含能粘合剂PAMMO的合成与性能研究

以1,4-丁二醇为引发剂,以三氟化硼乙醚络合物为催化剂,以3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环(AMMO)为单体,以 CH2Cl2为溶剂,按阳离子开环聚合机理,合成了含能粘合剂3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环均聚物(PAMMO).重点研究了催化剂用量对聚合反应的影响,结果表明,降低催化剂用量有利于实现可控聚合.采用DCS、TGA、IR等手段研究了PAMMO的结构和性能.PAMMO的玻璃化转变温度为-40.37 ℃.     

3,3-二叠氮甲基氧丁环与3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环均聚物的嵌段共聚物热分解机理及非等温裂解动力学分析

3,3-二叠氮甲基氧丁环与3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环均聚物的嵌段共聚物(BAMO-AM-MO)是一种含能黏合剂,为了解其受热分解机理及分解动力学情况,采用DSC法、TG-DTG法、固相原位池-FTIR联用技术和DSC-TG-MS联用技术探讨了BAMO-AMMO的热分解过程及机理.研究结果表明,BAMO-AMMO受热分...     

BAMO均聚物及共聚物合成研究进展

3,3-双叠氮甲基氧丁环(BAMO)基聚合物是一类典型的高能量、高密度的含能聚合物.本研究介绍了BAMO单体、均聚物及共聚物的合成及性能的研究发展状况,并对其今后的研究进行了展望.指出BAMO-AMMO和BAMO-GAP含能热塑性弹性体是得到较为广泛应用的BAMO基聚合物,活性阳离子聚合法是BAMO基聚合物的主要合成方法.     

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%。     

共聚型含氟GAP基热塑性弹性体的合成与性能

为提高聚叠氮缩水甘油醚(GAP)的综合性能,利用共聚型含氟GAP二元醇为预聚物,丁二醇(BDO)为扩链剂,甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)作为固化剂,合成共聚型含氟GAP基热塑性弹性体.分别采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TG/DTG)、拉伸试验和扫描电镜(SEM)对其化学结构、相对分子质量、玻璃化转变温度、热稳定性和力学性能进行表征.结果表明共聚型含氟GAP基热塑性弹性体的数均相对分子质量为33520,玻璃化转变温度为-33.3℃,热分解温度大于220℃,断裂强度为5.94 MPa,断裂伸长率为886％,具有良好的热稳定性和优异的力学性能.此外,利用慢烤燃法研究了共聚型含氟GAP基热塑性弹性体/铝粉的热分解特性,结果证实共聚型含氟GAP基热塑性弹性体/铝粉烤燃响应温度达到301℃,热分解反应可释放更多热量.     

ETPE发射药与RGD7硝胺发射药燃烧性能及热行为的对比研究

用密闭爆发器实验、差示扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)研究了3,3-二叠氮甲基氧丁环/3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环(BAMO/AMMO)基含能热塑性弹性体(ETPE)发射药和RGD7硝胺发射药的燃烧性能及热行为。结果表明:与RGD7硝胺发射药相比,ETPE发射药燃烧时间较长,燃速较低,燃速压力指数n大于1,而RGD7硝胺发射药燃速压力指数小于1。对于RGD7硝胺发射药,RDX的熔融吸热峰(204.8℃)不明显,且分解放热峰(240℃)滞后于硝化棉/硝化甘油(NC/NG)(194℃),而ETPE发射药中poly(BAMO/AMMO)分解温度(263℃)高于RDX(240℃)。ETPE发射药和RGD7硝胺发射药的不同燃烧性能归因于发射药中主组分的不同热行为。     

PBAMO/TGAP基AnB星型ETPE的合成与性能研究

含能热塑性弹性体（ ETPE ）可分为线型 ETPE （LETPE）和星型ETPE（SETPE）［1-4］。与组分相同、分子量相似的LETPE相比,SETPE具有许多独特的优点,如较低的熔融指数和熔体粘度,加工性能和力学性能均较好,能允许添加更多的固体填料等［3-4］。由此可见SETPE在先进含能材料的研制上极具应用潜力。本实验以单官能度聚3,3-双叠氮甲基氧丁环（UPBAMO,Mn ＝5133）为硬段［5］,三官能度聚叠氮缩水甘油醚（TGAP, Mn ＝2850）为软段［6］,2,4-甲苯二异氰酸酯（2,4-TDI）为偶联剂,通过官能团预聚体偶联法合成出了一种未见文献报道的PBAMO／TGAP基An B星型ETPE（ SETPE）。合成路线见Scheme 1。     

NIMMO及其聚合物的合成、性能及应用研究进展

综述了3-硝酸酯甲基-3-甲基氧丁环(NIMMO)及其聚合物PNIMMO的合成、性能及应用研究进展.PNIMMO聚合物具有较高的能量水平、较好的热稳定性和优良的感度特性,是近年来发展起来的合成技术相对成熟的新型含能粘合剂之一,将其用于高能高聚物粘结炸药(PBX)、高能低易损(LOVA)发射药、高能固体推进剂中具有明显发...     

