GAP/PBAMO基含能热塑性弹性体的可控合成和性能研究

为了改善传统聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基含能热塑性弹性体(ETPE)的性能,以GAP、聚3,3'-双(叠氮甲基)氧杂环丁烷(PBAMO)为预聚物,采用官能团预聚法合成了不同结构组成的GAP/PBAMO基含能热塑性弹性体(GBETPE)。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(^(1)H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)以及元素分析等测试手段对共聚物的结构进行表征,证实了共聚物结构与组成的可控性。GBETPE的数均相对分子质量(Mn)为30243~33480,分子量分布(PD)保持在1.22~1.60,氮质量分数为37.47%~39.22%。通过热重(TG)、差示扫描量热仪(DSC)以及拉伸测试对共聚物的热性能和力学性能进行了研究,建立了共聚物结构与性能之间的关系。GBETPE的初始热分解温度(T5%)为219.66~234.88℃,玻璃化转变温度(T_(g))为-37.0~-29.7℃,熔点(T_(m))为60.0~75.5℃,具有较佳的热性能。以HMDI(4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯)和1,4-丁二醇(BDO)作硬段,GAP的质量分数为50.98%,硬段质量分数为25.5%时,GBETPE的最大拉伸强度(σ_(m))为4.70MPa,断裂伸长率(ε_(b))为487.2%,具有较好的力学性能。

GAP基自修复粘结剂的制备及性能

为了延长粘结剂的储存寿命,采用一步法将具有可自修复性能的双硫官能团引入叠氮粘结剂中,首次合成了具有自修复性能的聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基自修复粘结剂。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和光学显微镜对其结构和表面形貌进行表征,在此基础上,通过自修复前后拉伸强度的变化,考察了不同自修复温度和不同自修复时间下的自修复效率。结果显示:合成的GAP基自修复粘结剂具有聚氨酯结构,60℃下24 h后表面裂纹基本愈合完全。提高自修复温度和延长自修复时间,均有助于提高体系的自修复效率。同时随着交联剂质量分数的增加,自修复效率先提高后降低,其中交联剂质量分数为8%的配方,自修复效率可达98.2%,相对于自修复效率为61.7%的对比样,表明双硫官能团的引入能够提高体系的自修复效率。

GAP-PTMEG-GAP三嵌段共聚醚的合成及表征

为了发展新型含能黏合剂,以聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)为引发剂,三氟化硼·乙醚络合物为催化剂,环氧氯丙烷(ECH)为单体,通过阳离子开环聚合反应,制备出端羟基聚环氧氯丙烷-聚四氢呋喃-聚环氧氯丙烷(PECH-PTMEG-PECH),PECH-PTMEG-PECH经过叠氮化反应得到端羟基聚叠氮缩水甘油醚-聚四氢呋喃-聚叠氮缩水甘油醚(GAP-PTMEG-GAP)。通过红外光谱、核磁共振氢谱、碳谱、凝胶渗透色谱和差示扫描量热法对共聚醚的结构及性能进行了表征。结果表明,PECH/PTMEG链段比与投料比基本吻合,共聚醚的相对分子质量可控、分布较窄,叠氮化时间为28h,共聚醚的玻璃化转变温度为-58.6℃,黏度为3.5Pa·s,热分解峰温为256.6℃,与丁二酸二丙炔酯在60℃固化后得到的聚三唑弹性体具有较好的力学性能,拉伸强度(δm)最大为1.04MPa,断裂伸长率(εb)最大为73%,优于GAP基聚三唑弹性体。

无规嵌段型PBAMO/GAP含能热塑性弹性体的合成与表征

采用聚3,3-双叠氮甲基氧丁环(PBAMO)为硬段预聚物,聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为软段预聚物,甲苯二异氰酸酯(TDI)为固化剂,1,4-丁二醇(BDO)为扩链剂,通过溶液聚合反应合成了无规嵌段型PBAMO/GAP含能热塑性弹性体(ETPE)。采用红外(IR)、凝胶渗透色谱(GPC)及X射线衍射仪(XRD)表征了其结构。结果表明,共聚物的数均分子量可达34000以上。该弹性体中氨基甲酸酯中的亚氨基与叠氮基团形成氢键,共聚物中PBAMO的结晶度为16.6%。优化其合成工艺,得到最佳的实验条件为:扩链阶段T=130℃,t=40 h,Mn(PBAMO)=4100,m(PBAMO)∶m(GAP)=1∶1,R=1.0,w(TDI+BDO)=30%。