一种常温固化粘合剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种常温固化粘合剂及其制备方法和应用，其制备方法包括：1）含不饱和双键的高分子原料溶解于CH

【技术实现步骤摘要】
一种常温固化粘合剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及固体火箭发动机推进剂领域，具体涉及一种常温固化粘合剂及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，随着商业航天领域的快速发展，推进剂的低成本制造技术成为未来固体推进剂发展的主要方向之一。为了满足商业航天对于低成本固体推进剂的需求，大幅度降低推进剂用原材料成本(如粘合剂、氧化剂、炸药等)和制造成本(如加工工艺成本、固化工艺成本等)是解决低成本制造问题的主要途径。目前，固体推进剂用粘合剂主要为端羟基聚丁二烯(HTPB)、端羧基聚异丁烯(CTPIB)、端羧基聚丁二烯(CTPB)、端羟基聚丁二烯丙烯腈(HTBN)、端羟基聚醚(HTPE)和端羟基叠氮聚醚(GAP、AMMO、BAMO及其与THF的共聚物等)类粘合剂，制备成本较高，且属于异氰酸酯固化粘合剂体系，存在固化温度高(一般为50℃～70℃)、固化不安定因素多和硫化降温易产生热应力等问题，降低了固体发动机的安全性和可靠性，直接导致推进剂制造成本增加。
技术实现思路
本专利技术提供一种常温固化粘合剂及其制备方法和应用，解决粘合剂成本高，固化温度高的问题，本专利技术制备方法简单、易于工程化制备，降低推进剂的固化温度，提升固体推进剂制造的安全性和可靠性，并且从整体上降低固体推进剂的制造成本。为了解决上述技术问题，根据本专利技术的一方面，提供了一种常温固化粘合剂，所述的固体火箭发动机用常温固化粘合剂具有如通式(1)所示的结构：其中，m＞0，n＝0，R3＝-H，数均分子量Mn＝0.3～0.75万，分子量分布为1.5～2.8；丁二烯的含量100wt.％。或者m＞0，n＝0，R3＝-CH3，数均分子量Mn＝0.40～0.80万，分子量分布为1.5～2.6；异戊二烯的含量100wt.％。或者m＞0，n＞0，R1＝-CH3，R2＝-CH3，R3＝-CH3，数均分子量Mn＝0.50～0.90万，分子量分布为1.5～2.8；异戊二烯的含量5wt.％～20wt.％，异丁烯的含量为80wt.％～95wt.％。或者m＞0，n＞0，R1＝-H，R2＝-CN，R3＝-CH3，数均分子量Mn＝0.50～6万，分子量分布为1.45～2.5，丁二烯的含量50wt.％～75wt.％，丙烯腈的含量为25wt.％～50wt.％。根据本专利技术另一方面，本专利技术提供一种常温固化粘合剂的制备方法，本专利技术基于氧化裂解法使含碳碳不饱和双键的高分子原材料(商品化橡胶类原材料)定向断裂为低分子量的原材料，制备机理如下：更为具体的制备方法主要包括如下步骤：1)含不饱和双键的高分子原料溶解于CH2Cl2中，加热回流搅拌溶解5h～15h，逐滴滴加的溶于二氯甲烷的H5IO6溶液，35～45℃条件下反应6～8h，反应完毕后加入0.3～0.5mol/L的NaOH的水溶液中和洗涤，取上层清液浓缩，烘干；2)用CHCl3溶解步骤1)中产品，真空置换氮气3～5次，然后将用无水乙醇溶解的NaBH4逐滴加入到上述溶液中，55～60℃条件下持续搅拌反应18～24h，然后加冰水终止反应，去离子水萃取，浓缩干燥，得到所述的常温固化粘合剂。进一步地，所述步骤1)中不饱和双键的高分子原料包括聚丁二烯、丁基橡胶、异戊橡胶或丁腈橡胶。根据本专利技术另一方面，本专利技术提供一种常温固化粘合剂的应用，所述常温固化粘合剂与腈氧类固化剂在20℃～35℃固化，应用于固体火箭发动机推进剂。其固化机理是腈氧基团与含不饱和双键类的粘合剂发生1,3-偶极环加成反应生成五元杂环而进行固化交联，固化温度较低，一般为20℃～35℃，固化过程无其他小分子生成，对环境湿度不敏感。固化机理如下：本专利技术所提供的常温固化粘合剂，一方面原材料易得，制备方法简单、粘合剂制备成本较低，易于工程化制备；另一方面可以常温固化，固化温度为20℃～35℃，提升推进剂制造过程的安全性和可靠性，降低推进剂的制造成本。