新型硬化材料擴(kuò)鏈劑
以羥基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)與三甲氧基硼氧六環(huán)(TMOB)為主要原料,采用縮聚方法制備線性硅硼聚合物;再加入新型硬化材料擴(kuò)鏈劑異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)制備新型沖擊硬化材料。
在通過流變儀測試材料機(jī)械性能的基礎(chǔ)上,采用傅里葉紅外(FT-IR),核磁共振儀(NMR)和X射線電子能譜(XPS)等對新型硬化材料擴(kuò)鏈劑合成的材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。新型硬化材料擴(kuò)鏈劑實(shí)驗(yàn)確定出新型沖擊硬化材料最佳合成條件。同采用傳統(tǒng)方法所合成的線性硅硼共聚物進(jìn)行相比,新型沖擊硬化材料具有更優(yōu)越的抗沖擊性能。
擴(kuò)鏈劑對聚氨酯彈性體性能的影響已有深入的研究,采用擴(kuò)鏈劑調(diào)節(jié)聚氨酯彈性體力學(xué) 性能是聚氨酯工業(yè)中的一種常用方法。丁羥推進(jìn)劑是一種填充有高氯酸銨(AP)、鋁粉(Al)等填料的聚氨酯彈性體,擴(kuò)鏈劑的應(yīng)用必將為其力學(xué)性能的調(diào)節(jié)提供一種有效方法。
因擴(kuò)鏈劑一般是含兩官能團(tuán)活潑氫原子的物質(zhì),它必然會(huì)與丁羥推進(jìn)劑的固化劑二異氰酸酯反應(yīng),所以它是丁羥推進(jìn)劑固化系統(tǒng)中的一個(gè)重要組分。本文研究了不同種類擴(kuò)鏈劑對HTPB/IPDI推進(jìn)劑力學(xué)性能的影響,為改善和提高丁羥推進(jìn)劑力學(xué)性能提供了一條新思路。
實(shí)驗(yàn)用推進(jìn)劑配方主要組成:AP為69.5%; Al為17.0%; 癸二酸二異辛酯(DOS)為3.3%;“HTPB+IPDI+擴(kuò)鏈劑CE”為9.54%;其它為 0.66%。這些組分中HTPB、IPDI、CE的配比根據(jù)不同的固化參數(shù)RrI和擴(kuò)鏈劑種類來變化調(diào)節(jié)。
樣品制備采用膠化機(jī)常規(guī)制藥,HTPB/IPDI推進(jìn)劑60C混合80min,50C澆注,70C固化7d。
單向拉伸力學(xué)性能測試。采用INSTRON4301型材料試驗(yàn)拉伸機(jī),按OJ924-85所規(guī)定的試件和條件測試推進(jìn)劑力學(xué)性能。
交聯(lián)密度測試。本所自制交聯(lián)密度測定儀,采用溶脹模量法測定。溶脹模量法是通過測定試樣溶脹前后體積 的變化以及溶脹后應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,求出彈性體的網(wǎng)絡(luò)化學(xué)交聯(lián)密度。
4,4'-亞甲基雙(2-乙基)苯胺(芳香族二胺類擴(kuò)鏈劑MOEA)
本品為氨基鄰位乙基取代的芳香族二胺類擴(kuò)鏈劑,與TDI和MDI預(yù)聚體有著良好的相容、配伍性,反應(yīng)速度較快,與E100搭配可用于反應(yīng)注射成型和聚脲噴涂工藝,制品具有優(yōu)良的物理以及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能.用于聚脲彈性防水材料,可有效提高材料的強(qiáng)度、耐植物穿刺和耐老化性能.本品也可用作環(huán)氧樹脂的固化劑,賦予制品良好的抗張、耐撕裂、電絕緣及耐熱等性能.
產(chǎn)品基本要素
外觀:白色粉末
產(chǎn)量:10噸
包裝方式:凈重200Kg鍍鋅鐵皮桶。
透射電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)(TEM)。膠片經(jīng)環(huán)氧樹脂包埋、陳放、超薄切片、OsO4染色,再在透射電鏡上觀察并記錄成像。
保持真實(shí)固化參數(shù)!t!、HTPB 與擴(kuò)鏈劑的活潑氫摩爾比"不變的條件下(!t!=0.85,"=4 ),考察不同種類擴(kuò)鏈劑對推進(jìn)劑力學(xué)性能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。表1中MOCA為3,3 -二氯-4,4 -二氨基二苯基甲烷。
除了二乙基甲苯二胺外,其它二胺類擴(kuò)鏈劑能提高推進(jìn)劑的強(qiáng)度,而推進(jìn)劑的常溫、高溫和低溫伸長率大幅度降低,其中脲和MOCA能大幅度提高推進(jìn)劑的強(qiáng)度。
含二羥基的醚如一縮二乙二醇能同時(shí)提高推進(jìn)劑的抗拉強(qiáng)度和伸長率,而含二胺基的醚卻同時(shí)降低了推進(jìn)劑的抗拉強(qiáng)度和伸長率。
對推進(jìn)劑交聯(lián)密度的影響。采用溶脹模量法測試了幾種擴(kuò)鏈劑對HTPB/IPDI推進(jìn)劑交聯(lián)密度的影響。加入擴(kuò)鏈劑后,推進(jìn)劑的交聯(lián)密度均顯著增加,MOCA的加入使推進(jìn)劑的交聯(lián)密度增加了2倍多。
透射電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)(TEM)。透射電鏡能直接有效地表征聚氨酯彈性體形態(tài)結(jié)構(gòu),用兩種不同類型擴(kuò)鏈劑對模擬HTPB/IP-DI推進(jìn)劑的粘合劑相組成的膠片進(jìn)行了透射電鏡觀察。每個(gè)膠片都呈現(xiàn)出兩相分離結(jié)構(gòu),其黑色部分是經(jīng)染色的HTPB軟段,白色部分為二異氰酸酯與擴(kuò)鏈劑形成有硬段微區(qū)。由于硬段的含量較低,硬段微區(qū)分散于HTPB軟段連續(xù)相中,微區(qū)的尺寸也較小,擴(kuò)鏈劑的加入明顯改變了兩相態(tài)結(jié)構(gòu),兩相結(jié)構(gòu)更清晰易辨。
前人研究結(jié)果表明,在HTPB聚氨酯彈性 體(PUE)中,存在微相分離的形態(tài)結(jié)構(gòu),這種結(jié)果對彈性體的物理和力學(xué)性能的影響較大。將互溶的組分共混得到的聚合物的性能,通常是各組分性能的平均值;而將不互溶聚合物的共混得到一些特殊的性能———綜合了各組分優(yōu)點(diǎn)的性能。
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