低分子量HTPB聚氨酯弹性体的制备及其性能

HTPB邓敏;肖乐勤;菅晓霞;周伟良【摘要】为改善高固含量高聚物黏结炸药(PBX)和丁羟推动剂的工艺性能,以低分子量的端羟基聚丁二烯(HTPB)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料,选用一缩二乙二醇(DEG)为扩链剂,承受二步法制备了聚氨酯弹性体.争论了催化剂用量对浆RHTPB0.0045h;R1.1,DEG607.60MPa,540.21％.动态力学分析(DMAHTPB酯弹性体有两个明显的玻璃化转变温度,说明样品存在明显的微相分别构造.%Inordertoimprovetheprocessperformanceofpolymerbondedexplosive(PBX)withhighsolidcontentandHTPBpropellant,thepolyurethaneelastomerwaspreparedbytwo-stepmethod,usinglow-molecularweighthydroxylterminatedpolybutadiene(HTPB)andisophoronediisocyanate(IPDI)asthemainingredient,anddiethyleneglycol(DEG)aschainextender.Effectofcatalystdosageontheviscosityofslurry,andinfluenceofcuringparametersRandchainextensionagentdosageonthemechanicalpropertiesofHTPBpolyurethaneelastomerweremassfractionofcatalyst;andthepolyurethaneelastomerexhibitsgoodmechanicalpropertieswithtensilestrengthof7.60MPa,elongationof540.21％atanRvalueof1.1andDEGmassfractionof60％.Resultsofdynamicmechanicalanalysis(DMAshowthattherearetwodistinctglasstransitiontemperaturesinthelow-molecularweightHTPBpolyurethaneelastomers,whichshowsthatthesamplehasobviousmicrophaseseparationstructure.《爆破器材》【年(卷),期】2023(046)002【总页数】5(P6-10)低分子量端羟基聚丁二烯;黏度;异佛尔酮二异氰酸酯;一缩二乙二醇;力学性能邓敏;肖乐勤;菅晓霞;周伟良【作者单位】,210094苏南京,210094,210094;南京理工大学化工学院江苏南京,210094【正文语种】中文端羟基聚丁二烯(HTPB2060[1-3]。HTPB力学性能也较好，制备的固体推动剂性能更优良。高聚物黏结炸药(PBX)充分利用了高能炸药的爆轰性能和高分子材料优异的力学性能[4]，使药剂的综合性能远远[5PBX[6-8]。预聚物分子量高，导致的药浆黏度增大，会明显增加浇注PBXHTPB，能减小黏度[8]，这对工艺性能力学性能较差。基于此，选用低分子量的HTPB作为预聚物，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为固化剂，承受二步法制备力学性能优良的HTPB聚氨酯弹性体，既能保证良好的拉伸强度，也能保证肯定的断裂伸长率。此外，开展其力学性能和工艺性能争论，以期为高固PBX主要原料HTPB-11.370mmol/g1610g/mol，60℃425mPa·s；HTPB-20.704mmol/g3100g/mol，60℃时黏度1078mPa·s；IPDI，阿拉丁试剂；一缩二乙二醇(DEG)，上海凌峰化学试剂，4Å(DBTDL)，配成邻苯二甲酸二丁酯溶液备用；邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，分析纯，上海凌峰化学试剂。HTPB90℃HTPBIPDI，DBTDLN260℃下搅拌肯定时间，得到DEG，快速搅拌肯定时间，浆料浇注于聚四氟乙烯模具上，60℃60℃5d。性能测试:SNB-360℃下对浆料黏25Pa·s[9]所用的时间定为适用期。AHTS-200AD2240—2023(2023)[10]测定，样品的邵5拉伸测试:CMT425420mm100mm/min，测试温度为(20±2)℃3值。动态力学性能测试(DMA)TADMAQ800V7.0Build113，测试样品的损耗角正切(tanδ)，60～90℃，频率为1、2、5、10、20Hz3℃/min。2.1催化剂用量对浆料黏度的影响DBTDL25Pa·s适用期的长短选择适宜的催化剂用量。1DBTDL0.004%、0.010%、0.020%、0.050%时催化剂对浆料黏度的影响。从图1中可以看出，催化剂质量分数为0.050%时，体系黏度快速增加，1.5h0.0202.5h；催化剂质量分0.0103.5h0.004%时，适用期可达5.0h。由于黏合剂体系在实际应用中需要保持肯定的适用期，便于浇注成型，所0.004%时较好。HTPBHTPB徐宏等[11HTPB定时(R＝1.05HTPBσmεb10.704mmol/gHTPB-21.370mmol/gHTPB-11.22HTPB伸长率也有所提高。扩链剂用量对聚氨酯弹性体力学性能的影响调整聚氨酯弹性体的力学性能是聚氨酯工业中的一种常用的方法[12]。