[发明专利]一种三嵌段PNIMMO-PCL-PNIMMO含能粘合剂及其合成方法

说明书

本发明公开了一种三嵌段PNIMMO‑PCL‑PNIMMO含能粘合剂及其合成方法，三嵌段PNIMMO‑PCL‑PNIMMO含能粘合剂结构式如(Ⅰ)所示，其合成过程包括以下步骤：以聚己内酯(PCL2000)和3‑硝酸酯甲基‑3‑甲基氧杂环丁烷(NIMMO)为原料，三氟化硼·乙醚络合物为催化剂，经过阳离子开环聚合反应得到三嵌段PNIMMO‑PCL‑PNIMMO含能粘合剂。本合成方法便于大规模制备，PCL的引入可明显改善PNIMMO的低温力学性能。本发明主要用于复合固体推进剂和聚合物粘结炸药。其中，m＝5～20，为整数；n＝5～60，为整数。

技术领域

本发明涉及一种三嵌段PNIMMO-PCL-PNIMMO含能粘合剂及其合成方法，该化合物可作为固体推进剂和聚合物粘结炸药的粘合剂，属于高分子材料技术领域。

背景技术

NIMMO(3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂丁环)是含氧四元杂环化合物(环醚)，以多元醇作为引发剂，可发生均聚反应，形成聚3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂丁环(PNIMMO)。聚3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂丁环(PNIMMO)的玻璃化转变温度偏高(约为-30℃)，分子量偏小且粘度偏大。

为解决PNIMMO存在的低温力学性能差(玻璃化转变温度偏高)的问题，可采用加入增塑剂或与其他单体(如三元环醚、四元环醚和五元环醚)形成共聚物的方法。研究人员采用四氢呋喃(THF)与NIMMO共聚的方法以降低含能粘合剂的玻璃化转变温度。例如文献(3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂丁烷与四氢呋喃共聚醚的合成与表征，含能材料，2012,20(2),172～175)中介绍了一种引入降低含能粘合剂玻璃化转变温度的方法：以1,4-丁二醇为引发剂，BF₃为催化剂，引发THF和NIMMO开环无规共聚，得到含能共聚醚。该含能共聚醚结构不规整且玻璃化转变温度仅降低到-55.3℃。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服背景技术的不足，提供一种能改善PNIMMO的低温力学性能的三嵌段PNIMMO-PCL-PNIMMO含能粘合剂及其合成方法。

本发明的构思是：为了提高PNIMMO的低温力学性能，本发明设想合成出一种三嵌段PNIMMO-PCL-PNIMMO含能粘合剂，其中含有PNIMMO的嵌段分布在分子链的两边。本发明的三嵌段PNIMMO-PCL-PNIMMO含能粘合剂，其结构式如下所示：

其中，m＝5～20，为整数；n＝5～60，为整数。

本发明的三嵌段PNIMMO-PCL-PNIMMO含能粘合剂合成路线如下所示：

其中，m＝5～20，为整数；n＝5～60，为整数。

本发明的三嵌段PNIMMO-PCL-PNIMMO含能粘合剂合成方法，包括以下步骤：

在一个装有机械搅拌、温度计、回流冷凝管和干燥管的三口瓶中，加入聚己内酯(PCL2000)、二氯甲烷和三氟化硼·乙醚络合物，搅拌30min后，开始滴加3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷(NIMMO)，滴加时间为4h～8h，滴加完毕后继续反应12h～24h，用Na₂CO₃水溶液中和，有机相水洗至中性，减压蒸馏后得到三嵌段PNIMMO-PCL-PNIMMO含能粘合剂；其中聚己内酯与3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷的摩尔比为1:5～20，PCL2000与三氟化硼·乙醚络合物的摩尔比为1:0.1～2。

本发明的优点：

本发明的三嵌段PNIMMO-PCL-PNIMMO含能粘合剂由于主链引入了柔顺的聚己内酯分子链，玻璃化转变温度可低至-60℃，相比PNIMMO的玻璃化转变温度(约为-30℃)大幅降低。

具体实施方式