含能热塑性聚氨酯弹性体的合成与表征

《含能热塑性聚氨酯弹性体的合成与表征》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、含能热塑性聚氨酯弹性体的合成与表征张在娟2015年12月中图分类号：TJ55UDC分类号：661含能热塑性聚氨酯弹性体的合成与表征作者姓名张在娟学院名称材料学院指导教师罗运军教授答辩委员会主席范星河教授申请学位级别工学博士学科专业材料科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年12月31日SynthesisandCharacterizationofEnergeticThermoplasticPolyurethaneElastomersCandidateName：ZaijuanZhangSchoolorDepartment:MaterialScienceandEng

2、ineeringFacultyMentor:ProfessorYunjunLuoChair,ThesisCommittee：ProfessorXingheFanDegreeApplied:DoctorofPhilosophyMajor：MaterialScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：December31,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不

3、包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学博士学位论文摘要本论文利用三种常见的含能预聚物聚叠氮缩水甘油醚（GAP）、3,3-双叠氮甲基环氧丁烷-四氢呋喃共聚醚（PBT）和聚缩水甘油醚硝酸酯（PGN）为含能软段，分别制备了三大类含能热塑性聚氨酯弹性体（ETPUE）。对三类ETPUE，均分别使用普通的小分子二元醇扩链剂和含有键合基团的小分子二元醇扩链剂进行扩链，并利用GPC、FTIR、DSC、力

4、学性能测试和表面性能测试等对其性能进行系统的表征，进而优选出具有较好应用前景的ETPUE。首先，以GAP为聚醚软段，分别单独使用普通小分子二元醇扩链剂1,4-丁二醇（BDO）和两种含有键合基团的小分子二元醇扩链剂（二羟甲基丙二酸二乙酯DBM和氰乙基二乙醇胺CBA）合成了GAP基ETPUE。通过接触角法对三种ETPUE的表面性能进行测试，并计算了ETPUE与固体填料RDX的粘附功，分析结果表明当硬段含量相同时，DBM和CBA合成的ETPUE与RDX的粘附功要优于传统的BDO扩链的ETPUE，说明使用DBM和CBA为扩链剂合成的ETPUE具有键合功能。但由于DBM和CBA具有庞大

5、侧链，合成ETPUE的力学性能欠佳，为了合成既具有良好力学性能，又具有良好键合功能的ETPUE，分别使用混合二元醇扩链剂（不同质量比的DBM/BDO和不同质量比的CBA/BDO），合成了GAP基ETPUE。测试发现，随混合扩链剂中DBM或CBA比例的增加，硬段不易聚集，力学性能降低；但同时键合基团含量增加，与RDX的相互作用增强。而推进剂的力学性能同时受弹性体本身力学性能和弹性体与固体填料之间粘附作用的影响，为了考察混合扩链的ETPUE在推进剂中的应用性能，优选出混合扩链剂的最佳混合比例，利用熔融共混法制备了ETPUE与RDX的模拟推进剂（ETPUE/RDX），并测试了其力学

6、性能。测试结果表明，与使用DBM合成的ETPUE相比，使用CBA的ETPUE的生成焓更高，更利于提高推进剂的能量，且与RDX的相互作用更强；当CBA占扩链剂比例为50%时，合成的弹性体GAP-CBA-BDO-50与固体填料的粘附作用强，制得的模拟推进剂的力学性能良好（σm=3.8MPa，εb=11.8%），没有脱湿，所以弹性体GAP-CBA-BDO-50有应用前景。其次，以PBT为聚醚软段，分别单独使用普通BDO扩链剂和含有键合基团的DBM和CBA扩链剂合成了PBT基ETPUE。对三种ETPUE的性能进行测试分析，结果表明以DBM和CBA为扩链剂合成的ETPUE与RDX的粘附

7、功要优于传统的BDOI北京理工大学博士学位论文扩链的ETPUE，说明使用DBM和CBA为扩链剂合成的ETPUE具有键合功能。分别使用混合二元醇扩链剂（DBM/BDO和CBA/BDO），合成了PBT基ETPUE。测试发现，混合扩链剂中DBM或CBA比例的增加对ETPUE性能的影响是双重的：DBM或CBA比例增加，侧链含量增多，硬段不易聚集，力学性能降低；但同时与RDX的相互作用增强。为了优选出综合性能较佳的ETPUE，用ETPUE与RDX制成了ETPUE/RDX模型固体推进剂，对其性能进行测试。测试结果表