CN105038656B - Pbx用室温固化粘接体系及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PBX用室温固化粘接体系及其制备方法，该体系由按重量份计的树脂预聚体75‑80份、离子液体催化剂8‑10份、增塑剂13‑16份和乳化剂0.005‑0.020份制备而成，制备时树脂预聚体要先预热、排除大颗粒和小分子组分，离子液体催化剂也要将水分子含量降低到0.02％以下，然后先将离子液体催化剂与增塑剂混合，再加入乳化剂混合，最后加入树脂预聚体和PBX炸药在温度＞20℃的条件下放置48‑55h完成固化即可。本发明获得的PBX用粘结体系具有较高的力学强度，同时能实现室温固化。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及军民两用高分子材料领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种PBX用室温固化粘接体系及其制备方法。
背景技术
PBX是一类由单质炸药和粘结体系组成的混合炸药，其环境适应能力强、安全性能好，目前在新型高精尖武器中已广泛采用PBX装药。浇注PBX装药通常需要在50～70℃下固化，但是在高温下固化完成的PBX在降至室温过程中，PBX装药会产生热应力即收缩应力。药柱在收缩过程中容易导致药柱和壳体之间出现局部脱粘现象，破坏了PBX药柱的完整性，严重时可能出现安全事故。
使用室温固化粘结体系可使PBX在室温条件下固化,是减少和消除PBX装药收缩应力、提高PBX力学性能、减少能源消耗、降低PBX制造成本的有效途径,因而室温固化粘结体系是一项具有普遍意义的新技术。
目前对于室温固化粘结体系报道较多的是以HTPB为基，虽然此类粘结体系具有较好的室温固化特性，但其粘结体系固化后力学强度较低，采用HTPB为基的室温固化体系无法获得高强度的PBX。
发明内容
为了获得力学性能较好的PBX用室温固化粘结体系，满足国防及民用领域对室温固化粘结体系性能的要求，本发明提供了一种PBX用室温固化粘结体系及其制备方法。采用本发明获得的PBX用粘结体系具有较高的力学强度，其力学强度明显高于HTPB为基的室温固化粘结体系，同时能实现室温固化。
为了实现上述目的，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：
一种PBX用室温固化粘接体系，由按重量份数计的以下组分制备而成：
树脂预聚体75-80份，离子液体催化剂8-10份，增塑剂13-16份，乳化剂0.005-0.020份。
进一步的技术方案是：所述的PBX用室温固化粘接体系由按重量份数计的以下组分制备而成：
树脂预聚体75-80份，离子液体催化剂8-10份，增塑剂13-16份，乳化剂0.01份。
PBX用室温固化粘接体系中，所述树脂预聚体为季戊四醇与丙烯醛在酸作用下生成的分子量为300-500的预聚体。
PBX用室温固化粘接体系中，所述离子液体催化剂为1-磺酸丁基-3-甲基-咪唑硫酸氢盐。
PBX用室温固化粘接体系中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯。
PBX用室温固化粘接体系中，所述乳化剂为卵磷脂。
本发明还提供了上述PBX用室温固化粘接体系的制备方法，包括以下步骤：
(1)树脂预聚体的预处理
将树脂预聚体预热至38-42℃，然后过200目筛网，除去其中的大颗粒，然后将树脂预聚体在真空度≤-0.090MPa、温度为58-62℃的条件下搅拌处理25-35min，除去其中的小分子组分；
(2)离子液体催化剂的预处理
将离子液体催化剂在真空度≤-0.090MPa、温度＞80℃的条件下搅拌处理70-120min，除去其中的水分子，使离子液体催化剂中的水分子含量＜0.02％；
(3)PBX用室温固化粘接体系的制备
