新型硼酸酯键合剂NBBA的设计、合成及及性能研究

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1、学校代号10532学号S151101062分类号密级硕士学位论文新型硼酸酯键合剂NBBA的设计、合成及及性能研究学位申请人姓名余方源培养单位化学化工学院导师姓名及职称邓剑如教授学科专业化学工程与技术研究方向固体火箭技术论文提交日期2018年5月学校代号：10532学号：S151101062密级：湖南大学硕士学位论文新型硼酸酯键合剂NBBA的设计、合成及性能研究学位申请人姓名：余方源导师姓名及职称：邓剑如教授培养单位：化学化工学院专业名称：化学工程与技术论文提交日期：2018年5月论文答辩日期：2018年5月29日答辩委员会主席：刘娅莉教授Design,SynthesisandPro

2、pertiesofanewBorateEsterBondingAgentNBBAbyYUFangyuanB.E.(HunanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinChemicalengineeringandtechnologyintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorProfessorDengJian-ruMay,2018硕士学位论文摘要丁羟四组元（HTPB/AP/

3、RDX/Al）复合固体推进剂因综合性能优良广泛应用于火箭发动机中，但配方中固含量高，导致推进剂装药过程工艺性能差，药柱力学性能不良。在用的键合剂均不能完全解决这一难题，其中第二代硼酸酯键合剂BEBA-4键合效果较好，但还是存在环境温湿度变化引起力学性能波动的问题。针对这一背景，开展了新型硼酸酯键合剂的研究工作。针对现有硼酸酯键合剂的不足，本论文提出“多中心、多功能”的键合剂设计原则，设计出结构新颖的多胺多硼键合剂，确保新型硼酸酯键合剂既是硝铵的键合剂又是AP的键合剂，不仅增加了键合作用位点，还提高了硼酯结构的水解稳定性。合成得到了五羟乙基二乙烯三胺及三种环硼酯中间体，并通过酯交换得

4、到NBBA键合剂。以二乙烯三胺与2-氯乙醇为主要原料合成五羟乙基二乙烯三胺作为NBBA的骨架中间体，单因素实验与正交实验相结合对原料配比及反应条件进行优化，最佳配比为：二乙烯三胺与2-氯乙醇的摩尔比为1:6.5；最佳工艺条件为：反应温度85℃，反应时间5h，收率达到了98.76%，并用羟值测定、胺值测1定、FT-IR、H-NMR及ES-MS等方法对产物进行结构表征。以硼酸与多种二醇1合成了3种环硼酸酯中间体，并用H-NMR对其结构进行了表征。以五羟乙基二乙烯三胺和环硼酸酯中间体进行酯交换反应，合成得到三种多胺多硼键合剂NBBA。从耐水解性能、NH3吸收性能以及装药力学性能方面对三种

5、NBBA应用性能进行分析。NH3吸收性能三种NBBA均良好，而以NBBA-3耐水解性能最佳，粘度低，工艺性能较好。进行装药试验，结果表明：NBBA-3应用于丁羟四组元推进剂，常温最大抗拉强度达到0.83Mpa，最大延伸率58%；高温最大抗拉强度达到0.52Mpa，最大延伸率66%，达到发动机设计指标。关键词：新型硼酸酯键合剂；NBBA；丁羟四组元推进剂；力学性能II新型硼酸酯键合剂NBBA的设计、合成及性能研究AbstractHTPBcomponent(HTPB/AP/RDX/Al)compositesolidpropellantiswidelyusedintherocketeng

6、ineforitsexcellentcomprehensiveproperties,butthesolidcontentintheformulaishigh,whichleadstothepoorperformanceofthepropellantchargingprocessandthepoormechanicalpropertiesofthepropellant.Thebondingagentinusecannotsolvethisproblemcompletely.inwhichthesecond-generationboronicacidesterbondingagentB

7、EBA-4hasgoodbondingeffect,butthereisstillaproblemthatthemechanicalpropertiesfluctuateduetochangesintheenvironmenttemperatureandhumidity.Inviewofthisbackground,anewtypeofboronateesterbondingagentwasdeveloped.Inviewofthedeficiencyoftheexi