[发明专利]遥爪型快速热/光固化耐烧蚀树脂及其合成方法

说明书

本发明提供了一种遥爪型快速热/光固化耐烧蚀树脂及其合成方法，该树脂以端氨基聚醚为原料，通过在氨基上修饰磷酸酯基、环氧基、丙烯酸酯基等功能基团，制备出遥爪型环氧丙烯酸磷酸酯树脂。该树脂具有自由基光固化的丙烯酸酯基团和阳离子固化的环氧基团能满足快速固化定型的需要；环氧基团可进行热固化，能较好的调节固化物的交联密度、耐热性和力学强度；磷酸酯基团能原位提高树脂的阻燃、耐烧蚀性能，降低树脂粘度；聚醚分子链具有较好的柔性，使树脂具有较低粘度，满足3D打印成型的要求。

技术领域

本发明属于固体发动机技术领域，具体为一种遥爪型快速热/光固化耐烧蚀树脂及其合成方法，用于固体发动机耐烧蚀防隔热材料的精确结构3D打印成型。

背景技术

耐烧蚀材料是保证固体发动机安全、快捷飞行的关键技术之一，耐烧蚀材料是高度耐热、耐热流冲刷性能的防护材料，其主要功能是通过自身的不断分解、烧蚀带走大部分热量以缓解高温燃气温度向壳体的传递速度，避免壳体达到危及其结构完整性的温度，保证发动机的正常工作。先进固体发动机烧蚀防隔热材料的快速打印成型，是实现高效率、高精度、高质量成型的主要途径，在军事和民用领域有着广泛的应用前景。

现有橡胶及树脂基耐烧蚀材料，存在成型质量精度差，界面易脱粘，难以满足未来导弹武器型号对其高性能、精确质量成型的技术要求等问题，采用3D打印工艺实现复杂烧蚀结构的精确成型，可实现现有耐烧蚀材料成型工艺技术的新突破，发挥3D打印技术在材料-结构-功能一体化制造的优势。将目前仅依靠材料特性的耐烧蚀防隔热工作模式转变为材料-结构复合耐烧蚀防隔热工作模式，对现有固体发动机的耐烧蚀性能具有变革性意义。

现有3D打印聚合物基复合材料无法达到固体发动机对烧蚀防隔热材料的精确结构打印成型技术需求。快速反应树脂本体分子结构不具备高热稳定性，热塑性树脂基复合材料，热变形温度低，在高温条件下，很难维持固有的形状和力学强度。现有的快速反应热固性树脂，主要是紫外光固化树脂，由于填料和树脂体系的影响，其光固化速率、耐热性和结构强度很难达到要求。

发明内容

本发明提供了一种遥爪型快速热/光固化耐烧蚀树脂及其合成方法，该树脂具备快速反应、高耐热性和原位阻燃性能，用于固体发动机耐烧蚀防隔热材料的精确结构3D打印成型。

本发明的技术方案是，一种遥爪型快速热/光固化耐烧蚀树脂，该树脂的结构通式为：

其中，R为碳原子数小于6的烷基、或苯基；

R1为氢原子、或甲基；

R2为碳原子数小于6的烷基；

P1为环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃的均聚或共聚链，P1的结构式为：

其中，L、M、N为0或正整数，K为正整数；

X、Y、Z三个数字，其中一个为1时，另外两个为0。

进一步地，P1的分子量100～2000。

本发明还涉及制备所述的遥爪型快速热/光固化耐烧蚀树脂，以聚醚二胺为原料，依次经羟丙基化、环氧化、醇胺化、磷酸酯化、环氧酯化和丙烯酸酯化反应，得到遥爪型环氧丙烯酸磷酸酯树脂，即快速热/光固化耐烧蚀树脂。

进一步地制备方法中，具体步骤为：

S1、羟丙基化：以聚醚二胺为原料，搅拌升温至40～60℃，滴加3-氯丙醇，滴加完毕后升温至60～80℃，继续反应1～4小时；然后滴加饱和碱溶液，滴加完毕后升温至70～90℃，继续反应3～6小时；最后抽真空脱水，将得到的粘稠状混合物在50～80℃保温，真空抽滤，滤液即为羟丙基化聚醚胺；