按比例称取所述预处理后的树脂预聚体、预处理后的离子液体催化剂、增塑剂、乳化剂备用，先将离子液体催化剂与增塑剂混合均匀得到混合物，再将乳化剂在温度＞20℃的条件下溶于该混合物中，最后将所述树脂预聚体与该溶解了乳化剂的混合物混合均匀即得到所述PBX用室温固化粘接体系。
本发明上述制备方法可以采用这样的技术方案：所述步骤(1)的树脂预聚体预热至40℃，搅拌处理温度为60℃，搅拌处理时间为30min。
本发明上述制备方法还可以采用这样的技术方案：所述步骤(2)的搅拌处理温度为85-90℃，搅拌处理时间为70-90min。
本发明上述制备方法也可以采用这样的技术方案：步骤(3)中所述树脂预聚体与溶解了乳化剂的混合物混合的同时加入PBX炸药颗粒，混合均匀后浇注，接着在温度＞20℃的条件下放置48-55h完成固化，得到应用了所述PBX用室温固化粘接体系的PBX炸药。
下面对本发明的上述技术方案进行进一步的说明。
本发明选择1-磺酸丁基-3-甲基-咪唑硫酸氢盐作为催化剂，其对树脂预聚体具有较强的催化能力，可实现树脂预聚体的室温固化；选择卵磷脂为乳化剂，其提高离子液体与树脂预聚体之间的相容性；选择邻苯二甲酸二乙酯为增塑剂，其与树脂预聚体之间有较好的相容性，同时能减低室温固化粘结体系的粘度，提高流动性；本发明将树脂预聚体在合适条件下预热过筛和真空处理能够有效去除其合成和储存过程中形成的团聚体和小分子组分，提高树脂预聚体的纯度；将离子液体1-磺酸丁基-3-甲基-咪唑硫酸氢盐进行脱水处理能提高其催化效率。
与现有技术相比，本发明通过采用特定的离子液体催化剂、树脂预聚体、增塑剂及乳化剂能够获得一种新型PBX用室温固化粘结体系。采用本发明获得的PBX用粘结体系具有较高的力学强度，同时能实现室温固化。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明使用的树脂预聚体的一种制备方法是：将1重量份的季戊四醇与5重量份的丙烯醛在对甲苯磺酸的催化条件下于45℃反应90min，得到所述树脂预聚体，分子量为300-500，备用。
实施例1
本实施例的PBX用室温固化粘结体系由按重量分计的77份季戊四醇丙烯醛树脂预聚体、9份离子液体催化剂1-磺酸丁基-3-甲基-咪唑硫酸氢盐、14份增塑剂邻苯二甲酸二乙酯和0.01份乳化剂卵磷脂制成。
PBX用室温固化粘结体系的具体制备步骤如下：
(1)树脂预聚体的预处理
将树脂预聚体预热至40℃，然后过200目筛网，除去其中的大颗粒，然后将树脂预聚体在真空度-0.092MPa、温度为60℃的条件下搅拌处理0.5h，除去其中的小分子组分；
(2)离子液体催化剂的预处理
将离子液体催化剂在真空度-0.092MPa、温度为85℃的条件下搅拌处理1.5h，除去其中的水分子，实测离子液体催化剂中的水分子含量为0.015％；
(3)PBX用室温固化粘接体系的制备与应用
按比例称取所述预处理后的树脂预聚体、预处理后的离子液体催化剂、增塑剂、乳化剂备用，先将离子液体催化剂与增塑剂混合均匀得到混合物，再将乳化剂在温度27℃的条件下溶于该混合物中，接着将所述树脂预聚体与该混合物及PBX炸药颗粒混合均匀并浇注到模具中，浇注完成后物料在温度为25℃的条件下放置50h完成固化，得到应用了所述PBX用室温固化粘接体系的炸药。
所得PBX用室温固化粘结体系固化物的各项指标如下：
(1)物料初始粘度ηα＝600厘泊(27℃)；
(2)65mm×15mm×5mm胶片的实测密度ρ＝1.203g/cm3；
(3)力学性能：抗拉断裂强度55.35MPa、抗压强度75.25MPa、断裂延伸率11％；
(4)与炸药相容性：采用GJB772A-97-501.2VST法测试粘结体系与RDX和HMX相容性结果表明相容性良好。
实施例2
