【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新材料中固体推进剂，涉及一种含多重氢键的三唑固化材料及其制备方法，尤其涉及一种含多重氢键的三唑固化网络结构材料及其制备方法。
技术介绍
1、固体推进剂是一种能在没有外界氧化剂存在的情况下持续发生燃烧，并能产生大量高温气体或固体喷流的燃料，是各类固体发动机的动力源材料。在发动机的药柱装填过程中，固体推进剂需要承受多种应力应变，因此对固体推进剂的力学性能提出了高要求。粘合剂作为固体推进剂的弹性基体和骨架，将固体推进剂的其他组分，如含能固体颗粒、键合剂、烧蚀剂，以连续相分布的形式粘结在一起，是决定固体推进剂机械性能的关键组分。目前，推进剂粘合剂主要利用异氰酸酯作为固化剂与其他羟基封端的聚合物构建聚氨酯弹性网络，通过聚氨酯中微相分离的结构调控，来达到粘合剂网络的力学性能的优化。
2、但是，由于异氰酸酯对湿度的极度敏感，异氰酸酯固化反应中，容易出现副反应影响聚合物的网络结构，导致粘合剂网络的机械性能下降。同时，由于新型含能材料，如二硝酰胺铵(adn)等，具有易吸湿且化学活性高等特性，异氰酸酯与其的兼容性不够理想。因此，发展高力学性能、对环境湿度和填料水分不敏感的粘合剂固化体系，成为目前固体推进剂发展的技术需求。作为一种典型的点击化学，叠氮基和炔基之间的huisgen环加成反应，具有反应速率快、反应效率高、反应条件温和、无副产物等优点，在复合材料领域已被研究者所重视。叠氮基是一种高含能的基团，在与炔基形成三唑环之后并不会降低其含有的能量，应用三唑环构建含量的粘合剂弹性体网络是具有一定可行性的。但是由于缺少聚氨酯体系
3、为对三唑固化网络结构的机械性能进一步优化和提升，本专利技术拟将多重氢键引入到三唑固化体系中，以发展高拉伸强度和高韧性的推进剂粘合剂，同时避免了传统异氰酸酯固化对水敏感的问题。
4、氢键是自然界中普遍存在的一种化学键，单个氢键的强度较弱，是一种弱的相互作用力。氢键的相互作用力要大于范德华相互作用力，而远远小于共价相互作用力。根据两个结构单元形成氢键数目的多少，氢键可以划分为单重、二重、三重、四重氢键等。单重和二重氢键的强度相对较弱，作为物理交联点时无法形成强的三维交联网络，无法有效提高聚合物材料的机械性能。对此，本专利技术提出一种通过链间的多重氢键作用构筑高性能聚合物的方法，通过分子链间的物理交联，使聚合物具有高拉伸强度，而在变形过程中多重氢键可以发生动态的断裂与重组，使其具有较高的韧性。本专利技术在引入多重氢键提升三唑固化网络结构机械性能的同时，将传统的异氰酸酯固化方式转化为三唑固化，提高了固化反应的效率，缩短了固化反应的时间，简化了固化反应的条件，通过huisgen环加成反应生成的1，2，3-三唑环也保留有较高的能量，在推进剂粘合剂的应用方面具有良好潜力。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术为了解决上述三唑固化弹性体由于缺少聚氨酯体系之间的微相分离结构，叠氮基和炔基加成反应得到的三唑固化网络结构机械性能不能满足要求的问题，提供一种含多重氢键的三唑固化材料及其制备方法。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种含多重氢键的三唑固化材料，由含多重氢键结构的端炔基聚合物和叠氮化合物通过huisgen反应构建而成；以端羟基聚醚与二异氰酸酯首先进行预聚反应，进而加入多重氢键扩链剂进行扩链，最后进行端基的炔基化改性制备端炔基聚合物；通过在分子水平引入了多重氢键，多重氢键的构筑和叠加实现物理交联，所得弹性体力学性能优异，并且多重氢键能够动态地断裂和重组，达到弹性体力学性能增强的效果。
4、进一步，端羟基聚醚为四氢呋喃和环氧乙烷共聚醚、聚四氢呋喃以及聚乙二醇、聚丙二醇类端羟基聚醚的一种；二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯；多重氢键扩链剂为己二酸二酰肼。
5、一种含多重氢键的三唑固化材料的制备方法，包括如下步骤：
6、s1、含有多重氢键结构的端炔基聚合物的制备：将端羟基聚醚与二异氰酸酯反应得到异氰酸酯封端的预聚物，然后加入多重氢键扩链剂进行扩链，再进行端基的炔基化改性；
