端环氧基聚缩水甘油醚硝酸酯的合成及固化

针对聚缩水甘油醚硝酸酯(PGN)与异氰酸酯固化反应易受环境水分影响、固化稳定性较差等问题,合成了端环氧基聚缩水甘油醚硝酸酯(e-PGN)。采用红外(IR)、核磁(NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)进行了结构表征。测试了改性前后聚合物的主要物化性能。e-PGN的玻璃化转变温度、粘度、密度、热分解温度等主要物性与PGN的主要物性相近。研究了e-PGN与几种环氧固化剂[咪唑(IMD)、邻苯二甲酸酐(PA)、N-乙基乙二胺(NEED)、异佛尔酮二胺(IPDA)等]的固化反应。结果表明,e-PGN可与IMD、PA、NEED、IPDA等在60℃/70℃下反应固化,其中以PA为固化剂时,固化物力学性能最好,拉伸强度为0.912 MPa,断裂伸长率为354%;室温贮存8个月的固化试样其力学性能基本不变。     

支化聚叠氮缩水甘油醚硝酸酯的制备

为改善含能粘结剂及增塑剂的流变性与氧平衡,用聚环氧氯丙烷(PECH)、叠氮钠(NaN3)、氢氧化钠(NaOH)、在乙二醇(EG)引发下,100℃反应获得了支化聚叠氮缩水甘油醚(B-GAP),浓硝酸-20~0℃反应,将B-GAP转化为支化聚叠氮缩水甘油醚硝酸酯(B-GAPN)。研究了用反应条件控制B-GAP羟值及B-GAP与B-GAPN分子量。从B-GAP红外光谱的—OH特征峰削弱和—ONO2峰的出现,可判断合成产物为B-GAPN。     

缩水甘油醚硝酸酯的合成及表征

为了改进缩水甘油醚硝酸酯(GN)的合成路线,以丙烯醇为原料,经间氯过苯甲酸环氧化后得到缩水甘油醇(GA),然后GA经硝酸/醋酐硝化后得到了GN,硝化产物GN的收率为70.2%,经过减压精馏后GN的纯度达到了98.9%.通过红外光谱、核磁共振氢谱及元素分析对产品的结构进行了表征,表明为目标化合物.确定了最佳的硝化条件: 硝酸与GA的摩尔比为1.5:1.0,反应温度为-10 ℃,滴加完毕后立即中和终止反应.     

聚缩水甘油醚硝酸酯增塑剂的性能

为了探究聚缩水甘油醚硝酸酯增塑剂(PGNN)在含能推进剂、高聚物粘结炸药(PBX)中应用的可能性,合成了不同数均分子量的PGNN,研究了增塑剂分子量与密度、黏度、玻璃化转变温度及挥发性的关系。采用热重法(TG)研究了PGNN与推进剂、炸药主要组分的相容性,通过感度测试和运输振动试验考察了PGNN的贮运安全性。结果显示,数均分子量为523的PGNN具有较高的密度(1.43 g·cm~(-3))、较低的玻璃化转变温度(-56℃)和较低的挥发性(60℃,0.096 mg·cm~(-2)·h~(-1));PGNN与奥克托今(HMX)、高氯酸铵(AP)、黑索今(RDX)、Al等相容,安全性好,摩擦感度和撞击感度均为0,在4 h的模拟高速公路运输试验中,无燃烧、爆炸等发生。研究表明,数均分子量约500的PGNN是理想的齐聚物增塑剂。     

缩水甘油硝酸酯的一锅法合成（英）

环氧氯丙烷滴加到35％的稀硝酸中，于20℃左右进行开环反应，然后用氢氧化钠溶液进行关环反应，得到缩水甘油硝酸酯，得率为60％。用FTIR，^1HNMR，^13C NMR和元素分析对产物进行了结构表征。     

混合硝酸酯安定性试验温度的一致性研究

为了缩短阿贝尔安定性试验周期,降低硝酸酯生产线上危险品的在制量,以硝化甘油基的混合硝酸酯及其相应的含能粘合剂为试样,通过试验温度对比实验,研究了试验温度对安定性测试结果的影响,结果表明:对于硝化甘油基混合硝酸酯及含能粘合剂,30 min/72℃、15 min/80℃及12 min/82℃三个安定性测试方法是一致的。而且15 min/80℃、12 min/82℃的试验方法相对于30 min/72℃的试验方法可以大大缩短试验周期,提高分析速度。     

2-甲硝胺基乙基缩水甘油醚单体及其均聚和与四氢呋喃共聚醚的合成和表征——新型硝基粘合剂研究Ⅱ

研究了一种性能良好的复合固体推进剂含能粘合剂———侧链含硝基氮杂基团的新型端羟基聚醚单体的合成和聚合。设计了单体２甲硝胺基乙基缩水甘油醚（ＮＧＥ）的合成路线，建立了ＮＧＥ的合成方法，取得纯度达９８％以上，单体产率达７０％的结果。用多种方法表征了ＮＧＥ的组成、结构并测定了它的物化性质。同时简述了ＮＧＥ的端羟基均聚醚（ＮＰＥＡ）和它与四氢呋喃共聚醚（ＮＰＥＢ）的合成和表征     

