一种固体推进剂的自修复含能粘结剂、其制备及使用方法技术

本发明专利技术提供了一种固体推进剂的自修复含能粘结剂、其制备及使用方法。所述自修复含能粘结剂由聚多巴胺甲基丙烯酰胺或聚多巴胺丙烯酰胺与不具有自修复性能的含能粘结剂按照质量比为1：8.6

【技术实现步骤摘要】
一种固体推进剂的自修复含能粘结剂、其制备及使用方法


[0001]本专利技术涉及固体推进剂的粘接剂领域，具体涉及一种固体推进剂的自修复含能粘结剂、其制备及使用方法。

技术介绍

[0002]固体推进剂是火箭、导弹等武器装备的动力源，其性能的优劣直接决定了这些武器装备的实战效果。随着现代火箭、导弹技术的发展，对于固体推进剂各项性能的要求也越来越高，因此提高固体推进剂的能量及其他性能是固体推进剂的发展方向。
[0003]固体推进剂主要由粘结剂、氧化剂和高性能燃料三部分组成，其中粘结剂占整个推进剂配方的10wt％左右，在固体推进剂中充当着基体和骨架，而其他组分则作为分散相均匀地分散在粘结剂中。因此，要想获得高性能固体推进剂必须使用含能粘结剂。
[0004]粘结剂在固体推进剂中起到承载、粘结其他固体填料以及作为燃料为推进剂提供能量的作用，其性能直接影响着固体推进剂的综合性能。因此粘合剂往往需要具有高能量、低粘度、低玻璃化转变温度，以及良好的力学性能、抗老化性能。在固体推进剂的生产、运输、储存过程中，会不可避免的受到拉伸、压缩、剪切等多种应力作用以及热、化学等外界因素的影响，使粘结剂内部的药柱中产生难以观测到的微裂纹，微裂纹会在这些外界因素的作用下进一步发展成为宏观可见的裂缝，最终导致推进剂内部结构的破坏。微裂纹的形成不仅会降低固体推进剂的力学性能，同时也会危害运输、储存时的安全性能。因此如果能向含能粘结剂中引入可以实现材料自修复的基团或结构，使粘结剂在产生微裂纹时将其修复，从而避免由微裂纹导致的力学、安全性能的下降，对于提高含能粘结剂的使用寿命具有重要的意义。
[0005]由于含能粘结剂具有温度敏感性，因此当前许多自修复含能粘结剂都是利用温度引发自修复(如向粘结剂中引入二硫键或利用双烯合成反应(即DA反应)自修复)。但是目前的自修复含能粘结剂在提高粘结剂自修复性能的同时往往会使其力学性能降低。例如梁楚尧等合成了端呋喃甲酯基聚丁二烯(FTPB)和N,N'
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间苯撑双马来酰亚胺(PDMI)的粘合剂体系，利用DA反应实现了粘结剂的自修复。虽然粘合剂具有良好的自修复能力，但由于体系的交联密度不够高，以及DA反应的产物无法形成氢键，因此粘结剂的力学强度不够高。又如菅晓霞等利用含有二硫键的双(2
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羟乙基)二硫醚(HEDS)扩链剂合成了具有聚氨酯结构的聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基自修复粘结剂，虽然粘结剂具有良好的自修复性能，但由于二硫键强度较低，容易拉伸断裂，并且粘结剂中脂肪族软段的含量很高(90％以上)，因此粘结剂的力学性能较低。另一方面，考虑到安全因素，引发自修复的温度一般都要低于60℃，然而目前很多自修复材料的加热温度在60℃以上，并且自修复时间需要1h以上，无法满足要求。此外，由于固体推进剂对于含能粘结剂选择条件苛刻，因此引入自修复基团对于粘结剂的力学性能、能量性能、与其他组分的相容性的影响还需要进一步探索。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提出一种固体推进剂的自修复含能粘结剂、其制备及使用方法，以解决含能粘结剂缺乏自修复能力的缺点，使含能粘结剂能够通过在60℃以下加热0.5
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1小时，实现受损部位的自修复，从而延长粘结剂的使用寿命。
[0007]本专利技术第一方面提出的一种固体推进剂的自修复含能粘结剂，其特征在于，由聚多巴胺甲基丙烯酰胺(PDMA)或聚多巴胺丙烯酰胺(PDA)与不具有自修复性能的含能粘结剂按照质量比为1：8.6
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1：50混合得到。
[0008]本专利技术第二方面提出的一种固体推进剂的自修复含能粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009]1)按照以下质量份数称取各原料：
[0010][0011]其中，所述单体为多巴胺丙烯酰胺或多巴胺甲基丙烯酰胺；所述引发剂选用偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈和过氧化苯甲酰中的任一种或多种的混合物；所述溶剂为沸点高于120℃的极性溶剂；所述含能粘接剂为不具有自修复性能的含能粘接剂；
[0012]2)将步骤1)称取的所有原料搅拌混合均匀，在惰性气体保护下进行自由基聚合反应，反应温度为60
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80℃，反应时间为24