7、s2、叠氮化合物的制备：利用叠氮磷酸二苯酯和1，8-二氮杂二环-双环(5，4，0)-7-十一烯对羟基化合物的羟基进行叠氮化，得到叠氮化合物；
8、s3、含有多重氢键的三唑固化材料的制备：将步骤s1制备得到的含有多重氢键结构的端炔基聚合物和步骤s2制备得到的叠氮化合物溶于四氢呋喃中搅拌混匀，通过huisgen环加成反应交联，除去溶剂后固化，得到含有多重氢键的三唑固化材料。
9、进一步，步骤s1中端羟基聚醚为四氢呋喃和环氧乙烷共聚醚、聚四氢呋喃以及聚乙二醇、聚丙二醇类端羟基聚醚的一种；二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯；多重氢键扩链剂为己二酸二酰肼。
10、进一步，步骤s3中huisgen环加成反应在氯化亚铜催化下进行，反应条件为在氮气保护下室温避光反应。
11、进一步，步骤s1具体为：将端羟基聚醚与占端羟基聚醚/异氟尔酮二异氰酸酯混合物质量和0.1wt％的二月桂酸二丁基锡均匀混合后，滴加到与端羟基聚醚等羟基当量的异佛尔酮二异氰酸酯中，80℃条件下反应3h得到异氰酸酯封端的预聚物，然后加入己二酸二酰肼扩链，升温至80℃继续反应0.5h，后加入丙炔胺封端，继续反应0.5h，产物清洗后除去溶剂得到含多重氢键结构的端炔基聚合物。
12、进一步，步骤s1中反应全程在氮气保护下进行，反应的聚合物溶解在干燥后的四氢呋喃、甲苯或n,n-二甲基甲酰胺中再进行滴加。
13、进一步，步骤s1产物清洗过程为：二氯甲烷完全溶解产物后，用大量的饱和食盐水在分液漏斗中清洗多次，再用去离子水清洗一次，取上层有机层溶液用无水硫酸镁干燥。
14、进一步，步骤s2具体为：将羟基化合物和相当于羟基化合物1.2倍羟基当量的叠氮磷酸二苯酯充分溶解后，加入相当于羟基化合物1.2倍羟基当量的1，8-二氮杂二环-双环(5，4，0)-7-十一烯溶于二氯甲烷中，在室温下反应16h将羟基化合物的羟基进行活化，进而和过量的叠氮磷酸二苯酯反应制备叠氮化合物，利用旋蒸除去反应结束后的溶剂，将残留产物溶解在二氯甲烷中，用饱和食盐水清洗多次，取下层有机层溶液用无水硫酸镁干燥，产物清洗后除去溶剂得叠氮化合物。
15、进一步，步骤s2中羟基化合物为联苯二甲醇、苯二甲醇、5-甲基间苯二甲醇中的一种。
16、进一步，步骤s3具体为：将步骤s1制备的含多重氢键结构的端炔基聚合物与步骤s2制备的叠氮化合物溶解在四氢呋喃中搅拌混匀，加入氯化亚铜作催化剂，通过huisgen环加成反应交联，在氮气保护下避光搅拌反应24h，通过旋蒸仪除去溶剂，将混合物倒入聚四氟乙烯模具中固化成膜，得到含有多重氢键的三唑固化材料。
17、本专利技术的有益效果在于：
18、本专利技术所公开的一种含多重氢键的三唑固化材料，是一种具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含多重氢键的三唑固化材料，其特征在于，由含多重氢键结构的端炔基聚合物和叠氮化合物通过Huisgen反应构建而成；以端羟基聚醚与二异氰酸酯首先进行预聚反应，进而加入多重氢键扩链剂进行扩链，最后进行端基的炔基化改性制备端炔基聚合物；通过在分子水平引入了多重氢键，多重氢键的构筑和叠加实现物理交联，所得弹性体力学性能优异，并且多重氢键能够动态地断裂和重组，达到弹性体力学性能增强的效果。
2.如权利要求1所述的含多重氢键的三唑固化材料，其特征在于，端羟基聚醚为四氢呋喃和环氧乙烷共聚醚、聚四氢呋喃以及聚乙二醇、聚丙二醇类端羟基聚醚的一种；二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯；多重氢键扩链剂为己二酸二酰肼。
3.如权利要求1或2所述含多重氢键的三唑固化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.如权利要求3所述含多重氢键的三唑固化材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中端羟基聚醚为四氢呋喃和环氧乙烷共聚醚、聚四氢呋喃以及聚乙二醇、聚丙二醇类端羟基聚醚的一种；二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯；多重氢键扩链剂为己二酸二酰肼。
