THF/GAP共聚醚的合成及其聚氨酯弹性体的制备研究

摘要

端羟基叠氮缩水甘油醚（GAP）高分子粘合剂的分子链段上含有叠氮基团，机械感度低，密度大，单位体积可以携带更多的能量，但由于其侧链叠氮基团的存在使得力学性能变差，同时高分子量的GAP很难制备，针对其缺陷，因此用四氢呋喃（THF）对其进行改性合成一种力学性能优异，能量密度较高的适合固体推进剂使用的粘合剂。
　　首先以四氢呋喃和环氧氯丙烷(ECH)为原料，三氟化硼乙醚(BF3?Et2O)为催化剂，1，4-丁二醇(BDO)为起始剂，采用阳离子开环聚合生成THF/ECH共聚醚，对合成的条件和配方进行了优化，并通过红外光谱(IR)、核磁共振(1H-NMR)、凝胶渗透光谱(GPC)对合成的聚醚进行了表征，结果表明较佳的合成工艺为：起始剂用量为单体总摩尔量的5％，催化剂用量为单体总质量的3%，反应时间为4 h，反应温度为0℃，合成的THF/GAP共聚醚分子量分布较窄，同时数均相对分子量相对可控。
　　然后采用叠氮化钠对合成的THF/ECH共聚醚进行了叠氮化处理，分别采用溶剂法和相转移催化法叠氮合成 THF/GAP共聚醚，对产物进行了红外光谱(IR)、核磁共振(1H-NMR)、凝胶渗透光谱(GPC)，差示扫描量热法(DSC)表征，结果表明合成的THF/GAP共聚醚为目标产物，并对叠氮的工艺条件进行了优化，溶剂法合成THF/GAP共聚醚的较佳的工艺条件是：叠氮化钠为THF/GAP共聚醚摩尔量的1.2倍，叠氮时间为18 h，叠氮温度为100℃；相转移催化法合成THF/GAP共聚醚的较佳的工艺条件是：叠氮化钠为THF/GAP共聚醚摩尔量的1.2倍，催化剂四丁基溴化铵为THF/GAP共聚醚摩尔量的4%，叠氮时间为24 h，叠氮温度为100℃。实验结果表明相转移催化法较溶剂法合成的GAP/THF共聚醚叠氮率和产率较高，反应时间较长，同时相转移催化法更加安全、环保和经济。
　　最后以THF/GAP共聚醚为原料，丙三醇为扩链剂，甲苯二异氰酸酯为固化剂，二月桂酸二丁基锡为催化剂，采用一步法合成THF/GAP聚氨酯弹性体，考察了固化参数，固化温度，催化剂用量，丙三醇与THF/GAP共聚醚的羟基比对聚氨酯弹性体性能的影响，并且通过差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TG)对聚氨酯的性能进行了研究，结果表明合成力学性能较佳的聚氨酯弹性体的工艺条件：固化参数R=1.2，固化温度为65℃，丙三醇与THF/GAP共聚醚中羟基比为3：1，催化剂用量为THF/GAP聚醚摩尔量的0.5%，其断裂伸长率为452%，拉伸强度为4.07MPa，而均聚GAP聚氨酯弹性体断裂伸长率为296%，拉伸强度为0.87MPa，与均聚GAP聚氨酯弹性体相比其具有更好的力学性能。

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1绪 论

1.1 含能叠氮高分子粘合剂的概述

1.2 含能叠氮高分子粘合剂的反应机理

1.3 含能叠氮高分子粘合剂的类型和合成

1.4 聚氨酯弹性体的概述

1.5 本课题的研究目的与意义

1.6 本课题的研究内容

2 THF/ECH共聚醚的合成

2.1 实验部分

2.2分析方法

2.3 结果与讨论

2.4 本章小节

3 THF/GAP共聚醚的合成

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

4 THF/GAP聚氨酯弹性体的制备

4.1 实验部分

4.2 THF/GAP聚氨酯弹性体的性能测试

4.3 合成THF/GAP聚氨酯弹性体的实验影响因素分析

4.4 结果与讨论

4.5 本章小节

5研究结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