端叠氮基环氧乙烷—四氢呋喃共聚醚制备工艺及其弹性体性能研究

【摘要】：粘合剂是将推进剂的不同组分粘合在一起,因此粘合剂性能的好坏将直接决定推进剂的性能优劣。叠氮类含能粘合剂由于具有能量高、放热量大、分解不耗氧等优势,具有很大的发展前景。以聚醚等多元醇与异氰酸酯固化的的聚氨酯粘合剂,由于异氰酸酯与水生成二氧化碳,导致交联网络结构不完整。以叠氮化物和端炔化合物为代表的点击化学,具有操作简单、对水不敏感。选择性高、产率高等优点,制备的弹性体具有良好的力学性能。(1)本文以端羟基环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(PET)为反应底物,先与二氯亚砜进行氯代反应,再与叠氮钠反应得到端叠氮环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(ATPET),并通过改变浓度、摩尔比、反应温度、反应时间等反应条件优化氯代反应和叠氮反应的条件,找到适宜的合成条件。通过红外和核磁检测表明,叠氮基已经完全取代端羟基;GPC测试表明,反应前后分子量及分子量分布几乎不变,且没有发生断链等副反应;元素分析表明N含量和理论值很接近。测试结果表明得到了得到了目标产物ATPET。粘度测试表明PET和ATPET均是假塑性流体,且由于PET含有氢键,粘度较ATPET高。将ATPET进行密封保存,每隔一个月进行元素分析和核磁碳谱跟踪测试,结果表明,ATPET很稳定,不发生任何形式的分解,具有很好的储存性能。(2)以氢化钠为强碱,通过季戊四醇丙炔醚化反应制备得到了四(2-丙炔氧基甲基)甲烷(TPOM)。核磁和红外表明,羟基已经被完全炔基化,HPLC-MS测定TPOM纯度为97.14%。室温条件下,有机物TPOM聚集态是一种晶体结构;其起始热分解温度为168℃,热分解是三阶段逐步裂解的过程。(3)以多官能度的炔基化合物为固化剂,研究了R值、官能度对ATPET点击化学弹性体力学性能的影响。以三炔丙基胺(f=3)为固化剂,制备不同R值的聚三唑弹性体。结果表明:随着R值的增加,弹性体的拉伸强度和弹性模量先增后减,断裂延伸率先减后增,弹性体的力学性能和R值是抛物线的关系,且都在R=1.0时达到最值。溶胀实验表明,在R=1.0时,网络结构最完整,此时具有最大的交联密度和最小的表观分子量。DMA测试表明在R=1.0时,具有最小的损耗因数tanδ;TG测试表明,聚三唑弹性体的失重来自于聚醚链,而不是三唑基团。以TPOM为(f=4)为固化剂,ATPET为粘合剂,制备不同R值的弹性体,在R=1.1时断裂延伸率最低,拉伸强度和弹性模量最高。溶胀实验表明,在R=1.1时,网络结构最完整。 【关键词】：端叠氮环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚 四(2-丙炔氧基甲基)甲烷 点击化学 聚三唑弹性体 力学性能 网络结构
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ430.7
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 聚氨酯粘合剂11-12
• 1.2 叠氮类聚醚粘合剂12-15
• 1.2.1 热固性聚醚粘合剂12-13
• 1.2.2 热塑性聚醚粘合剂13-15
• 1.3 点击化学粘合剂15-22
• 1.3.1 点击化学概述15
• 1.3.2 点击化学类型15-21
• 1.3.3 点击化学在弹性体中应用21-22
• 1.4 本课题研究思路及意义22-24
• 第2章 端叠氮基聚醚合成24-46
• 2.1 ClPET合成25-36
• 2.1.1 实验部分25-26
• 2.1.2 结果与讨论26-35
• 2.1.3 小结35-36
• 2.2 ATPET合成36-42
• 2.2.1 实验部分36-37
• 2.2.2 结果与讨论37-42
• 2.2.3 小结42
• 2.3 ATPET储存性能42-44
• 2.3.1 实验部分42-43
• 2.3.2 结果与讨论43-44
• 2.3.3 小结44
• 2.4 本章小结44-46
• 第3章 点击化学三官能度交联弹性体制备及性能46-55
• 3.1 实验部分47-48
• 3.1.1 主要原料47
• 3.1.2 主要仪器47
• 3.1.3 弹性体制备47-48
• 3.1.4 溶胀实验48
• 3.1.5 表征方法48
• 3.2 结果与讨论48-54
• 3.2.1 力学性能48-51
• 3.2.2 阻尼性能51-52
• 3.2.3 网络结构52-53
• 3.2.4 热性能53-54
• 3.3 本章小结54-55
• 第4章 点击化学四官能度交联弹性体制备及性能55-67
• 4.1 四-(2-丙炔氧甲基)甲烷(TPOM)合成56-61
• 4.1.1 实验部分56-57
• 4.1.2 结果与讨论57-61
• 4.1.3 小结61
• 4.2 四官能度交联弹性体制备及性能61-65
• 4.2.1 实验部分61-62
• 4.2.2 结果与讨论62-65
• 4.2.3 小结65
• 4.3 本章小结65-67
• 结论67-69
• 参考文献69-77
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单77-78
• 致谢78

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