论文部分内容阅读
膦腈化合物主要是由磷、氮元素构成,其具有阻燃性能。主链磷、氮单双键交替结构的聚膦腈具有很好的柔顺性,它们中的一部分是一类低温性能优良的弹性体材料,可以作为一类火箭发动机绝热材料基体材料使用。论文尝试将膦腈化合物与传统的绝热材料基体,如丁腈橡胶、三元乙丙橡胶并用,期望制备出具有优异力学性能,烧蚀性能等综合性能优良的新型绝热材料。采用溶液开环聚合法合成了聚乙氧基膦腈(PDEP),按不同比例与丁腈橡胶(NBR)共混制备了绝热材料,使用无转子硫化仪研究了其硫化性能,利用DSC、SEM、TEM对其相容性和共混形貌进行研究,利用拉力机和烧蚀率仪对其力学性能和烧蚀性能进行了研究,利用SEM对烧蚀后炭层表面和断面形貌进行了对比。结果显示,PDEP与NBR未发生共硫化,热力学不相容;共混材料呈双连续相结构或海岛结构分布,PDEP的加入提高了共混绝热材料的耐烧蚀性能,PDEP/NBR共混比为20/80时综合性能最优,其拉伸强度达到8.12MPa,线烧蚀率0.08mm/s; PDEP加入提高了绝热材料烧蚀后的炭层强度及其与基体结合力。分别将六苯氧基环三膦腈(HPTCP),混合苯氧基取代聚膦腈(PDPP)与三元乙丙橡胶(EPDM)共混制备绝热材料,并与传统添加聚磷酸铵(APP)的样品进行了对比。使用无转子硫化仪、氧指数测试仪、拉力机、烧蚀率仪对其进行了测试,利用SEM观察了烧蚀后样品表面炭层的形貌。结果显示,加入HPTCP和PDPP对样品的硫化性能造成不利影响,其加入对绝热材料的阻燃效果不明显,加入HPTCP对绝热材料的烧蚀性能提高不明显,适量添加PDPP对绝热材料烧蚀性能有显著提高,添加量20份最优,拉伸强度达到18.44MPa,线烧蚀率0.08mm/s。合成了含烯烃基团取代环三膦腈衍生物,利用31P-NMR、质谱对其结构进行了表征并研究了反应取代率与反应时间、温度的关系,结果显示,室温下主要生成四取代和五取代产物,升温可以迅速提高取代率,在60℃反应60小时,得到产物中全取代产物(]HATC P)占99%。将合成的HATCP与EPDM共混制备绝热材料,使用无转子硫化仪、TGA、拉力机、烧蚀率仪混炼胶进行了测试,结果显示仅添加1份的HATCP,可使EPDM绝热材料拉伸强度提高37%,达到29.4MPa,其烧蚀性能也同时得到提高。