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摘要为满足新型发射药用粘合剂对于能量和力学性能的要求，设计了GAP基ETPE的合成工艺：以聚叠氮缩水甘油醚（GAP）作软段，以主链中-CH2-数目为偶数的1,4-丁二醇（BDO）为扩链剂，以二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）为硬段，采用熔融预聚体法合成含能热塑性弹性体（ETPE）。通过对样品进行表征，采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和力学性能测试等对合成的GAP基ETPE进行了性能测试。测试结果表明，加入扩链剂合成的ETPE具有良好的力学性能，在样品中形成了聚氨酯(PU)结构。制备ETPE的基本工艺条件为：异氰酸酯指数R值为0.98，硬段含量18.89％，催化剂用量为原料总量的0.6‰，拉伸强度为1.96MPa，断裂伸长率为348.1％。33421
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关键词: 含能热塑性弹性体；聚叠氮缩水甘油醚；二异氰酸酯；合成工艺；力学性能
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Design and Process Technology of Energetic Thermalplastic Elastomer
Abstract
In order to meet the need of energy and mechanical properties of binders which applied in new propellants, an energetic thermalplastic elastomers (ETPEs) was designed. ETPE was synthesized through the melt-prepolymerization method that use glycidyl azide polymer (GAP) as soft segments, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) as basic hard segments, 1,4-butanediol (BDO) which has even number of -CH2- in its molecular chain as chain extender. The obtained ETPE was characterized by fourier transform infrared spectrometry (FT-IR), tensile strength test. The results shows that ETPT will exhibit better mechanical properties when added chain extender .In addition, the structure of polyurethane (PU) was fund in the obtained ETPE, which proved that synthesized of ETPE conformed to the polymerization mechanism step by step. The basic process conditions of ETPE as follows:The isocyanate index (R) is 0.98; the content of hard segment is 18.89％; the catalyst quantity is 0.6‰; the tensile strength (δ) of the ETPE is 2.12MPa and the elongation at break (ε) is 348.1%.
Keywords: energetic thermalplastic elastomer; glycidyl azide polymer; diisocyanate; synthesis process; tensile strength
目 次
1 引言 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 发射药用粘合剂发展历程 2
1.2.2 ETPE含能粘合剂的研究进展 4
1.3 本文主要研究内容 5
2 GAP基ETPE的合成 7
2.1 实验原理 7
2.1.1 ETPE分子结构的设计 7
2.1.2 逐步聚合 9
2.1.3 合成ETPE的反应原理 9
2.2 实验过程 11
2.2.1 实验原料 11
2.2.2 实验仪器 11
2.2.3 GAP基ETPE样品制备 11
2.3 本章小结 12
3 GAP基ETPE的表征 14
3.1 GAP基ETPE结构表征 14
3.2 GAP基ETPE力学性能分析 15
3.2.1 GAP基ETPE力学性能表征方法 15
3.2.2 GAP基ETPE力学性能测试结果 15
3.3 本章小结 17
结 论 18
致 谢 19
参考文献20
1 引言
1.1 课题研究背景及意义
含能热塑性弹性体（ETPE）因其优异的性能受到研究者的广泛关注，在近年来被越来越多的应用到发射药当中。目前来说，硝酸酯类发射药在枪炮中有广泛的应用，但硝酸酯其固有的缺陷却极大的限制了它的进一步的发展，例如硝酸酯的不稳定性会使发射药在储存过程中的安全性有所降低，从而造成极大的安全隐患。除此之外，常规发射药都有一定的使用寿命，目前主要通过掩埋法和焚烧法对废弃的发射药进行处理，此类方法将对环境造成很大的危害。未来发射药需要朝着提高能量水平同时改善其制备工艺、储存稳定性和使用安全性的方向发展。而粘合剂在改善发射药的制备工艺性能、易损性能和力学性能等方面起着重要的作用，发射药中使用的粘合剂类型不同会使其性能产生较大的差异。国内外的研究主要是采用新型粘合剂来取代化学性能不稳定的硝酸酯类粘合剂，对热塑性弹性体粘合剂研究是较多的，但此类粘合剂内并没未含有能量基团，这不利于发射药能量的提高，近年来研究人员开始通过使用含能热塑性弹性体（ETPE）粘合剂来改善发射药的能量性能。因此，研究和应用新型含能粘合剂是满足发射药能量和安全性能要求的重要技术途径[1]。