疊氮粘合劑的微相分離

天元航材作為國內(nèi)具有50余年生產(chǎn)制作工藝沉淀的化工廠家，我們的主營產(chǎn)品四氫呋喃共聚醚（PBT），又稱疊氮膠或者疊氮聚醚，是一種理想的推進(jìn)劑用粘合劑。疊氮聚醚可賦予推進(jìn)劑優(yōu)異的能量性能和良好的力學(xué)性能，今天我們主要向大家介紹下這款粘合劑的微相分離方法以及得出的結(jié)論。

疊氮粘合劑具有能量高、感度低、低特征信號的特點(diǎn)，與推進(jìn)劑其他組分相容，適合在無煙、少煙的高能推進(jìn)劑中作為含能熱塑性聚氨酯彈性體使用。聚氨酯彈性體的性能主要是受其化學(xué)結(jié)構(gòu)(短程結(jié)構(gòu))、相態(tài)結(jié)構(gòu)(長程結(jié)構(gòu))以及超分子結(jié)構(gòu)(微相分離結(jié)構(gòu))的影響，尤其是微相分離的超分子結(jié)構(gòu)決定了彈性體能否達(dá)到優(yōu)異的性能。因此，研究聚氨酯彈性體的微相分離具有非常重要的意義。

傅立葉變換紅外光譜法、差示掃描量熱法和熱機(jī)械分析法是表征微相分離的常用手段。WANG Xia等采用紅外光譜法、熱機(jī)械分析法等手段，研究了氟化的聚氨酯中的氟對該體系微相分離的影響。結(jié)果表明，氟含量的增加能提高軟硬段間氫鍵相互作用，從而減少了微相分離。多英全等研究了環(huán)氧乙烷-四氫呋喃共聚醚基熱塑性聚氨酯彈性體氫鍵體系，認(rèn)為分子間的氫鍵是微相分離過程的主要推動力。菅曉霞等通過氫鍵位置的變化，結(jié)合力學(xué)性能測試結(jié)果，建立了PBT 彈性體結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能之間的關(guān)系。陳福泰等研究結(jié)果表明，熱塑性聚氨酯彈性體具有微相分離的特征,隨著聚乙二醇分子量的增大,微相分離程度增加,拉伸強(qiáng)度和延伸率也隨著增加。有關(guān)PBT彈性體的燃燒性能、力學(xué)性能和內(nèi)部氫鍵作用的文獻(xiàn)報道較多，主要是以4,4-二甲基甲烷二異氰酸酯(MDI)和異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)為固化劑，但針對固化劑為TDI的PBT彈性體，它的不同硬段含量對該P(yáng)BT彈性體的微相分離與形態(tài)結(jié)構(gòu)影響規(guī)律的研究鮮見報道。本文以3,3-雙(疊氮甲基)環(huán)氧丁烷-四氫呋喃共聚醚(PBT)為軟段，甲苯二異氰酸酯(TDI)為固化劑制備了PBT疊氮型聚氨酯彈性體，采用紅外光譜法(FTIR)對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并計算出彈性體的氫鍵化程度；采用流變法測定了PBT疊氮聚氨酯彈性體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并定量計算出PBT/TDI/BDO彈性體微相分離的程度。

與PBT疊氮聚氨酯彈性體的純軟段相玻璃化轉(zhuǎn)變溫度相比，引入TDI和擴(kuò)鏈劑作為硬段的兩種彈性體，它們的軟段玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tgs)均有顯著提高。其中，PBT /TDI / BDO彈性體的Tgs最大提高了約17 ℃，PBT / TDI / BDO / Glycerol彈性體的Tgs最大提高了約20 ℃。隨著兩種PBT彈性體中硬段含量的增加，其硬段的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tgh)也隨之增加，但軟段玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tgs)變化并不明顯。這是由于PBT疊氮聚氨酯彈性體加入硬段后，部分的硬段溶入了軟段相中，阻礙了軟段鏈段的運(yùn)動。因此，相比純軟段相玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，兩種彈性體的軟段玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均有很大提高，只是由于兩種彈性體中硬段溶入軟段相的量較少，彈性體中硬段含量的變化不會顯著影響到彈性體的軟段玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

兩種PBT彈性體中硬段的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tgh)均隨著硬段含量的增加而增加。這是由于PBT彈性體中硬段含量增加，分子鏈的剛性增加，分子鏈運(yùn)動能力變?nèi)?，硬段的聚集能力增?qiáng)，有利于形成硬段島區(qū)，導(dǎo)致彈性體的硬段玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高。對于同一硬段含量的不同PBT彈性體來說，PBT/TDI/BDO/Glycerol彈性體的軟硬段的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比PBT/TDI/BDO彈性體有顯著的升高。因?yàn)镻BT/TDI/BDO/Glycerol彈性體是加入交聯(lián)劑的PBT彈性體，形成了更加穩(wěn)固的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其具有比PBT/TDI/BDO彈性體更高的軟硬段玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

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