[发明专利]偕二硝基改性的聚苯乙烯、其制造方法及包含其的粘结剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性聚苯乙烯、其制造方法及包含其的粘结剂，更具体地讲，涉及一种偕二硝基改性的聚苯乙烯、其制造方法及包含其的粘结剂。

背景技术

高聚物粘结炸药(polymer bonded explosive，PBX)具有安全性能好、机械强度大和易于加工成型等许多优点，在国防和国民经济许多领域已获得广泛的应用。

PBX研制的关键和核心在于选择与主体炸药粘结强度大、力学性能好的高分子材料，即选择合适的粘结剂。PBX中的粘结剂通常为有机高聚物，它在混合炸药中作为粘结组分，主要起粘结作用，也可以起钝感剂、增塑剂和炸药载体的作用，对炸药的能量、力学性能和贮存性能都有重要的影响。

PBX中最初使用的是惰性粘结剂，例如聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚醚等。这类粘结剂的问题是内能低，不能满足高性能炸药的研制要求。

为解决惰性粘结剂引起的能量损失问题，人们研究了一些含能粘结剂，例如聚叠氮缩水甘油醚(GAP)及其衍生物、含能氧杂环聚合物、含能热塑性弹性体、偕二硝基聚合物等。其中，偕二硝基聚合物含有中等能量，稳定性好。FR2839515A1公开了丙烯酸2，2-二硝基丙酯(DNPA)和丙烯酸2，2-二硝基丁酯(DNBA)共聚物的制备过程。用该共聚物做压装PBX炸药的含能粘结剂制成的HMX/DNPA-DNBA共聚物/F&F(混合增塑剂)炸药有较高的密度、较大的爆速(Insensitive Munitions and Energetic Materials Technology Symposium.2001：163-169)。

但是，作为PBX的粘结剂，丙烯酸偕二硝基烷酯类聚合物存在的主要问题在于合成工艺长，成本高。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种制造工艺简单的偕二硝基改性的聚苯乙烯及其制造方法。

本发明的另一目的在于提供一种成本低廉的偕二硝基改性的聚苯乙烯及其制造方法。

本发明的又一目的在于提供一种适用于PBX的粘结剂。

根据本发明的偕二硝基改性的聚苯乙烯具有式1所示的结构，

式1

其中，0.1≤x≤0.7。

根据本发明的一方面，该偕二硝基改性的聚苯乙烯的数均分子量为11673～260538。

根据本发明的制造上述偕二硝基改性的聚苯乙烯的方法包括以下步骤：在无水AlCl₃的存在下，使聚苯乙烯与4，4-二硝基戊酰氯反应。

根据本发明的一方面，聚苯乙烯的数均分子量为10000～120000。

根据本发明的一方面，在卤代烷溶剂中使聚苯乙烯与4，4-二硝基戊酰氯反应，卤代烷溶剂包括一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、氯乙烷、1，2-二氯乙烷、1，1-二氯乙烷、1，1，1-三氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷、1，1，1，2-四氯乙烷、1，1，2，2-四氯乙烷中的至少一种。

根据本发明的一方面，在反应之前，聚苯乙烯的重量占聚苯乙烯和卤代烷溶剂的总重量的0.5％～10％。

根据本发明的一方面，在反应之前，聚苯乙烯的重复单元与4，4-二硝基戊酰氯的摩尔比为1～5∶1。

根据本发明的一方面，在反应之前，无水AlCl₃与4，4-二硝基戊酰氯的摩尔比为0.1～1.4。

根据本发明的一方面，在0℃～80℃的温度下使聚苯乙烯与4，4-二硝基戊酰氯反应。

根据本发明的一方面，使聚苯乙烯与4，4-二硝基戊酰氯反应0.5小时～10小时。

根据本发明的适用于PBX的粘结剂包含上述的偕二硝基改性的聚苯乙烯。

具体实施方式

根据本发明的偕二硝基改性的聚苯乙烯具有式1所示的结构。

式1：

其中，0.1≤x≤0.7。

如后文所述，根据本发明的偕二硝基改性的聚苯乙烯可以用作PBX的含能粘结剂或用于制造PBX的含能粘结剂。式1中的x表示用4，4-二硝基戊酰基取代聚苯乙烯重复单元的苯环上的氢的取代度。如果x小于0.1，则取代度太低，不能赋予含能粘结剂足够的能量；如果x大于0.7，偕二硝基改性的聚苯乙烯的能量增加，安全性降低。