叠氮超支化共聚物的制备、表征及其增塑GAP‑ETPE推进剂的应用

来源 :含能材料 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mulu911
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以3,3‑二(氯甲基)氧杂环丁烷(BCMO)和3‑乙基‑3‑氧杂丁环甲醇(EHO)为原料,通过调节单体BCMO、EHO混合摩尔比m,再经阳离子开环聚合和叠氮化反应制备了一系列叠氮超支化共聚物(r‑POB‑m)。采用红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和元素分析等对其结构进行了表征,结果表明该共聚物具有高分子量(>4400 g∙mol-1)、高含氮量(达到43%)且支化度可控。采用X射线衍射仪(XRD)、哈克流变仪及差示扫描量热仪(DSC)分别对其结晶性、黏度和化学相容性进行了测试,结果表明当m=4时,r‑POB‑4为无定形态且工艺黏度最低,同时与推进剂主要组分相容性良好,适合作为增塑剂。r‑POB‑4增塑GAP基含能热塑性弹性体(GAP‑ETPE)推进剂时,推进剂的断裂延伸率提高了约70%,稠度系数降低了约49%,粘流活化能降低了约20%,且优于端叠氮基聚叠氮缩水甘油醚(GAPA)增塑剂,表明叠氮超支化共聚物作为增塑剂可有效改善ETPE推进剂的力学性能和工艺性能。“,”A mixture of 3,3‑bis(chloromethyl)oxetane (BCMO) and 3‑ethyl‑3‑oxetane methanol (EHO) were used to synthesis the azide hyperbranched copolymers (r‑POB‑m) via cationic ring‑opening polymerization and azidation reaction with different monomer molar ratio (BCMO/EHO=m). The chemical structures were characterized with Infrared spectroscopy (FT‑IR), nuclear magnetic resonance (NMR), gel permeation chromatography (GPC) and elemental analysis. The results showed that the copolymer has high molecular weight (>4400 g·mol-1), high nitrogen content (up to 43%) and controllable branching structure. X‑ray diffractometer (XRD), Hacker rheometer and differential scanning calorimeter (DSC) were utilized to characterize crystallinity, viscosity and chemical compatibility respectively. When m=4, r‑POB‑4 is amorphous, possesses the lowest process viscosity and has good compatibility with the main components of the propellant, indicating that it is a potential candidate for plasticizer. In addition, compared with the GAPA plasticizer, the energetic thermoplastic elastomer (ETPE)‑based propellant with r‑POB‑4 plasticizer exhibits higher elongation at break, lower consistency coefficient and lower viscous flow activation energy, suggesting that the azide hyperbranched copolymer could be applied as the plasticizer to effectively improve the mechanical properties and processing properties of the propellant.
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