[发明专利]一种取代二茂铁硅烷接枝的丁羟燃速催化剂的制备方法及其产品

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于航天工业的推进剂高效燃速催化剂，特别涉及一种取代二茂铁硅烷接枝丁羟燃速催化剂的制备方法及其产品。 

背景技术

在固体推进剂中添加高效燃速催化剂，是提高推进剂燃速的最佳途径之一。二茂铁类衍生物具有很高的燃速催化效率，已经广泛应用于固体推进剂领域，在航天工业中发挥了巨大的作用。 

虽然如此，但到目前为止，所研制的燃速催化剂都有其不足之处。烷基二茂铁的主要缺点是分子量小，挥发度大，具有严重的迁移性。卡托辛[双(乙基二茂铁)丙烷]是一种分子量大，含铁高，力学性能优异的燃速催化剂，但推进剂长时间放置后仍表现出明显的迁移性。为了避免催化剂的迁移，出现了利用含有羟基、胺基、巯基等活性基团的二茂铁衍生物的报道，其中的活性基团可与丁羟推进剂的固化剂异氰酸酯作用，交联在高分子网络中，但是该类化合物的引入必须加入过量的固化剂，导致推进剂力学性能的大大降低。 

二茂铁硅烷能与丁羟胶高分子链上的双键发生硅氢化反应，将二茂铁硅基接枝在高分子链上，从而有效的避免了其他二茂铁化合物普遍存在的迁移、力学性能等问题。二茂铁硅烷的品质好坏直接影响到接枝产物的燃速催化性能。现有合成二茂铁硅烷的方法主要是通过Friedel-Crafts反应与二茂铁反应合成二茂铁酰氯，然后再用金属氢化物还原合成氯代烷基二茂铁，接着用金属锂合成有机锂化合物，最后与二甲基氯硅烷反应从而制备二茂铁硅烷。不仅过程复杂、工艺条件苛刻、操作难度大，而且收率低，危险性大。 

发明内容

本发明提供了一种取代二茂铁硅烷接枝的丁羟燃速催化剂的制备方法及其产品，其具体是通过氯烷基醚对取代二茂铁进行氯烷基化改性，一步反应得到氯烷基化取代二茂铁，接着通过制备的取代二茂铁格氏试剂与硅烷化试剂反应制备取代二茂铁硅烷，最后与端羟基聚丁二烯发生硅氢化反应制备得到取代二茂铁硅烷接枝的丁羟燃速催化剂。其工艺过程简单，原料成本低，危险性小，制备的取代二茂铁硅烷接枝的丁羟燃速催化剂在应用于推进剂中使用时，迁移率小，不仅解决了添加固体推进剂燃速催化剂存在的迁移问题，而且含铁量高，能有效提高推进剂的燃速。 

为解决本发明提出的技术问题，本发明所采用的技术方案为： 

一种取代二茂铁硅烷接枝的丁羟燃速催化剂的制备方法，其特征在于：它包括以下具体步骤：

(1)以氯化锌为催化剂，用氯烷基醚对取代二茂铁进行氯烷基化改性，一步反应得到氯烷基化取代二茂铁；(2)在碘引发的作用下，将上述氯烷基化取代二茂铁与镁屑进行反应，反应结束后加入硅烷化试剂回流制备取代二茂铁硅烷；

(3)在过渡金属催化剂的作用下，进行取代二茂铁硅烷与端羟基聚丁二烯的硅氢化反应，制备取代二茂铁硅烷接枝的端羟基聚丁二烯即取代二茂铁硅烷接枝的丁羟燃速催化剂。

按上述方案，所述的取代二茂铁为：溴代二茂铁、碘代二茂铁、二茂铁甲酸、二茂铁胺、甲基二茂铁、乙基二茂铁、丙基二茂铁中的一种或一种以上的混合。 

按上述方案，所述的氯烷基醚为：氯甲基甲醚、2-氯乙基甲醚、3-氯丙基甲醚、4-氯丁基甲醚、1，4-二氯甲氧基丁烷中的一种或一种以上的混合。 

按上述方案，所述步骤(1)的具体步骤为：以物质的量计，将1份取代二茂铁溶于溶剂中，再加入0.1-2份氯烷基醚、0.01-0.1份氯化锌，回流反应2-24小时，反应结束后经水洗、分液、干燥、旋蒸得到氯烷基化取代二茂铁。 

按上述方案，所述的硅烷化试剂为二甲基一氯硅烷。 

按上述方案，所述步骤(2)的具体步骤为：以物质的量计，在干燥密闭充满氮气的反应容器内加入干燥溶剂、0.5-2份镁屑，然后加入0.1-0.5份氯烷基化取代二茂铁、少许碘晶，微热引发反应，然后再滴加剩下的氯烷基化取代二茂铁，两次滴加的氯烷基化取代二茂铁的总量为1份，回流反应2-24小时，接着加入0.5-2份的硅烷化试剂，回流反应2-24小时，水洗、分液、旋蒸得到取代二茂铁硅烷。 

按上述方案，所述步骤（3）中的过渡金属催化剂为氯铂酸、三苯基膦氯化铑中的一种或一种以上的混合。 

按上述方案，所述的端羟基聚丁二烯分子量为1000-8000。 

按上述方案，所述步骤(3)的具体步骤为：以物质的量计，在干燥的反应容器中加入干燥溶剂，加入0.001-0.01份催化剂，滴加含1份二茂铁硅烷与0.01-0.1份端羟基聚丁二烯的溶液，滴加完毕后在30-110℃范围内回流反应2-24小时后即可得到二茂铁硅烷接枝的丁羟燃速催化剂。