DEGIPDI弹性体构造，从而影响弹性体的性能[3]R1.1DEGHTPB-IPDIDEG分别占总羟基的30%、40%、50%、60%、67%时，样品标号分别为1＃、2＃、3＃、4＃、5＃。DEG22DEGDEG用，增大拉伸强度；另一方面，DEG作用下产生诱导结晶现象[13](试样拉伸过程中发白)，有利于断裂伸长率的提高。但是，随着DEG含量的进一步提高，硬段含量太高，在软段中分布的均匀性下降，过多的硬段也阻碍了大分子间的链段运动，使聚氨酯弹性体发硬发脆，导致断裂伸长率下降。47.60MPa540.21%。固化参数对聚氨酯弹性体力学性能的影响RRRIPDIIPDIRDEG50%，转变固化参数，R33RIPDI长率减小。HTPB34tanδ34。1Hz－50.01℃，硬段的玻璃化转3tanδ所需温度更高。HTPBDBTDL0.0045h，满足加工性的要求。R1.1DEG60%时，力学性能较7.60MPa540.21%。HTPBPBX意义。【相关文献】BAICY，ZHANGXY，DAIJB，etal.WaterresistanceofthemembranesforUVcurablewaterbornepolyurethanedispersions[J].ProcessonOrganicCoatings，2023，59(4):331-336.全一武，陈庆民.聚丁二烯聚氨酯(脲)[J].高分子通报，2023(1):59-62，70QUANYW，CHENQM.Advanceinthestudiesonpolyurethane(UREA)containingpolybutadiene[J].PolymerBulletin，2023(1):59-62，70.HTPB[D].太原:中北大学，2023.CHENHG.StudyonpreparationandpropertiesofroomtemperaturecuringadhesiveforcastingHTPBelastomers[D].Taiyuan:NorthUniversityofChina，2023.宋伟冬.起爆规律网络用挤注型传爆药争论[D]:太原:中北大学，2023SONGWD.Studyonthesqueezingboosterexplosiveusedintheinitiatinglogicnetwork[D].Taiyuan:NorthUniversityofChina，2023.吴凯，刘玉存，刘仕瑞.PBX[J].山西化工，2023，32(2):36-39.WUexplosives[J].ShanxiChemicalIndustry2023，32(2)36-39.赵娟，徐洪涛，封雪松.黏结剂相对分子质量对浇注PBX固化应力的影响[J].爆破器材，2023，45(2):6-10.ZHAOJ，XUHT，FENGXS.Effectsofbinderwithdifferentrelativemolecularstressesofcastingpolymerbondedexplosives[J].ExplosiveMaterials，2023，45(2):6-10.陈春燕，王晓峰，李巍，等.热固型浇注PBX力学行为的影响因素探讨[J].爆破器材，2023，43(5):6-10.CHENCY，WANGXF，LIW，etal.Influencefactorsofthemechanicalbehaviorofthermosetcastingplasticbondedexplosives[J].ExplosiveMaterials，2023，43(5):6-10.陈春燕，王晓峰，高立龙，等.不同分子量HTPBTDI[J].含能材料，2023，21(6):771-776.CHENCY，WANGXF，GAOLL，etal.EffectofHTPBwithdifferentmolecularweightsoncuringkineticsofHTPB/TDIsystem[J].ChineseJournalofEnergeticMaterials，2023，21(6):771-776.HTPB-IPDI[J].现代化工，2023，31(z1):215-217.CHANGSJ，YANGXQ，ZHAOLK.CatalysiseffectoncuringcatalysisofHTPB-IPDIbindersystem[J].ModernChemicalIndustry，2023，31(z1):215-217.美国材料与试验协会.用硬度计测定橡胶硬度的试验方法:D2023—05(2023)[S].美国:美国材料与试验协会，2023.ASTM.Standardtestmethodforrubberpropertydurometerhardness:D2023—05(2023)[S].USAASTM，2023.徐宏，任祥忠，刘剑洪，等.HTPB型聚氨酯的力学性能及其微相分别构造[J].工程塑料应用，2023，28(4):26-28.XUH，RENXZ，LIUJH，etal.ThemechanicalproperitiesandthemicrophaseseparationstructureofHTPBpolyurethanes[J].EngineeringPlasticsApplication，2023，28(4):26-28.陈韩根，王香梅，张晓丽，等.HTPB-异氰酸酯体系固化影响因素的争论进展[J].化学推动剂与高分子材料，2023，11(4):49-53.CHENHG，WANGXM，ZHANGXL，etal.ResearchprogressincuringinfluencefactorsofHTPB-isocyana