一种含能三唑粘合剂的制备和性能研究

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在含能领域,粘合剂的发展在朝着高能、安全稳定、力学性能优良、低特征信号和绿色环保的方向前进。为了适应粘合剂的发展要求,制备了一种优良的粘合剂。首先,通过化学改性的方法,合成了一种端炔基聚环氧丙烷-四氢呋喃无规共聚物(PT(P-co-T)),并利用红外光谱法(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H NMR)进行了表征,证实了合成的产物为PT(P-co-T)。其次,使用了GAPE(端酯基聚叠氮缩水甘油醚)和PT(P-co-T)两种聚合物进行点击化学反应,制备含能三唑粘合剂。将PT(P-co-T)/GAPE三唑粘合剂体系、丁二酸二丙炔醇酯(BPS)/GAP体系、BPS-PT(P-co-T)/GAP双交联体系、添加氧化石墨烯的GO/PT(P-co-T)/GAPE四种体系的力学性能进行对比。测试结果表明,PT(P-co-T)/GAPE三唑粘合剂体系具有较好的力学性能;通过改变R值,可以在一定范围内调控三唑粘合剂的力学性能;其中R值为0.5时,试样的拉伸强度为0.332MPa,延伸率达到了897.1%,是一种具有潜力的新型粘合剂。采用流变动力学法,通过流变等温测试方法,研究了三唑粘合剂的固化动力学,得到了固化动力学方程,结果表明其固化过程是一种自催化反应。最后,对PT(P-co-T)/GAPE三唑粘合剂进行了性能研究。溶胀试验结果表明,该粘合剂在有机溶剂(如甲苯、四氢呋喃等)中只溶胀不溶解,是一种交联网状结构;在R=0.5时,三唑粘合剂试样的交联网络规整性好。DMA测试结果表明,三唑粘合剂的玻璃化温度(Tg)在-70~-65℃,具有良好的低温力学性能,在-50~-30℃出现的局部冷结晶现象,说明试样内部有悬挂链的存在。DSC和TG测试结果表明,三唑粘合剂高温分解过程分为3个过程,分别为在258℃附近时的叠氮基(-N3)的分解、355℃附近的端酯键的分解和414℃附近的醚键的分解;当温度大于550℃时,TG实验显示仍有少量(5-10%)的杂质残留,说明三唑基团的分解需要更高的温度,中高温热性能稳定。DSC和TG实验也可证明试样内部有悬挂链的存在。研究结果表明,该粘合剂体系具有优良的力学性能,可以通过改变R值的方法在一定范围内对力学性能进行调控,同时具有优异的低温力学性能和中高温热稳定性,是一种综合性能良好的粘合剂。
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