[发明专利]一种中性大分子键合剂、制备方法、应用及固体推进剂

说明书

本发明提供了一种中性大分子键合剂，结构式如下所示：其中，n为10～100的整数。本发明还公开了中性大分子键合剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1、按重量份数计，将1份丙烯酸羟乙酯、2～3份丙烯酸羟乙酯硝酸酯、8～12份1,2‑二氯乙烷混合，得到丙烯酸羟乙酯与丙烯酸羟乙酯硝酸酯的混合溶液；步骤2、按重量份数计，在反应容器中加入20～30份1,2‑二氯乙烷、5～6份丙烯腈和0.2～0.4份偶氮二异丁腈引发剂，搅拌溶解，得到混合物溶液；步骤3、将混合物溶液加热至40～60℃，滴加步骤1得到的丙烯酸羟乙酯与丙烯酸羟乙酯硝酸酯的混合溶液，滴加完毕后升温反应，反应后冷却至室温，减压蒸馏浓缩混合溶液，并在60～100份的乙醇中沉淀，经抽滤、干燥后即得。

技术领域

本发明属于固体推进剂技术领域，具体涉及一种中性大分子键合剂、制备方法、应用及固体推进剂。

背景技术

现有技术中，键合剂是改善固体推进剂力学性能的重要助剂，在固体推进剂中加入适量的键合剂，可有效改善推进剂中填料与黏结剂体系的界面性能，减少脱湿现象的发生；同时可有效提高推进剂的力学性能。其作用原理是在键合剂分子中含有两种不同的活性基团，一种基团与固体填料结合，另一种基团与粘合剂结合，增强界面粘结强度，从而在推进剂配方及工艺不做太大调整下提高固体颗粒与粘合剂的粘结强度，改善固体推进剂的力学性能。

中性大分子键合剂(NPBA)由美国科学家Chung S kim在1990年美国专利USP4915755中首次提出，继而成为键合剂研究领域中备受关注的研究热点。NPBA中性大分子键合剂为丙烯腈和丙烯酸羟酯共聚产物，在大分子结构中引入了腈基(C≡N)和羟基(OH)。在复合固体推进剂体系中，NPBA中性大分子键合剂通过极性基团腈基与硝胺固体颗粒表面吸附，同时利用反应性基团羟基与固化剂发生交联反应。Eva Landsem等人(EvaLandsem,Tomas L.Jensen,Finn K.Hansen,Erik Unneberg,and TorE.Kristensen.Neutral polymeric bonding agents(NPBA)and their use in smokelesscomposite rocket propellants based on HMX-GAP-BuNENA.Propellants,Explosives,Pyrotechnics 2012,37(5):581-591)将丙烯腈、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯三种单体通过无规共聚反应制备了NPBA，并研究了NPBA对固体推进剂力学性能的影响，结果发现，在21℃时，含0.02wt％NPBA的HMX-GAP-BuNENA的固体推进剂的最大拉伸强度为0.58MPa，断裂伸长率为37％，其力学性能仍然偏低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种中性大分子键合剂、制备方法及应用，以解决现有技术中固体推进剂力学性能较低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种中性大分子键合剂，结构式如下所示：

其中，n为10～100的整数。

本发明还具有如下技术特征：

该方法包括以下步骤：

步骤1、按重量份数计，将1份丙烯酸羟乙酯、2～3份丙烯酸羟乙酯硝酸酯、8～12份1,2-二氯乙烷混合，得到混合溶液A；

步骤2、按重量份数计，在反应容器中加入20～30份1,2-二氯乙烷、5～6份丙烯腈和0.2～0.4份偶氮二异丁腈引发剂，搅拌溶解，得到混合溶液B；

步骤3、将混合物溶液B加热至40～60℃，滴加步骤1得到的混合物溶液A，滴加完毕后升温反应，待升温反应得到的混合溶液C冷却后进行减压蒸馏浓缩得到混合物D，然后将混合物D在60～100份的乙醇中沉淀，经抽滤、干燥后即得。