用于AN的聚氨酯粘结剂制备及性能研究

摘要

硝酸铵(AN)是工业炸药和固体推进剂的主要组分，有严重的吸湿、结块性和晶型转变，影响了它在推进剂和炸药中的应用。因此降低AN吸湿性的关键是改善表面结构，降低表面能，提高憎水性。 采用聚合物粘结硝酸铵，在AN颗粒的表面上形成疏水层，将是解决AN吸湿性的一种优良的方法。 本课题的目的是合成聚氨酯用于粘结硝酸铵，使硝酸铵的耐水性提高，同时粘结体系具有一定的抗击打能力。 本论文的研究工作分为两部分： 第一部分为线形聚氨酯预聚体的合成与粘结体系的性能表征； 第二部分为支化聚氨酯预聚体的合成与小分子交联后的粘结体系的性能表征。 首先，以MDI、N210为原料合成线形聚氨酯预聚体，分别使用胺类固化剂和羟基类崮化剂进行交联固化，粘结硝酸铵后形成不同固化剂类型的粘结体。采用正交试验，考察了各因素对其粘结体性能的影响，得出耐水、抗击打、粘结性能较佳的工艺方案。 其次，以MDI、N330为原料合成了支化聚氨酯预聚体，采用不同工艺条件与乙二醇交联形成大分子，采用正交试验得出较适宜的合成工艺条件。 试验结果表明：在80℃下反应2h生成聚氨酯预聚体的-NCO％达到1.834％，最接近1.85％的理论值。 多元醇作为软段部分，直接影响胶粘剂的柔性，改变混合多元醇的加入比例能提高粘结体的综合力学性能，当n-N210：n-N330=1:1时，与-OH以n-NCO：n-OH=1.3:1反应得到的预聚体拉伸强度为23.6MPa，断裂伸长率为317％，粘结硝酸铵后吸湿率可降低至3.31％，抗击打强度达到72cm。 合成支化聚氨酯预聚物时采取较佳工艺条件：当70℃下，固化时间4h，压力为9kg，硝酸铵用量为80％时，测其吸湿率为4.30％，吸湿率最低；当65℃下，固化时间6h，压力为4kg，硝酸铵用量为75％时，抗击打强度最大，达到43cm。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1聚氨酯的发展简介

1.2聚氨酯胶粘剂的特性及发展

1.2.1聚氨酯胶粘剂的特性

1.2.2聚氨酯胶粘剂的分类

1.2.3发展动态

1.2.4聚氨酯粘结剂的应用领域

1.3聚氨酯胶粘剂结构与性能间的关系

1.3.1软链段对PU弹性体胶粘剂性能的影响

1.3.2硬链段对PU弹性体胶粘剂性能的影响

1.4硝酸铵简介

1.4.1 AN吸湿的机理

1.4.2防止AN吸湿的几种方法

1.5胶粘剂的粘结机理

1.6本课题的研究目的与意义

1.7本课题的试验内容

2线型聚氨酯预聚体的合成及粘结体的性能研究

2.1合成原理

2.2合成实验流程

2.2.1原料预处理

2.2.2合成聚胺酯预聚体

2.3试验所用药品及仪器

2.4性能测试

2.4.1异氰酸酯含量测试

2.4.2预聚体中NCO基含量测试

2.4.3羟值的测定

2.4.4粘度的测定

2.4.5吸湿性的表征

2.4.6抗击打强度测试

2.4.7聚氨酯粘结剂的形态观测

2.5异氰酸酯与聚醚多元醇用量的换算关系

2.6线型聚氨酯预聚体合成反应方案

2.6.1反应物料的选择

2.6.2反应条件的选择

2.7线形聚氨酯预聚物合成试验结果与讨论

2.7.1线形聚氨酯预聚物的红外分析

2.7.2聚氨酯预聚物的形态

2.7.3添加不同固化剂的胶粘剂的形态

2.7.4添加不同固化剂后的粘结剂结构表征

2.7.5粘结硝酸铵

2.7.6正交试验设计

2.7.7正交试验结果分析

2.7.8粘结样品的吸湿性能测试

2.8本章小结

3支化聚氨酯预聚体的合成及其粘结体的性能研究

3.1合成原理

3.2合成步骤

3.3试验所用药品及仪器

3.4测试方法

3.5支化聚氨酯固化反应方程

3.6支化聚氨酯合成试验结果与讨论

3.6.1支化聚氨酯预聚物的红外分析

3.6.2支化聚氨酯预聚物的形态

3.6.3固化后胶粘剂的形态

3.6.4正交试验设计

3.6.5正交试验结果分析

3.6.6粘结样品的性能测试

3.6.7粘结体与硝酸铵的吸湿率对比

3.7两种聚氨酯的性能对比

3.8混合多元醇合成样品的粘结性能

3.9本章小结

4结论

参考文献

攻读硕士期间发表论文及所取得的研究成果

致谢