新型有机硼酸酯键合剂的合成与应用研究

【摘要】：高能丁羟四组元(Al/RDX/AP/HTPB)复合固体推进剂因其粘合剂具有生产工艺简单、价格便宜、本体粘度低、能获得高固含量推进剂等特点,成为国内外普遍使用的推进剂品种。然而这类推进剂在使用过程中容易出现“脱湿”现象,使推进剂力学性能达不到使用要求。研究表明,在推进剂配方已经确定的前提下,固体颗粒与粘合剂界面的有效粘结是复合固体推进剂获得优良力学性能的必要条件,并且在复合固体推进剂配方中加入万分之几到千分之几的键合剂,可有效改善推进剂力学性能。本文旨在合成新型硼酸酯键合剂,以提高复合固体推进剂中固体颗粒与粘合剂界面的有效粘结强度,从而改善推进剂的力学性能,满足发动机使用要求。 本文合成了三种二乙醇胺衍生物,利用元素分析、IR与GC-MS对其进行了测试分析,对合成N-(2-氰乙基)二乙醇胺主要影响因素进行了考察,确定了最优反应条件,N丙烯腈：N二乙醇胺=1.5,反应温度为80℃,反应时间50 min,N-(2-氰乙基)二乙醇胺收率为99.7%。分别以三种二乙醇胺衍生物为原料,直接与硼酸反应,合成了三种新型硼酸酯键合剂。对合成N-(2-氰乙基)二乙醇胺硼酸酯主要影响因素进行了考察,确定合成的最优反应条件,带水剂为甲苯、甲苯用量为N甲苯：N硼酸=1：1、反应时间为6h,所合成N-(2-氰乙基)二乙醇胺硼酸酯的产率为58.7%。并测定了这三种硼酸酯键合剂的胺值、羟值、水分、pH值与外观。并采用新型硼酸酯键合剂进行了高能丁羟四组元复合固体推进剂装药应用实验,装药应用实验结果表明,DNANB与DNACB键合剂可以改善复合固体推进剂的界面粘结状况,能显著提高高能丁羟四组元复合固体推进剂的最大延伸率,具有实际应用价值。