[发明专利]一种用于F2313/RDX固体推进剂的同时含氟和氨基新型聚合物键合剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种同时含有氟基和氨基的新型聚合物键合剂及其制备方法。本发明利用中性聚合物键合剂结构中‑OH功能基团，对传统键合剂进行化学改性，通过接枝的方式制备得到同时含氟和氨基两种功能性基团的新型聚合物键合剂。这种新型聚合物键合剂适用于以黑索金(RDX)为氧化剂和氟聚合物F2313为粘合剂组成的固体推进剂体系。根据“相似相溶”规则，由于键合剂同时含有氟基和氨基，因此其与粘合剂F2313和氧化剂RDX均有较好的键合效果，能有效改善F2313/RDX固体推进剂“脱湿”现象，进而提高F2313/RDX固体推进剂的力学性能。

技术领域

本发明涉及固体推进剂技术领域，特别是涉及用于固体推进剂力学性能改进的新型聚合物键合剂及其制备。

背景技术

固体推进剂是一种由固体填料(高能硝胺、氧化剂、金属燃料)、粘合剂、增塑剂组成的非均相含能复合材料。黑索金(RDX)具有高能量的优势，被广泛用作推进剂的氧化剂。氟聚合物(F2313)具有热稳定性高、化学相容性好、机械性能强的优势，经常被用作推进剂的粘合剂。然而，氟原子的强电负性严重削弱了氟聚合物(F2313)的分子间内聚力和粘结强度，导致在RDX高填充比下或强发射载荷应力下往往会诱发复合推进剂的界面脱湿，因此，加强高能氧化剂与粘结剂基质之间的界面粘结性能具有重要意义。

Kim提出的中性聚合物键合剂(NPBA)结构中含有大量-CN、-OH等活性基团，其显著提高了NEPE体系(硝酸酯增塑聚醚)推进剂的力学性能。遗憾的是，NPBAs缺乏与密集的氟原子直接作用的官能团而难以与含氟聚合物粘合剂基质形成增强作用，氧化剂RDX与粘合剂(F2313)内聚能密度相近，NPBAs吸附十分困难。因此，亟需研发适用于氟聚合物(F2313)/黑索金(RDX)固体推进剂体系并解决其“脱湿问题”的新型聚合物键合剂。

发明内容

本发明的目的在于克服RDX/F2313推进剂体系中“脱湿问题”，对现有中性聚合物键合剂进行化学改性，提供一种新型聚合物键合剂，其分子结构中同时含有氟基和氨基，利用“相似相溶”规则以及氟原子更倾向于与胺类进行氢键作用原理，该键合剂引入的氟基和氨基与氟聚合物F2313基体形成交联网络，增强粘合剂与氧化剂之间的作用，键合剂引入的氨基与硝胺分子发生强烈的物理相互作用，抑制硝胺分子在增塑剂中的溶解，防止“软界面层”的出现，增强氧化剂对于粘合剂网络的相互作用，改善了氧化剂RDX与粘合剂F2313两者之间的界面粘接性能，进而提高F2313/RDX固体推进剂的力学性能。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种同时含有氟基和氨基的新型聚合物键合剂，所述的同时含有氟基和氨基新型聚合物键合剂的结构式如下：

其中：-R₁为-C_nH_2n+1，n为正整数；x为10～100,y为0～100，z为0～100。

上述同时含有氟基和氨基新型聚合物键合剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按物质的量比计，在反应容器中加入500～700份溶剂，7～38份甲苯二异氰酸酯(TDI)，放入到500ml四口烧瓶中，充入惰性气体，搅拌溶解得到混合溶液；

(2)用恒压滴液漏斗，在氮气或惰性气体氛围下向所述混合溶液中加入7～38 份1H,1H,2H,2H-全氟己-1-醇(F₉OH)进行反应，所述加入的F₉OH的物质的量与所述TDI的物质的量相同；

(3)向步骤(2)的混合溶液中加入200～250份中性聚合物键合剂NPBA，搅拌溶解后继续反应；

(4)向步骤(3)的混合溶液中加入0.02～0.06份催化剂，搅拌溶解后继续反应；