聚缩水甘油醚硝酸酯的合成及固化

王 伟, 韩世民, 张得亮, 薛金强, 尚丙坤, 徐琰璐, 王 勃

(黎明化工研究设计院有限责任公司, 河南 洛阳 471000)

1 引 言

近年来含能粘合剂的研究活跃且进展迅速,主要品种包括叠氮类的聚叠氮缩水甘油醚(GAP)、聚3,3-双(叠氮甲基)氧丁环(PBAMO),硝酸酯类的聚缩水甘油醚硝酸酯(PGN)、聚3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷(PNIMMO)等,这些新型含能粘合剂普遍具有高能、钝感等特性,满足现代武器的发展要求。其中硝酸酯类粘合剂具有与硝酸酯增塑剂相容性好、氧含量高等优点,可提高火炸药的使用安全性[1]。

硝酸酯粘合剂中,PGN理论密度1.46g·cm-3,爆热2661kJ·kg-1,均高于PNIMMO(密度和爆热分别为1.26 g·cm-3和818 kJ·kg-1)[2]。在美国水面武器中心印第安娜总部(NSWC-IH)一为期三年的研究中,以提高推进剂能量并降低感度为目标,考察了各种含能粘合剂和新型含能组分,PGN以其高氧平衡和高能量密度被认为是最适于新型武器应用的硝酸酯类粘合剂[3]。

PGN通过阳离子开环聚合制备,受聚合理论和聚合技术的影响,早期合成的PGN分子量低、官能度低、产物分离困难、制得的聚氨酯推进剂力学性能差[4]。20世纪90年代以来,易于工业化的硝化新工艺、新技术降低了PGN单体合成的成本,同时阳离子聚合理论的发展也推动了PGN聚合的深入研究,理想官能度和较高分子量的PGN得以合成和应用,英国防卫所(DERA)、英国ICI炸药公司和美国聚硫公司(ATK)等,分别或合作在单体的合成、聚合工艺的改进及连续化生产方面推出了不少研究成果[5-10]。

随着应用工作的深入,研究人员发现常规固化的PGN稳定性较差,存在脱固化(de-cure)问题,即PGN与常用异氰酸酯固化形成的聚氨酯,贮存一段时间后可降解成为流动的液体[11]。……