【摘 要】
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端羟基聚丁二烯(HTPB)具有多羟基官能团,可以通过异氰酸酯基固化剂固化,从而赋予含能材料一定的形状和机械性能。它是含能材料最常用的粘合剂,如复合固体推进剂,PBX炸药,燃气
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端羟基聚丁二烯(HTPB)具有多羟基官能团,可以通过异氰酸酯基固化剂固化,从而赋予含能材料一定的形状和机械性能。它是含能材料最常用的粘合剂,如复合固体推进剂,PBX炸药,燃气发生剂等。当含能材料粘合剂受热,机械和化学因素影响时,含能材料内部可能产生微裂纹缺陷,对含能材料的力学性能和应用可靠性产生显着影响。如果HTPB粘合剂体系能够进行自修复,则有望显着提高受损含能材料的应用可靠性,并延长其使用寿命。将自修复性能引入到含能材料中具有很好的应用前景,所以基于Diels-Alder反应和固体推进剂用HTPB粘合剂,设计合成了两种新型化合物--端呋喃甲酯基聚丁二烯(FTPB)和三呋喃甲酯基丙烷(TFP),并对其结构进行了表征。设计了两种不同的自修复体系,并对其力学性能、自修复性能、反应动力学以及推进剂中的应用进行了研究。通过呋喃甲酸对端羟基聚丁二烯(HTPB)以及三羟甲基丙烷(TMP)进行端基修饰制备出FTPB及TFP,采用红外光谱和核磁共振谱图表征产物结构,并对其性能及热分解行为进行研究。以N,N’-(1,3-亚苯基)二马来酰亚胺(PDMI)和甲苯二异氰酸酯(TDI)为固化剂,在此基础上设计两种自修复粘合剂体系:TFP扩链FTPB-PDMI自修复体系、HTPB-TDI和FTPB-PDMI共混自修复体系。采用拉伸测试、扫描电子显微镜以及热台偏光显微镜对两种自修复体系的力学性能及自修复性能进行研究,TFP扩链FTPB-PDMI自修复体系在TFP添加量为10%时具有最佳力学性能及自修复性能;HTPB-TDI和FTPB-PDMI共混自修复体系的力学性能与自修复性能和FTPB-PDMI体系含量相关。采用动态热机械分析对HTPB-TDI和FTPB-PDMI共混自修复体系的网络结构进行研究,证明共混网络具备互穿网络结构。采用红外光谱、紫外-可见光谱、示差扫描量热法对FTPB-PDMI体系的Diels-Alder反应动力学进行了研究,确定该反应体系的动力学模型以及活化能。通过分子模拟计算结果确定均聚物活化能以及主链的断裂模式。将两种体系作为自修复粘合剂体系应用到固含量为80%的三组元复合固体推进剂当中,并对二者的形貌、力学性能及自修复性能进行了研究,得到具有自修复能力和一定力学强度的推进剂,满足应用要求。
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