CN103936621B - 一种氰乙基接枝酰胺的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氰乙基接枝酰胺的制备方法及产品，属于复合固体推进剂制造领域。一种氰乙基接枝酰胺的制备方法，包括以下步骤：将酰胺溶解于3-6倍体积的惰性溶剂中，机械搅拌下，室温下滴加一定量的丙烯腈，回流搅拌条件下于50-100℃反应3-12h；停止反应，蒸除过量的丙烯腈和惰性溶剂，得到所述的氰乙基接枝酰胺产品。该制备方法具有安全、操作方便、产物纯度高、产率高的特点。

Description

一种氰乙基接枝酰胺的制备方法

技术领域

本发明属于复合固体推进剂制造领域，具体涉及一种氰乙基接枝酰胺及其制备方法。

背景技术

复合固体推进剂材料是粘合剂系统，增塑剂，金属微粉如铝粉、镁铝合金等，氧化剂微粉如高氯酸铵、高氯酸钾等，燃速调节剂以及功能助剂组成的高固体含量的固体含能材料。其制造过程主要包括药浆的混合、浇注和固化三道主要工序，推进剂的混合和浇注实在药浆流动状态下进行的工艺过程，药浆流变性能的好坏直接关系到推进剂的可浇注性、流平性、结构完整性、内弹道性能的稳定性等。自上世纪六十年代开始，国内外固体推进剂行业先后通过选取合适的工艺助剂，降低药浆的粘度，减少屈服值，改善药浆的流动性、流平性，延长药浆的适用期，国内外先后有工艺助剂得到成功运用的报道，所使用的工艺助剂主要包括：硬脂酸甲酯，卵磷脂、大不列颠洗涤剂和含磷接枝合物等。目前酰胺类化合物作为工艺助剂引入丁羟高燃速配方中，用量少且效果显著；可提高填料与粘合剂界面的物理浸润，有效改善推进剂混合前期的工艺性能，但因酰胺极性基团上的活泼氢与固化剂甲苯二异氰酸酯反应活性过高，导致药浆粘度增长过快，药浆适用期仅4h左右。

发明内容

本发明提供的一种氰乙基接枝酰胺及其制备方法，达到其掺量低和降低粘度效果显著，延长药浆适用期的目的。

所用的酰胺原料结构式见式Ⅰ，得到的氰乙基接枝酰胺的结构式见式Ⅱ：

其具体的制备方法是：

将式Ⅰ溶解于3-6倍体积的惰性溶剂中，机械搅拌下，滴加2.2-2.8倍摩尔配比的丙烯腈，回流搅拌条件下于50-100℃反应3-12h；停止反应，蒸除过量的丙烯腈和惰性溶

剂，得到式Ⅱ所述的产品。

所述酰胺与丙烯腈的摩尔比为1:2.2。

所述反应温度为78℃。

所述反应时间为6h。

所述惰性溶剂是二氯甲烷、二甲基亚砜、丙酮中的一种或多种混合，优选为二甲基亚砜，所述惰性溶剂的体积加入量为酰胺体积的4.5倍；所述滴加丙烯腈时采用冰水浴

冷却，使液相温度维持在25-30℃。加入惰性溶剂的目的是改善酰胺与丙烯腈之间的溶解状况，并稀释反应物料，防止反应过于剧烈而发生飞温现象。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的氰乙基接枝酰胺的制备方法具有以下优点：1)产率高，产率≥83％，选用液态丙烯腈，加料方便，可与原料混合充分，利用率高；2)反应体系不需要催化剂，反应过程平稳；3)产物纯度高，纯度≥90％，采用减压蒸馏处理，大大提高产物的纯度；4)反应条件温和，反应容易控制，使用惰性溶剂改善酰胺与丙烯腈的溶解状况，操作方便；

2、本发明提供的氰乙基接枝酰胺类助剂，在复合固体推进剂配方中添加0.08-0.15％，能够显著改善推进剂的固体粒子与粘合剂体系的润湿状态，使得固体粒子易于分散，减少药浆内部阻碍流动的结构强度，降低了药浆的屈服值和粘度。药浆初始粘度降低35％，药浆流动流平性良好，药浆的适用期达到6h以上。

