水甘油醚(GAP)的質(zhì)量比為1:10～1:12；

優(yōu)選的，所述的帶水劑體積(mL)與聚疊氮縮水甘油醚的質(zhì)量(g)比為5:1～20:1。

一種本發(fā)明所述聚疊氮醚全氟辛酯的制備方法，所述方法的合成路線如下所示：

所述方法步驟如下：

(1)將聚疊氮縮水甘油醚和全氟辛酸溶解于甲苯中，得到混合溶液；

優(yōu)選的，在攪拌、40～60℃溫度下將聚疊氮縮水甘油醚和全氟辛酸溶解于甲苯中；

(2)向步驟(1)制備得到的混合溶液中加入催化劑對(duì)甲苯磺酸，升溫至110～140℃，冷凝回流并攪拌反應(yīng)7～12h；

(3)將步驟(2)反應(yīng)完的液體冷卻至室溫，加入乙酸乙酯稀釋，然后用飽和NaHCO₃水溶液洗滌2～4次，萃取，保留有機(jī)萃取相；