一种用于固体药包覆的室温固化聚氨酯组合料的合成方法是由预先脱水的聚醚多元醇或聚酯多元醇和二异氰酸酯反应合成端异氰酸酯基的预聚体，然后将改性填料粉剂加入，并用高速搅拌机混合均匀，备用；由预先脱水的聚醚多元醇或聚酯多元醇，小分子扩链剂，催化剂，改性填料在高速搅拌机混合反应，反应后备用；将两备用组分混合、浇注、固化、成型、后硫化。本发明专利技术具有阻燃性好、耐热性好、耐烧蚀性好的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种用于固体药包覆材料的聚氨酯组合料的合成方法。
技术介绍
推进剂的性能一定程度上也取决于包覆体系。由于包覆层具有粘接推进剂与绝热层、限制燃烧面以及力学上的弹性，吸收部分振动能的作用。因此，作为固体药包覆体系应满足以下的要求①在化学意义上同推进剂相容，不引起推进剂的降解；②对硝化甘油的吸收应尽可能小，且物理性能不受硝化甘油吸收的影响包覆层的力学性能和物理性能要尽可能接近推进剂，以减小两者的膨胀差，以及低密度、高软化点和低的挥发物含量。 最早应用于推进剂的包覆体系是20世纪40年代中期美国发动机的十字形装药，采用醋酸纤维素局部粘贴的方法获得了抑制燃烧面的效果，同时提高了能量利用率。由于醋酸纤维素对硝化甘油的强吸收，逐渐被乙基纤维素所代替，随着推进剂能量水平的提高，燃速等指标的发展，逐渐出现了一系列新的品种。现在常用作推进剂的包覆材料主要有环氧树脂、不饱和聚酯，硅橡胶，三元乙丙橡胶，聚氨酯弹性体等。环氧树脂具有粘结性高，收缩率低(收缩率小于2 )，耐热性好和化学惰性等优点，因此理论上可以作为推进剂的包覆材料。但常用的环氧树脂脆性大，韧性不足，难以满足包覆层的需要。因此，如何提高环氧树脂的韧性(延伸率)就成为环氧包覆材料发展的关键所在。不饱和聚酯材料具有强度高、透明，能在常温环境下固化且固化过程中无副产物，与双基、改性双基推进剂粘接可靠，包覆工艺简单且价格低廉等优点在双基推进剂的包覆中得到了广泛应用。但由于不饱和聚酯材料的烧蚀率比较大(线烧蚀率一般在0. 65mm/S左右)，因此在能量较高的推进剂包覆中的应用受到限制. 硅橡胶是近年来国内外正在研究和应用的一种十分重要的推进剂包覆材料，它以其优异的热稳定性和耐高低温性能，良好的耐侯性、抗臭氧性及抗溶剂性，以及很强的抗硝化甘油迁移能力和热解少烟性，而成为一种较为理想的包覆材料。但新型推进剂与硅橡胶之间粘接十分困难，且拉伸强度和撕裂强度低等问题严重影响其在固体推进剂包覆层中的应用。三元乙丙橡胶同硅橡胶类似具有非常好的延伸性和很强的耐寒、耐热、耐臭氧、耐化学腐蚀能力。但同样存在与推进剂粘接性能差的问题。聚氨酯是大分子主链上含有重复的氨基甲酸酯基团的强极性聚合物，由异氰酸酯和端羟基化合物通过逐步加成聚合反应而制成，其优点在于(I)聚氨酯大分子主链上带有强极性的氨基甲酸酯基和化学活泼性的异氰酸酯基，后者能和硝化棉中未被硝化的羟基发生化学反应使包覆层和推进剂药柱之间形成强的化学键无需衬层即可得到良好的粘接，(2)聚氨酯弹性体强度较好，其低温力学性能优良，(3)聚氨酯是由软、硬段组成的嵌段共聚物，其中聚醚或聚酯为软段，多异氰酸酯或其与小分子扩链剂为硬段，通过调整软、硬段结构及比例，可制得不同性能的聚氨酯材料，(4)聚氨酯可室温固化，也可加热固化，且固化时无小分子副产物生成，固化工艺简便易行，(5)所用原材料价廉易得。但通用的聚氨酯(PU)由于高温熔融流淌，以及烧蚀性能差而无法以纯树脂形式作为固体推进剂的绝热包覆材料。德国的Edward在70年代初期研制了一种聚氨酯包覆层，他在包覆体系中加入大量粉状草酸铵，并加入磷酸三(二氯丙基)酯作为阻燃剂，此包覆层在-40 60°C温度循环内稳定不开裂，能有效抑制装药的不规则燃烧，进入80年代后，各国对聚氨酯包覆层的研究都很活跃，德国专利和美国专利均报道了聚ε-己内酯和聚四氢呋喃醚二醇应用于聚氨酯包覆层的研究情况。国内甘孝贤等对提高聚氨酯弹性体自身的阻燃性、耐热耐烧蚀性进行了探索性研究，他们采用一系列改性二异氰酸酯与碳氮杂环氯化聚醚多元醇组成粘合体系进行研究， 并测试了氧乙炔线性烧蚀率。研究表明，聚多苯多异氰酸酯型(PAPI)聚氨酯可形成高度交联的网络结构，虽然耐热性改善，但由于交联密度过高，即使在室温下也很脆，没有使用价值。 总之，当前国内外聚氨酯包覆层主要用作可燃或缓燃包覆层，且工艺已趋于成熟。 但是聚氨酯弹性体作为耐烧蚀的包覆层还未见报道。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种具有阻燃性好、耐热性好、耐烧蚀性好的用于固体药包覆材料的聚氨酯弹性体组合料的合成方法。 