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传统的固体推进剂和PBX炸药组分中,使用的非含能聚合物在组分燃烧时,不会明显地增加组分的能量释放,不能满足高端武器设计和生产的要求。因此,近年来人们一直致力于含能粘合剂的研发。目前使用的含能粘合剂多为化学交联型,与化学交联的含能粘合剂相比,物理交联型,即含能热塑性弹性体具有可逆的固化过程和较低的熔融温度,易于实现PBX炸药的大批量连续化生产,可带来高性能PBX炸药研制和生产模式的变革,且在炸药退役时容易回收,有利于环境保护。因此开发新型的含能热塑性弹性体成为高性能固体推进剂和PBX炸药研究的重点方向之一。
本论文工作分为两个部分:第一部分为3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环(AMMO)和3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷(BAMO)的嵌段共聚物的合成与表征;第二部分为利用开环聚合和原子转移自由基聚合相结合合成叠氮缩水甘油醚与甲基丙烯酸叠氮乙酯的嵌段共聚物:
(1)分别以3-叠氮甲基-3-甲基氧丁环(AMMO)和3,3-双(叠氮甲基)环氧丁烷(BAMO)为单体,采用阳离子开环聚合合成出相应的端羟基均聚物PAMMO和PBAMO。然后选取合适分子量的PAMMO和PBAMO为原料,与异氰酸酯反应合成出聚氨酯预聚体,并利用丁二醇进行扩链,合成出软硬段含量不同的PAMMO与PBAMO的嵌段共聚物。拉伸试验结果表明,随着PBAMO段含量的增加,嵌段共聚物的强度增加,断裂伸长率降低。另外,DSC表征结果显示PAMMO与PBAMO的嵌段共聚物为热塑性弹性体。
(2)采用阳离子开环聚合合成端羟基聚环氧氯丙烷,并通过与溴代异丁酰溴的酯化反应得到原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂。利用该大分子引发剂引发甲基丙烯酸氯乙酯单体的ATRP聚合合成嵌段共聚物,最后通过叠氮取代反应,得到叠氮缩水甘油醚与甲基丙烯酸叠氮乙酯的含能嵌段共聚物。GPC检测表明,端溴聚环氧氯丙烷作为大分子引发剂能有效地引发甲基丙烯酸氯乙酯单体的ATRP聚合,得到设定结构的嵌段共聚物。FT-IR检测表明嵌段共聚物上的氯原子能够较容易被叠氮基团取代,此研究为含能热塑性弹性体的合成提供了一种新的方法。