3-硝酸酯甲基-3-乙基氧丁环及其均聚物的合成与性能

以三羟甲基丙烷和碳酸二乙酯为原料经环化、硝化两步反应合成了化合物3-硝酸酯甲基-3-乙基氧丁环(NIMEO);采用1,4-丁二醇(BDO)为引发剂,三氟化硼.乙醚(BF3.Et2O)为催化剂,NIMEO发生阳离子开环聚合得到一种端羟硝酸酯均聚醚PNIMEO。讨论了催化剂/引发剂的摩尔比、反应温度对聚合反应的影响。性能研究表明:PNIMEO的玻璃化转变温度为-25℃,分解温度为218℃,分解焓为 1212J.g-1,爆炸概率为0,特性落高为109.6cm。     

端叠氮聚叠氮缩水甘油醚的热分解动力学

为了解端叠氮聚叠氮缩水甘油醚(GAPA)的热分解动力学和热安全性,采用差示扫描量热法(DSC)、热重法(TG)对GAPA进行了热分解特性研究。根据GAPA在升温速率为2,5,10,20℃·min~(-1)时放热峰温和分解深度,考察了GAPA热分解反应的表观活化能、指前因子和热分解动力学方程,计算出热力学参数和热安全性参数。结果表明,GAPA的热分解反应过程分为两个阶段,表观活化能EK为218.47 kJ·mol~(-1),指前因子A_K为1.06×10~(22)s~(-1),自发火温度T_(bpo)为506.55 K,自加速分解温度T_(SADT)为496.78 K,以及活化自由能(ΔG~≠)、活化焓(ΔH~≠)和活化熵(ΔS~≠)分别为132.76 kJ·mol~(-1)、214.34 kJ·mol~(-1)和164.21 J·mol~(-1)·K~(-1)。     

杂质对混合硝酸酯及其含能粘合剂安定性的影响

以混合硝酸酯和含70%混合硝酸酯的高能粘合剂作为原料,通过添加不同的杂质,研究了杂质及其含量对硝酸酯安定性的影响.结果表明,随着Fe3 、Cl-、NO3-杂质离子浓度的增加,混合硝酸酯的安定性均降低,NO3-离子对混合硝酸酯安定性的影响最大;Fe2(SO4)3、FeCl3、Fe(NO3)3、BaCl2对含70%混合硝酸酯高能粘合剂安定性的影响依次减弱,且浓度越大,对安定性影响越大.在三种贮存温度下,随着pH值增大,高能粘合剂的安全贮存时间呈现先增大后减小的趋势,含70%混合硝酸酯高能粘合剂pH＝7.08时,安定性最好,安全贮存时间最长;随着高能粘合剂中含水量的增加,高能粘合剂的安全贮存时间也相应降低.     

PGN/ADN推进剂的燃烧性能

采用靶线法在3.0～15.0MPa压强范围内,研究了固含量、铝粉含量、二硝酰胺铵(ADN)的粒径及含量、燃速调节剂及热稳定剂对PGN/ADN推进剂燃烧性能的影响。结果表明,ADN的粒径(450μm,450～900μm)和含量(0%～30%)增加时,PGN/ADN推进剂的燃速和压强指数均适当增加;改变Al粉含量,PGN/ADN推进剂的燃速和压强指数均无明显变化;添加适量(0.5%)燃速调节剂Fe2O3可增加推进剂的燃速并降低压强指数,添加适量(0.5%)燃速调节剂草酰胺可有效降低压强指数。添加适量稳定剂(1%)2-硝基二苯胺(2-DNPA)和N-甲基-4-硝基苯胺(MNA)可以使推进剂的压强指数分别由0.49降低到0.34和0.40。     

聚-5-乙烯四唑的合成与性能研究

以聚丙烯腈(PAN)为原料,通过侧腈基与叠氮化钠(NaN3)和氯化铵(NH4Cl)反应生成四唑环的方法,合成了聚-5-乙烯四唑(PVT)。利用核磁共振(NMR)、红外光谱(IR)、元素分析对PVT进行了结构表征,并通过X射线衍射(XRD)图谱、DSC-TG和感度测试等方法对其进行了性能研究。结果表明,PVT的热分解有两个显著的过程:四唑环的热分解(Td=239,274℃)和残余高分子的热分解(Td=369.9℃)。用1.0 mol.L-1的NaOH溶液滴定得到PVT(含水)酸值为8.50 mmol.g-1,计算可知PVT的四唑含量可达96.92 mol%。     