ε-CL-20/含能黏结剂复合体系结合能及力学性能的模拟

为设计含能高聚物黏结炸药(PBX)的配方,添加不同软硬段((3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环(AMMO):3,3-二叠氮甲基氧丁环(BAMO))比例的含能黏结剂到配方主体的高能量密度化合物六硝基六氮杂异戊兹烷(ε-CL-20)中,构成PBX。用分子动力学(MD)方法模拟了含能黏结剂与ε-CL-20的结合能以及作用方式、ε-CL-20/含能黏结剂复合体系的力学性能。用基团加和法计算了不同软硬段比例含能黏结剂的生成焓。结果表明:由结合能预测各PBX的相容性和稳定性排序为:ε-CL-20/PBAMO(9)-g-PAMMO(2)ε-CL-20/PBAMO(5)-g-PAMMO(7)ε-CL-20/PAMMO(17)ε-CL-20/PBAMO(12)。PBAMO与ε-CL-20作用主要以范德华力为主。PAMMO以范德华力,静电相互作用和其他作用力与ε-CL-20作用。含能黏结剂可有效地降低ε-CL-20的刚性,其中含能热塑性弹性体的加入能增强ε-CL-20的延展性。单位质量含能黏结剂的生成焓随BAMO含量的增加而逐渐增加。     

PNIMMO基热塑性弹性体的合成及表征

以聚3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷(PNIMMO)为软段,2,4-甲苯二异氰酸酯和1,4-丁二醇为硬段(含量为30%~50%),1,2-二氯乙烷为溶剂,采用溶液聚合两步法合成了含硝酸酯基热塑性弹性体(NTPE),确定了异氰酸酯指数为1.02,硬段含量为40%~45%时,聚合物的力学性能较优。采用红外光谱和核磁共振对NTPE的结构进行了表征,结果表明NTPE具有典型的硝酸酯聚醚聚氨酯特征。用差示扫描量热法和热重-微商热重法研究了NTPE的热性能,其玻璃化转变温度为-11.71℃,分解峰温为220.4℃,热失重范围为175~523.63℃,共失重84.44%,热稳定性较好。     

聚叠氮缩水甘油醚改性研究进展

综述了GAP在含能热塑性弹性体、含能增塑剂、含能固化剂中的应用。介绍了GAP通过共聚、封端或使用特殊起始剂等方法的改性。其中,GAP基热塑性弹性体、GAP共聚物、端酯基(或烷氧基)端叠氮基的GAP增塑剂和高相对分子质量的GAP具有良好的应用前景。     

叠氮粘合剂与硝酸酯溶度参数的分子动力学模拟

为了预测叠氮粘合剂与硝酸酯的混溶性,采用分子动力学模拟方法对不同软段、硬段组成的叠氮聚醚热塑性弹性体以及硝酸酯的内聚能密度和溶度参数进行了模拟计算,结果表明:叠氮预聚物和叠氮粘合剂与硝化二乙二醇(DEGDN)、硝化三乙二醇(TEGDN)的混溶性比硝化甘油(NG)、1,2,4-丁三醇三硝酸酯(BTTN)及NG DEGDN混合溶液的混溶性好;叠氮预聚物中,PAMCMO与各种硝酸酯的混溶性明显优于GAP、BAMO、AMMO;虽然引入了硬段使三种叠氮粘合剂比其预聚物的溶度参数有所提高,但计算的几种叠氮粘合剂与硝酸酯的混溶性仍不太理想;在叠氮预聚物中引入改善力学性能的四氢呋喃链段时,其与硝酸酯的混溶性明显低于以叠氮均聚物为软段的聚氨酯粘合剂。     

HQEE扩链聚氨酯弹性体的形态结构及动态流变行为

针对推进剂粘合剂的需要,采用熔融预聚二步法合成了以环氧乙烷/四氢呋喃无规共聚醚(PET)为软段、间苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)和对苯二酚-双(β-羟乙基)醚(HQEE)为硬段的热塑性聚氨酯弹性体(TPU),采用动态流变行为分析,红外光谱(FTIR),广角X射线分析(WAXD),动态热机械分析(DMA),凝胶渗透色谱(GPC)和硝化甘油吸收等分析技术对TPU的结构、性能和动态流变行为进行研究。结果表明,TPU的储能模量、损耗模量、复数黏度随硬段含量增加而增大,硬段含量为45%的TPU具有最佳的复数黏度,具有典型的微相分离特征和聚醚聚氨酯的结构特征,具有较低的软段玻璃化转变温度和较高的相对分子质量,以及与硝酸酯良好的相容性,并且所有硬段含量的TPU均无明显的结晶形态。     

热塑性聚氨酯硬段含量对CL-20钝感效果的影响研究

合成了以PET/PEPA为软段的不同硬段含量的热塑性聚氨酯弹性体(TPU),利用凝胶渗透色谱(GPC)、傅立叶变换红外(FTIR)对其进行了表征,并测试了其力学性能。通过水-溶液悬浮法将TPU包覆于六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20),对包覆后的CL-20进行了撞击感度、表面能和XPS测试。结果表明,不同硬段含量热塑性弹性体的包覆钝化效果不同,弹性体的力学性能与包覆效果(撞击感度、表面张力)具有一定关系。当硬段含量为50%时,TPU的强度和韧性适中,CL-20被其包覆后,撞击感度明显降低,特性落高达到46.2cm,XPS测试所得包覆度达到68.13%。     