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36小时，得到不具有自修复性能的含能粘结剂与聚巴胺丙烯酰胺或聚多巴胺甲基丙烯酰胺的共混物溶液；
[0013]3)将步骤2)得到的共混物溶液在惰性气体环境和55
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65℃下干燥36
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48小时，得到自修复含能粘结剂和聚多巴胺丙烯酰胺或聚多巴胺甲基丙烯酰胺的共混材料；其中，聚多巴胺丙烯酰胺或聚多巴胺甲基丙烯酰胺为分散相，含能粘结剂为连续相。
[0014]本专利技术第三方面提出的一种固体推进剂的自修复含能粘结剂的使用方法，其特征在于，将因外界作用产生微裂纹的上述自修复含能粘结剂，在50
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60℃加热0.5～1小时，使自修复含能粘结剂内的微裂纹逐渐消失。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点及有益效果：
[0016]1、本专利技术的自修复含能粘结剂，以含能粘结剂为连续相，以含有多巴胺结构的聚合物修复剂为分散相，通过在断裂面上形成的多重双齿氢键、π
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π堆叠等非共价相互作用，从而获得具有高修复效率的自修复含能粘结剂。
[0017]2、本专利技术的自修复含能粘结剂中，含多巴胺结构的聚合物还可以通过氢键等多种相互作用与粘结剂本体紧密结合，提高了材料的力学强度。
[0018]3、本专利技术的自修复含能粘结剂的修复方法，是通过60℃以下加热0.5
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1小时，在微裂纹的界面上形成多重双齿氢键和π
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π堆叠，促进分子链运动，使材料产生的微裂纹逐渐消失，从而实现含能粘结剂的自修复，其自修复效率较高，可以更好的恢复材料的性能并延长使用寿命。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]本专利技术提出的一种固体推进剂的自修复含能粘结剂，由聚多巴胺甲基丙烯酰胺(PDMA)或聚多巴胺丙烯酰胺(PDA)与不具有自修复性能的含能粘结剂按照质量比为1：8.6
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1：50混合得到。不具有自修复性能的含能粘结剂通过PDMA及PDA分子结构中含有的儿茶酚基团来实现自修复。
[0021]本专利技术第二方面提出了上述自修复含能粘结剂的制备方法，具体包括以下步骤：
[0022]1)按照以下质量份数称取各原料：
[0023][0024]其中，所述单体为多巴胺丙烯酰胺(DA)或多巴胺甲基丙烯酰胺(DMA)；所述引发剂选用偶氮二异丁腈(AIBN本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体推进剂的自修复含能粘结剂，其特征在于，由聚多巴胺甲基丙烯酰胺或聚多巴胺丙烯酰胺与不具有自修复性能的含能粘结剂按照质量比为1：8.6
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1：50混合得到。2.一种固体推进剂的自修复含能粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按照以下质量份数称取各原料：其中，所述单体为多巴胺丙烯酰胺或多巴胺甲基丙烯酰胺；所述引发剂选用偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈和过氧化苯甲酰中的任一种或多种的混合物；所述溶剂为沸点高于120℃的极性溶剂；所述含能粘接剂为不具有自修复性能的含能粘接剂；2)将步骤1)称取的所有原料搅拌混合均匀，在惰性气体保护下进行自由基聚合反应，反应温度为60
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80℃，反应时间为24
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36小时，得到不具有自修复性能的含能粘结剂与聚巴胺丙烯酰胺或聚多巴胺甲基丙烯酰胺的共混物溶液；3)将步骤2)得到的共混物溶液在惰性气体环境和55
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65℃下干燥36
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄继军，杨皓瑜，蒋亚强，暴利军，林宏，李大鹏，
申请(专利权)人：内蒙合成化工研究所，
类型：发明
国别省市：