本实施例的PBX用室温固化粘结体系由按重量分计的76份季戊四醇丙烯醛树脂预聚体、8份离子液体催化剂1-磺酸丁基-3-甲基-咪唑硫酸氢盐、16份增塑剂邻苯二甲酸二乙酯和0.01份乳化剂卵磷脂制成。
PBX用室温固化粘结体系的具体制备步骤如下：
(1)树脂预聚体的预处理
将树脂预聚体预热至40℃，然后过200目筛网，除去其中的大颗粒，然后将树脂预聚体在真空度-0.091MPa、温度为60℃的条件下搅拌处理0.5h，除去其中的小分子组分；
(2)离子液体催化剂的预处理
将离子液体催化剂在真空度-0.091MPa、温度为90℃的条件下搅拌处理1.2h，除去其中的水分子，实测离子液体催化剂中的水分子含量为0.017％；
(3)PBX用室温固化粘接体系的制备与应用
按比例称取所述预处理后的树脂预聚体、预处理后的离子液体催化剂、增塑剂、乳化剂备用，先将离子液体催化剂与增塑剂混合均匀得到混合物，再将乳化剂在温度25℃的条件下溶于该混合物中，接着将所述树脂预聚体与该混合物及PBX炸药颗粒混合均匀并浇注到模具中，浇注完成后物料在温度为22℃的条件下放置55h完成固化，得到应用了所述PBX用室温固化粘接体系的炸药。
所得PBX用室温固化粘结体系固化物的各项指标如下：
(1)物料初始粘度ηα＝680厘泊(25℃)；
(2)65mm×15mm×5mm胶片的实测密度ρ＝1.216g/cm3；
(3)力学性能：抗拉断裂强度53.35MPa、抗压强度68.36MPa、断裂延伸率13％；
(4)与炸药相容性：采用GJB772A-97-501.2VST法测试粘结体系与RDX和HMX相容性结果表明相容性良好。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (4)
1.一种PBX用室温固化粘接体系的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)树脂预聚体的预处理
将树脂预聚体预热至38-42℃，然后过200目筛网，除去其中的大颗粒，
然后将树脂预聚体在真空度≤-0.090MPa、温度为58-62℃的条件下搅拌处理25-35min，除去其中的小分子组分；
(2)离子液体催化剂的预处理
将离子液体催化剂在真空度≤-0.090MPa、温度＞80℃的条件下搅拌处理70-120min，除去其中的水分子，使离子液体催化剂中的水分子含量＜0.02％；
(3)PBX用室温固化粘接体系的制备
按重量份比例称取所述预处理后的树脂预聚体75-80份、预处理后的离子液体催化剂8-10份、增塑剂13-16份、乳化剂0.005-0.020份备用，所述树脂预聚体为季戊四醇与丙烯醛在酸作用下生成的分子量为300-500的预聚体；所述离子液体催化剂为1-磺酸丁基-3-甲基-咪唑硫酸氢盐；所述增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯；所述乳化剂为卵磷脂；先将离子液体催化剂与增塑剂混合均匀得到混合物，再将乳化剂在温度＞20℃的条件下溶于该混合物中，最后将所述树脂预聚体与该溶解了乳化剂的混合物混合均匀即得到所述PBX用室温固化粘接体系。
2.根据权利要求1所述的PBX用室温固化粘接体系的制备方法，其特征在于所述步骤(1)的树脂预聚体预热至40℃，搅拌处理温度为60℃，搅拌处理时间为30min。
3.根据权利要求1所述的PBX用室温固化粘接体系的制备方法，其特征在于所述步骤(2)的搅拌处理温度为85-90℃，搅拌处理时间为70-90min。
4.一种PBX用室温固化粘接体系的应用方法，其特征在于在权利要求1的步骤(3)中所述树脂预聚体与溶解了乳化剂的混合物混合的同时加入PBX炸药颗粒，混合均匀后浇注，接着在温度＞20℃的条件下放置48-55h完成固化，得到应用了所述PBX用室温固化粘接体系的PBX炸药。
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