5.如权利要求4所述含
6.如权利要求5所述含多重氢键的三唑固化材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中反应全程在氮气保护下进行，反应的聚合物溶解在干燥后的四氢呋喃、甲苯或N,N-二甲基甲酰胺中再进行滴加。
7.如权利要求6所述含多重氢键的三唑固化材料的制备方法，其特征在于，步骤S1产物清洗过程为：二氯甲烷完全溶解产物后，用大量的饱和食盐水在分液漏斗中清洗多次，再用去离子水清洗一次，取上层有机层溶液用无水硫酸镁干燥。
8.如权利要求3所述含多重氢键的三唑固化材料的制备方法，其特征在于，步骤S2具体为：将羟基化合物和相当于羟基化合物1.2倍羟基当量的叠氮磷酸二苯酯充分溶解后，加入相当于羟基化合物1.2倍羟基当量的1，8-二氮杂二环-双环(5，4，0)-7-十一烯溶于二氯甲烷中，在室温下反应16h将羟基化合物的羟基进行活化，进而和过量的叠氮磷酸二苯酯反应制备叠氮化合物，利用旋蒸除去反应结束后的溶剂，将残留产物溶解在二氯甲烷中，用饱和食盐水清洗多次，取下层有机层溶液用无水硫酸镁干燥，产物清洗后除去溶剂得叠氮化合物。
9.如权利要求8所述含多重氢键的三唑固化材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中羟基化合物为联苯二甲醇、苯二甲醇、5-甲基间苯二甲醇中的一种。
10.如权利要求3所述含多重氢键的三唑固化材料的制备方法，其特征在于，将步骤S1制备的含多重氢键结构的端炔基聚合物与步骤S2制备的叠氮化合物溶解在四氢呋喃中搅拌混匀，加入氯化亚铜作催化剂，通过Huisgen环加成反应交联，在氮气保护下避光搅拌反应24h，通过旋蒸仪除去溶剂，将混合物倒入聚四氟乙烯模具中固化成膜，得到含有多重氢键的三唑固化材料。
...【技术特征摘要】
1.一种含多重氢键的三唑固化材料，其特征在于，由含多重氢键结构的端炔基聚合物和叠氮化合物通过huisgen反应构建而成；以端羟基聚醚与二异氰酸酯首先进行预聚反应，进而加入多重氢键扩链剂进行扩链，最后进行端基的炔基化改性制备端炔基聚合物；通过在分子水平引入了多重氢键，多重氢键的构筑和叠加实现物理交联，所得弹性体力学性能优异，并且多重氢键能够动态地断裂和重组，达到弹性体力学性能增强的效果。
2.如权利要求1所述的含多重氢键的三唑固化材料，其特征在于，端羟基聚醚为四氢呋喃和环氧乙烷共聚醚、聚四氢呋喃以及聚乙二醇、聚丙二醇类端羟基聚醚的一种；二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯；多重氢键扩链剂为己二酸二酰肼。
3.如权利要求1或2所述含多重氢键的三唑固化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.如权利要求3所述含多重氢键的三唑固化材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中端羟基聚醚为四氢呋喃和环氧乙烷共聚醚、聚四氢呋喃以及聚乙二醇、聚丙二醇类端羟基聚醚的一种；二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯；多重氢键扩链剂为己二酸二酰肼。
5.如权利要求4所述含多重氢键的三唑固化材料的制备方法，其特征在于，步骤s1具体为：将端羟基聚醚与占端羟基聚醚/异氟尔酮二异氰酸酯混合物质量和0.1wt％的二月桂酸二丁基锡均匀混合后，滴加到与端羟基聚醚等羟基当量的异佛尔酮二异氰酸酯中，80℃条件下反应3h得到异氰酸酯封端的预聚物，然后加入己二酸二酰肼扩链，升温至80℃继续反应0.5h，后加入丙炔胺封端，继续反应0.5h，产物清洗后除去溶剂得到含多重氢键结构的端炔基聚合物。
6.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄进，张圣达，甘霖，夏涛，
申请(专利权)人：碳衡重庆生物质新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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