[發明專利]一種新型含氟基聚合物和含氨基聚合物的混合鍵合劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202310199692.6
• 申請日: 2023-03-04
• 公開（公告）號: CN116425918A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 劉鋒;李少龍;王夢;郭少鋒
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C08F220/44
• 分類號: C08F220/44;C08F220/14;C08F220/20;C08F220/24;C08F220/56;C08F220/48;C06D5/06;C06B23/00;C06B45/10;C06B25/34
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本發明提供一種含氟基聚合物和含氨基聚合物的混合鍵合劑及其制備方法。本發明分別合成了含氟基聚合物和含氨基聚合物，并通過兩種聚合物不同配比混合得到混合鍵合劑。這種新型的聚合物混合鍵合劑適用于以黑索金(RDX)為氧化劑和氟聚合物F2313為粘合劑組成的固體推進劑體系。該混合鍵合劑中即含有氟基基團，又含有氨基基團，氟基使粘合劑F2313中向表面遷移和富集的含氟鏈段增多，使含氟聚合物鍵合劑與粘合劑F2313更易粘合；氨基與氧化劑黑索金(RDX)形成分子間氫鍵，與氧化劑RDX的粘附功有所提高。該混合鍵合劑能改善F2313/RDX固體推進劑界面“脫濕”現象，進而提高F2313/RDX固體推進劑的力學性能。

技術領域

本發明涉及固體推進劑技術領域，特別是涉及用于固體推進劑力學性能改進的新型聚合物混合鍵合劑及其制備。

背景技術

復合固體推進劑是以聚合物為基體，固體顆粒氧化劑為填料的含能復合高分子材料。黑索金(RDX)是軍用高爆炸中最具威力的一種氧化劑，代表著氧化劑的主流方向，而氟聚合物由于其熱穩定性高、化學相容性好、機械性能強、抗氧化/抗輻射/抗老化性能等優勢被廣泛用作固體推進劑的粘接基質。氧化劑RDX與粘合劑F2313的結合，可以使固體推進劑具有優異的高強度力學性能和安全性。然而，氟原子的強電負性嚴重削弱了氟聚合物的分子間內聚力、表面張力和粘結強度，導致在RDX高填充比下或強發射載荷應力下往往會誘發復合推進劑的界面“脫濕”，可能會導致固體藥柱塌陷、力學結構斷裂、重心偏移甚至爆炸。為了解決上述問題，通常向推進劑體系中加入鍵合劑，解決復合推進劑的界面“脫濕”現象。

現有常用的鍵合劑是Kim等提出的中性聚合物鍵合劑。Kim提出的這種中性聚合物鍵合劑(NPBA)結構中的含有大量-CN、-OH等活性基團，活性羥基能夠參與粘合劑的固化反應，與粘合劑形成高度化學交聯的過渡層。氰基可以強烈吸附在硝胺分子表面，抑制硝胺分子在增塑劑體系中的溶解。因此NPBA顯著提高了高能硝酸酯聚醚(NEPE)體系推進劑的力學性能。然而，NPBAs缺乏與密集的氟原子直接作用的官能團而難以與高能含氟聚合物粘結劑基質形成增強作用，RDX與粘合劑內聚能密度相近，NPBAs吸附十分困難。因此，現有的聚合物鍵合劑NPBAs無法滿足F2313/RDX推進劑體系的要求，亟需開發適用于F2313/推進劑體系力學性能改進的新型鍵合劑。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種含氟基聚合物和含氨基聚合物的混合鍵合劑及其制備方法。本發明分別合成了含氟基聚合物和含氨基聚合物，并通過兩種基團聚合物不同配比混合得到混合鍵合劑。這種新型的聚合物混合鍵合劑適用于以黑索金(RDX)為氧化劑和氟聚合物F2313為粘合劑組成的固體推進劑體系。該混合物鍵合劑中即含有氟基基團，又含有氨基基團，氟基使粘合劑F2313中向表面遷移和富集的含氟鏈段增多，使含氟聚合物鍵合劑與粘合劑F2313更易粘合；氨基與氧化劑黑索金(RDX)形成分子間氫鍵，與氧化劑RDX的粘附功有所提高。該混合鍵合劑能改善F2313/RDX固體推進劑界面“脫濕”現象，進而提高F2313/RDX固體推進劑的力學性能。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

一種含氟基和含氨基聚合物的混合鍵合劑，其特征在于：

按重量計，由含氟基聚合物2～5份，含氨基聚合物4～8份，混合制備而成。特別地，按質量計，含氟聚合物3份，含氨基聚合物7份時，為最佳配比，混合鍵合劑性能達到最佳。

其中，含氟基聚合物鍵合劑的結構式為：

含氨基聚合物結構式為：

其中：a為50～250，b為15～75，c為10～50，d為5～25。

在上述含氟基聚合物和氨基聚合物，所述含氟基聚合物和含氨基聚合物的分子量為8×10³～4×10⁴。