附图说明

图1为原料酰胺与实施例2制备的丙烯腈接枝酰胺产品的红外光谱。其中A为原料酰胺的红外光谱；B为产品丙烯腈接枝酰胺的红外光谱。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

实施例1：

将酰胺溶解于4.5倍体积的二甲基亚砜溶剂中，机械搅拌下，滴加2.8倍摩尔配比的丙烯

腈，所述滴加丙烯腈时采用冰水浴冷却，使液相温度维持在30℃。回流搅拌条件下于78℃反应6h；停止反应，蒸除过量的丙烯腈和惰性溶剂，得到氰乙基接枝酰胺。

实施例2：

将酰胺溶解于4.5倍体积的二甲基亚砜与丙酮1:1混合溶液溶剂中，机械搅拌下，滴加2.5倍摩尔配比的丙烯腈，所述滴加丙烯腈时采用冰水浴冷却，使液相温度维持在30℃。

回流搅拌条件下于50℃反应12h；停止反应，蒸除过量的丙烯腈和惰性溶剂，得到氰乙基接枝酰胺。

实施例3：

将酰胺溶解于3倍体积的二甲基亚砜溶液溶剂中，机械搅拌下，滴加2.2倍摩尔配比的丙

烯腈，所述滴加丙烯腈时采用冰水浴冷却，使液相温度维持在27℃。回流搅拌条件下于100℃反应3h；停止反应，蒸除过量的丙烯腈和惰性溶剂，得到氰乙基接枝酰胺。

实施例4：

将酰胺溶解于6倍体积的二甲基亚砜与二氯甲烷1:1混合溶液溶剂中，机械搅拌下，滴加

2.4倍摩尔配比的丙烯腈，所述滴加丙烯腈时采用冰水浴冷却，使液相温度维持在25℃。

回流搅拌条件下于78℃反应5h；停止反应，蒸除过量的丙烯腈和惰性溶剂，得到氰乙基接枝酰胺。

实施例5：

将酰胺溶解于4.5倍体积的二甲基亚砜、二氯甲烷、丙酮1:1:1混合溶液溶剂中，机械搅

拌下，滴加2.3倍摩尔配比的丙烯腈，所述滴加丙烯腈时采用冰水浴冷却，使液相温度维

持在25℃。回流搅拌条件下于70℃反应5.5h；停止反应，蒸除过量的丙烯腈和惰性溶剂，得到氰乙基接枝酰胺。

图1为原料酰胺与实施例2制备的丙烯腈接枝酰胺产品的红外光谱，其中A为原料酰胺的红外光谱；B为产品丙烯腈接枝酰胺的红外光谱。

上述实施例1-5中所使用的酰胺化学式为：

基本性质为胺值400-500mgKOH/g；粘度(25℃)：3500-7000cps。

本发明所列举的各具体原料，以及各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数如温度、时间等的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (6)

1.一种氰乙基接枝酰胺的制备方法，其特征在于：所用的酰胺原料结构式见式Ⅰ，得到的氰乙基接枝酰胺的结构式见式Ⅱ：

其具体的制备方法是：

将式Ⅰ溶解于3-6倍体积的惰性溶剂中，机械搅拌下，滴加2.2-2.8倍摩尔配比的丙烯腈，回流搅拌条件下于50-100℃反应3-12h；停止反应，蒸除过量的丙烯腈和惰性溶剂，得到式Ⅱ所述的产品。

2.根据权利要求1所述的氰乙基接枝酰胺的制备方法，其特征在于：所述酰胺与丙烯腈的摩尔比为1:2.2。

3.根据权利要求1所述的氰乙基接枝酰胺的制备方法，其特征在于：所述反应温度为78℃。

4.根据权利要求1所述的氰乙基接枝酰胺的制备方法，其特征在于：所述反应时间为6h。

5.根据权利要求1所述的氰乙基接枝酰胺的制备方法，其特征在于：所述惰性溶剂是二氯甲烷、二甲基亚砜、丙酮中的一种或多种混合。

6.根据权利要求1所述的氰乙基接枝酰胺的制备方法，其特征在于：所述滴加丙烯腈时采用冰水浴冷却，使液相温度维持在25-30℃。