无规嵌段型PBAMO/GAP含能热塑性弹性体的合成与表征

采用聚3,3-双叠氮甲基氧丁环(PBAMO)为硬段预聚物,聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为软段预聚物,甲苯二异氰酸酯(TDI)为固化剂,1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,通过溶液聚合反应合成了无规嵌段型PBAMO/GAP含能热塑性弹性体(ETPE)。采用红外(IR)、凝胶渗透色谱(GPC)及X射线衍射仪(XRD)表征了其结构。结果表明,共聚物的数均分子量可达34000以上。该弹性体中氨基甲酸酯中的亚氨基与叠氮基团形成氢键,共聚物中PBAMO的结晶度为16.6%。优化其合成工艺,得到最佳的实验条件为:扩链阶段T=130℃,t=40 h,Mn(PBAMO)=4100,m(PBAMO)∶m(GAP)=1∶1,R=1.0,w(TDI+BDO)=30%。     

含能粘合剂聚丙烯酸偕二硝基丙酯的合成及性能

以丙烯酸偕二硝基丙酯(DNPA)为单体,偶氮二异丁腈为引发剂,甲苯为溶剂,按自由基聚合机理,合成了含能粘合剂聚丙烯酸偕二硝基丙酯(PDNPA).讨论了引发剂用量和反应温度对聚合反应的影响.采用FTIR、1HNMR、UV、DSC等方法研究了聚丙烯酸偕二硝基丙酯的结构和性能.结果表明,增加引发剂用量使聚合物的分子量降低,在80 ℃的反应温度下、2 h内获得60%的单体转化率.聚丙烯酸偕二硝基丙酯的热分解温度为252.8 ℃,是较稳定的聚合物.     

BAMO/GAP无规共聚物/N100/IPDI体系胶片性能研究

采用3,3-双叠氮甲基氧丁环(BAMO)/叠氮缩水甘油醚(GAP)无规共聚物为预聚物,多异氰酸酯(N100)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为固化剂,1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂合成了BAMO/GAP无规共聚物/N100/IPDI体系的粘合剂胶片,并对其进行了FT-IR、DSC、TG-DTG表征和力学性能测试。实验表明,所得的粘合剂胶片拉伸强度可达0.87 MPa,断裂延伸率大于106%,玻璃化转变温度在-50℃左右,热分解起始温度为217.0℃,具有较好的热稳定性。     

含能粘合剂聚3,3-二硝基丁基丙烯酸酯的合成与性能

以硝基乙烷为原料,经过氧化硝化反应、迈克尔加成反应、酯的水解反应、脱羧溴化反应、亲核加成反应、醇解反应、酯化反应得到了3,3-二硝基丁基丙烯酸酯,并按自由基聚合机理,合成了含能粘合剂聚3,3-二硝基丁基丙烯酸酯。用FTIR、1H NMR、XRD、DSC等方法表征了聚3,3-二硝基丁基丙烯酸酯的结构和性能。结果表明,聚3,3-二硝基丁基丙烯酸酯为无定型结构,玻璃化温度38℃,在250℃下,热失重22%。     

3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷与四氢呋喃共聚醚的合成与表征

以1,4-丁二醇(BDO)为引发剂,三氟化硼.乙醚(BF3.Et2O)为催化剂,使3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷(NMMO)与四氢呋喃进行本体法阳离子开环聚合,得到端羟聚3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷与四氢呋喃的共聚醚(PNT)。考察了分子量的可控性,并通过红外光谱、核磁共振氢谱和碳谱对共聚醚结构进行了表征。差示扫描量热法(DSC)测得PNT的玻璃化转变温度为-55.3℃,分解峰温为214.1℃。     

GAP基热塑性弹性体的合成及表征

以预聚端羟基叠氮缩水甘油醚(GAP)为软段、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,4-丁二醇(BDO)为硬段,采用熔融预聚二步法合成了一种高能低敏感发射药使用的含能热塑性聚氨酯弹性体(ETPE)。确定了反应时间为2 h,熟化时间为3 d。采用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、差示扫描量热(DSC)、力学性能测试、动态热机械分析(DMA)等分析测试技术对ETPE的性能进行了表征。结果表明,当—NCO/—OH物质的量比(R值)为0.98,硬段质量百分含量为40%时,热塑性弹性体的抗拉强度为6.12 MPa,延伸率为71%;在所得ETPE中添加含能增塑剂双(2,2-二硝基丙基)缩甲醛/缩乙醛(BDNPF/A)后,延伸率有所下降。     

端羟基PAGE-PTMEG-PAGE嵌段共聚醚的合成及表征

以聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)为引发剂,三氟化硼·乙醚络合物为催化剂,烯丙基缩水甘油醚(AGE)为单体通过阳离子开环聚合反应,制备了端羟基聚烯丙基缩水甘油醚?聚四氢呋喃?聚烯丙基缩水甘油醚(PAGE?PTMEG?PAGE)三嵌段共聚醚。并通过红外光谱、核磁共振氢谱、碳谱、凝胶渗透色谱和差示扫描量热法(DSC)对共聚醚的结构及性能进行了表征。结果表明,合成的共聚醚中PAGE/PTMEG链段比与投料比基本吻合,共聚醚的相对分子质量可控、分布较窄。共聚醚的玻璃化转变温度为-80.3℃,粘度为1.94 Pa·s,与四甲基对苯二腈氧化物(TTNO)固化之后所得的弹性体胶片室温下的拉伸强度为1.2 MPa,断裂伸长率为83%。