本专利技术是利用适度支化的多元醇原料以及较高的异氰酸酯指数配比，提高交联密度，改善基体性能。同时，通过添加无机、有机填料进行改性达到专利技术目的。本专利技术分为三个步骤第一步、预聚体B组分的合成由预先脱水的聚醚多元醇或聚酯多元醇和二异氰酸酯反应合成端异氰酸酯基的预聚体，然后将改性填料粉剂加入，并用高速搅拌机混合均匀，备用；第二步、扩链剂A组分的配制由预先脱水的聚醚(或聚酯)多元醇，小分子扩链剂小分子二醇或二胺，催化剂，改性填料在高速搅拌机混合反应，反应后备用；第三步、氨酯弹性体组合料制备将Α、B两组分混合、浇注、固化、成型、后硫化。第一步端异氰酸酯基预聚体的合成中，所用聚醚(或聚酯)多元醇中，聚醚二醇包括聚丙二醇醚(如PPG-210，PPG-220, PPG-400，PPG-4000)和聚四亚甲基醚二醇(如 PTMG-1000, PTMG-2000)，聚醚三醇包括聚丙三醇醚(如 PPG-3000，PPG-N330, PPG-330N) 等，聚酯二醇包括聚己二酸酯类(如聚己二酸乙二醇酯，聚己二酸丁二醇酯，聚己二酸乙二醇-丙二醇酯，聚己二酸乙二醇-丁二醇酯，聚己二酸己二醇酯，聚己二酸乙二醇-新戊二醇酯等)，以及聚ε-己内酯类、聚碳酸酯类等，所用多元醇可以是单一品种，也可以是几种不同品种和不同分子量的二醇或三醇混合。分子量范围为400 5000。优选分子量范围 1000 3000。该步反应所用的二异氰酸酯可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。芳香族的包括甲苯二异氰酸酯(TDI)，4，4’ -二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，对苯二异氰酸酯(Proi)， 1，5-萘二异氰酸酯(NDI)等；脂肪族的包括1，6_己二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯，4， 4’ -二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)等。优选TDI和MDI。该步反应所用的填料是成炭增强填料和发汗-冷却型填料组成，其重量比组成为成炭增强填料发汗-冷却型填料为20 - 80 80 - 20。成炭增强填料为石棉、玻璃、炭等纤维材料以及Al (0H)3、Si02、氧化锆、白云母等粉体材料。发汗-冷却型填料主要为高温易分解的化合物如草酸铵、磷酸二氢铵、苯甲酸铵、 聚磷酸铵、尿素、缩二脲、联二脲，三聚氰胺和琥珀酰亚胺等。优选的为Al (OH)3、白云母、联二脲，三聚氰胺等。填料的加入量占预聚体B重量百分比为20 50wt%，优选30 40wt%。聚醚多元醇或聚酯多元醇的脱水是将其升温至110 — 120°C，真空度为-O. 085 -O. 095MPa，抽真空脱水2 — 4小时，然后降温至50 — 70°C备用。聚醚多元醇或聚酯多元醇与二异氰酸酯其重量比组成为多元醇二异氰酸酯为 70 - 30 30 - 70，优选60 — 40 :40 — 60。反应温度控制在60 100°C，最好控制在70 90°C，应对反应液进行NCO%含量的测定，当NCO含量在9 18%，优选12 15%时，停止反应。第二步扩链剂组分(A组分)的配制。该步过程中所用聚醚多元醇或聚酯多元醇与第一 步预聚体合成所用多元醇相同。 在反应时加入聚醚多元醇或聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于固体药包覆的室温固化聚氨酯组合料的合成方法，其特征在于包括以下步骤：第一步、预聚体B组分的合成：由预先脱水的聚醚多元醇或聚酯多元醇和二异氰酸酯反应合成端异氰酸酯基的预聚体，然后将改性填料粉剂加入，并用高速搅拌机混合均匀，备用；第二步、扩链剂A组分的配制：由预先脱水的聚醚多元醇或聚酯多元醇，小分子扩链剂，催化剂，改性填料在高速搅拌机混合反应，反应后备用；第三步、氨酯弹性体组合料制备：将A、B两组分混合、浇注、固化、成型、后硫化。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵雨花，亢茂青，王军威，路晓娟，苗彩琴，古勇军，刘云志，王建丽，梁瑞红，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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