JMZ发射药力学性能研究

为了获得高能量、高强度发射药,对由硝酸酯增塑的聚环氧乙烷四氢呋喃共聚醚(PET)、硝化棉(NC)、黑索今(RDX)为主要成分的发射药体系(JMZ发射药),采用材料试验机、热机械分析仪等研究了在不同温度条件发射药的压缩、冲击强度和动态力学性能,得出了PET预聚体相对分子质量和官能度、固化剂用量等对发射药力学性能的影响规律。结果表明:PET预聚体为2官能度时,随着其相对分子质量的增加,发射药冲击性能明显下降;PET预聚体为3官能度时,其相对分子质量对发射药抗冲击性能影响减小;当固化剂用量为预聚体固化所需量2.0～4.5倍时(发射药体系含20%NC),发射药的抗冲和抗压综合性能较优。采用3官能度PET预聚体及适当过量固化剂,可获得力学性能较好的JMZ发射药。     

基团加和法估算含能热塑性聚氨酯弹性体的生成焓

采用基团加和法估算了以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、聚硝酸酯缩水甘油醚(PGN)、聚2,2-双叠氮甲基氧杂环丁烷(PBAMO)、聚2-甲基-2-硝酸酯基氧杂环丁烷(PNIMMO)、2,2-双叠氮甲基氧杂环丁烷(BAMO)2-叠氮甲基2-甲基氧杂环丁烷(AMMO)共聚物(PBAMO/AMMO)等为软段,以二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯等为硬段,1,4-丁二醇为扩链剂的含能热塑性聚氨酯弹性体(ETPE)的生成焓.结果表明,随着硬段含量的增加,ETPE的生成焓降低,当硬段为MDI时,所制备的ETPE的生成焓高于其他硬段聚合物,叠氮化合物为软段的ETPE生成焓高于硝酸酯类化合物的.故通过对ETPE的能量预估和结构推断可以为设计具有高能量水平的ETPE提供依据.     

GAP-ETPE/NC共混聚合物的制备与性能

采用溶液共混工艺,将聚叠氮缩水甘油醚(GAP)型含能热塑性弹性体(ETPE)与硝化纤维素(NC)进行物理共混,制得不同质量比的GAP-ETPE/NC共混聚合物。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和广角X-射线衍射仪(WXRD)表征制备的共混聚合物结构,动态力学热分析(DMA)、万能材料试验机、邵氏硬度仪和热重分析(TG)研究其热学和力学性质。结果表明,制备的GAP-ETPE/NC共混聚合物具有明显的叠氮型聚醚聚氨酯弹性体和硝化纤维素特征,相容性较好,热稳定性较单纯NC有一定改善。NC含量增大,有利于共混聚合物结晶程度的提高,使其表现出较高的模量和强度,GAP-ETPE含量增大时,共混聚合物的延伸率和低温力学性能得到显著改善。其中当GAP-ETPE/NC质量比从5/5变化到3/7时,共混聚合物抗拉强度由20.7 MPa增加至39.2MPa,断裂伸长率由141%降至40.6%。     

DBM和BDO为扩链剂的聚氨酯粘合剂性能

以聚己二酸乙二醇丙二醇酯(PEPA)、环氧乙烷/四氢呋喃无规共聚醚(PET)为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙二酸二乙酯(DBM)和1,4-丁二醇(BDO)为硬段,采用熔融二步法合成了具有键合功能的可用作推进剂粘合剂的聚氨酯弹性体。通过傅立叶变换红外(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)、差示扫描量热分析(DSC)以及力学性能测试对合成的弹性体进行了研究。结果表明,随着扩链剂中BDO摩尔分数的增加,聚氨酯弹性体的微相分离程度增加,软段玻璃化转变温度逐渐降低,当BDO含量超过50%时,软段的玻璃化转变温度可低于-70℃;BDO含量增加,热塑性聚氨酯弹性体(TPUE)的拉伸强度逐渐增加,而断裂延伸率则有逐渐降低的趋势。采用混合扩链剂制备的TPUE对硝胺改性双基推进剂(NMDB)力学性能的改善要优于单独以BDO或DBM为扩链剂制备的聚氨酯粘合剂。     

ETPE黏结剂对RDX-Al体系的包覆研究

为了研究以3,3-双叠氮甲基氧杂环丁烷(BAMO)与3-叠氮甲基-3-甲基氧杂环丁烷(AMMO)为基合成的含能热塑性弹性体(ETPE,数均分子量在20000左右)作黏结剂对黑索今(RDX)-铝粉(Al)体系炸药造型粉感度的影响,对ETPE,RDX和Al粉三者的接触角进行了测定,由接触角结果计算出ETPE与RDX和Al粉...