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明：下面结合实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部所得实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：称取100g聚丁二烯橡胶[门尼粘度(ML1+4，100℃)35]，于1000mL三口烧瓶中配制10wt.％的二氯甲烷溶液，机械搅拌转速250r/min，回流条件下，溶解12h，降至室温，逐滴滴加25g20wt.％的二氯甲烷的H5IO6溶液，40℃条件下搅拌反应7h，反应完毕后加入300mL0.5mol/L的NaOH的水溶液中和洗涤2次，取上层清液浓缩，烘干。用CHCl3溶解上步50g产品，真空置换氮气4次，然后将用无水乙醇溶解的10gNaBH4逐滴加入到上述溶液中，60℃条件下持续搅拌反应18h，然后加冰水终止反应，去离子水萃取，浓缩干燥的最终产品，分析测试表征。表1粘合剂数据对比测试项目原材料粘合剂数均分子量Mn438504560重均分子量Mw1189007890多分散指数D2.711.73实施例2称取100g异戊橡胶[门尼粘度(ML1+4，100℃)45]，于1000mL三口烧瓶中配制10wt.％的二氯甲烷溶液，机械搅拌转速200r/min，回流条件下，溶解15h，降至室温，逐滴滴加30g20wt.％的二氯甲烷的H5IO6溶液，40℃条件下搅拌反应7h，反应完毕后加入500mL0.5mol/L的NaOH的水溶液中和洗涤2次，取上层清液浓缩，烘干。用CHCl3溶解上步50g产品，真空置换氮气5次，然后将用无水乙醇溶解的12gNaBH4逐滴加入到上述溶液中，55℃条件下持续搅拌反应20h，然后加冰水终止反应，去离子水萃取，浓缩干燥的最终产品，分析测试表征。表2粘合剂数据对比测试项目原材料粘合剂数均分子量Mn746503840重均分子量Mw1894006590多分散指数D2.531.72实施例3称取100g丁基橡胶[门尼粘度(ML1+4，100℃)30]，于1000mL三口烧瓶中配制15wt.％的二氯甲烷溶液，机械搅拌转速200r/min，回流条件下，溶解15h，降至室温，逐滴滴加18g20wt.％的二氯甲烷的H5IO6溶液，45℃条件下搅拌反应6h，反应完毕后加入200mL0.5mol/L的NaOH的水溶液中和洗涤2次，取上层清液浓缩，烘干。用CHCl3溶解上步50g产品，真空置换氮气3次，然后将用无水乙醇溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种常温固化粘合剂，其特征在于，所述的常温固化粘合剂具有如通式(1)所示的结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种常温固化粘合剂，其特征在于，所述的常温固化粘合剂具有如通式(1)所示的结构：



其中，m＞0，n＝0，R3＝-H，数均分子量Mn＝0.3～0.75万，分子量分布为1.5～2.8；
或者m＞0，n＝0，R3＝-CH3，数均分子量Mn＝0.40～0.80万，分子量分布为1.5～2.6；
或者m＞0，n＞0，R1＝-CH3，R2＝-CH3，R3＝-CH3，数均分子量Mn＝0.50～0.90万，分子量分布为1.5～2.8；
或者m＞0，n＞0，R1＝-H，R2＝-CN，R3＝-CH3，数均分子量Mn＝0.50～6万，分子量分布为1.45～2.5。


2.一种如权利要求1所述的常温固化粘合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)含不饱和双键的高分子原料溶解于CH2Cl2中...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宏，暴利军，吴勇，郝平，刘善友，于凤林，姚强，
申请(专利权)人：内蒙合成化工研究所，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15