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Abstract

本发明提供了一种用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB及制备方法。所述精制HTPB的数均分子量分布为2800～3300，纯度＞99％，含水量＜0.03％；以H+计，所述精制HTPB的酸度＜0.0002mmol·g‑1。所述制备方法包括：对HTPB原料进行减压加热旋蒸处理。本发明的制备方法用时短，能耗小，得到的精制HTPB的纯度高、分子量分布窄、含水量及酸度低、安定性好，可供浇注PBX炸药及固体推进剂直接使用。

Description

一种用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB及制备方法
技术领域
本发明属于PBX炸药及推进剂的浇注领域，具体涉及一种用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB，一种用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB的制备方法，以及由该制备方法制得的精制HTPB。
背景技术
端羟基聚丁二烯(HTPB)基浇注炸药及推进剂由于其优异的力学性能和感度低等优点已成为当今应用最为广泛的装药。浇注类炸药及推进剂的成型过程主要是通过其中的端羟基高分子与异氰酸酯固化剂发生交联反应生成网状结构。但是HTPB中存在的小分子杂质与水分严重影响了交联反应的进行。作为浇注PBX及固体推进剂的原料，HTPB对于浇注PBX及固体推进剂的性能存在很大影响，其平均分子量、官能度、纯度、水分含量、酸度、粘度以及暴露在环境中的时间都对其性能有一定的影响。
就分子量而言，分子量分布的范围越小，制备出的浇注PBX及固体推进剂力学性能越好，低分子量的HTPB制备出的浇注PBX及固体推进剂力学性能较差。浇注PBX及固体推进剂对于HTPB的纯度要求非常高，通常都要大于99％，而含水量则要求更高，当含水量高于0.06％时，浇注PBX及固体推进剂中会产生很多气孔。下式为HTPB中的水对于浇注PBX及固体推进剂的影响：
-NCO+H2O→-NH2+CO2
18g(1mol)水就可以生成22.4L CO2，因此使用HTPB过程中必须要注意水分对其性能的影响。另外，HTPB的酸度影响其安定性，酸度的降低对HTPB安定性的提高有较大的帮助。
目前对炸药中使用的HTPB前处理过程没有明确的规定，通常的方法是将HTPB置于干燥烘箱中干燥1至2周，以除去其中的水分。但这样方法不仅需要消耗大量的能源与时间，并且经过处理的物料中的小分子杂质及水分是否已达到最低水平也存在异议，因此，亟需开发一种新的、耗时短的精制方法，该方法能够制得直接用于浇注PBX炸药及固体推进剂的精制HTPB，且制得的产品质量高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB，一种用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB的制备方法，以及由该制备方法制得的精制HTPB。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB，所述精制HTPB的数均分子量分布为2800～3300，纯度＞99％，含水量＜0.03％；以H+计，所述精制HTPB的酸度＜0.0002mmol·g-1。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB的制备方法，该方法包括：对HTPB原料进行减压加热旋蒸处理。
根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB的制备方法制得的精制HTPB。
本发明的用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB纯度高、分子量分布窄、含水量及酸度低、安定性好，可供浇注PBX炸药及固体推进剂直接使用；本发明的精制HTPB的制备采用减压加热旋蒸法，制备时间短，得到的产品性能优异。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例来详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不用于限制本发明。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB，所述精制HTPB的数均分子量分布为2800～3300，纯度＞99％，含水量＜0.03％；以H+计，所述精制HTPB的酸度＜0.0002mmol·g-1。
本发明中，数均分子量是通过凝胶渗透色谱法(GPC)法测得的，该方法能够得到同一种精制HTPB的最高数均分子量和最低数均分子量，从而得到所述数均分子量分布。
根据本发明，所述数均分子量分布越窄越好，例如，所述精制HTPB的数均分子量分布优选为2900～3200，更优选为3000～3100。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB的制备方法，该方法包括：对HTPB原料进行减压加热旋蒸处理。
本发明中，HTPB原料为技术指标未达到本发明精制HTPB的任何HTPB原料，所述技术指标包括数均分子量分布，纯度，含水量，以及酸度(以H+计)中的任意一项。
本发明中，所述的减压加热旋蒸处理可以采用旋转蒸发仪进行。
具体地，所述制备方法包括：
1)抽真空：将HTPB原料密封于旋蒸瓶中，进行抽真空；
2)旋蒸处理：于50～100℃下，对所述HTPB原料进行旋蒸。
步骤1)中，所述抽真空使得所述旋蒸瓶的真空度可以为-0.1至0MPa，目的是将所述旋蒸瓶中的空气抽除完全。
步骤1)中，所述旋蒸瓶中，HTPB原料可以占旋蒸瓶容积的15～40体积％，优选为15～30体积％。
步骤2)中，所述旋蒸处理的温度优选为60～100℃。
步骤2)中，所述旋蒸处理的温度可以但不限于通过油浴控制；
优选地，通过甘油浴控制旋蒸处理的温度，一方面，甘油浴可以很好的实现温度的控制，另一方面，由于甘油与HTPB不互溶，且可以溶于水，如若其不慎污染HTPB产品时，更易分离处理。
步骤2)中，所述旋蒸处理的转速可以为10～100rpm，优选为20～60rpm。
步骤2)中，所述旋蒸处理的时间可以为1～5h，优选为1.5～4.5h。
根据本发明的一种具体优选实施方式，采用旋转蒸发仪制备精制HTPB的具体操作包括：
第一步：按照HTPB原料占旋蒸瓶容积的15～30体积％，将HTPB原料加入旋蒸瓶中；
第二步：密封旋蒸瓶，使用真空泵抽除瓶内空气，使其真空度达到-0.1至0MPa；
第三步：采用甘油浴将密封的旋蒸瓶加热至60～100℃；
第四步：通过调节旋转蒸发仪上与密封旋蒸瓶相连的电机，使旋蒸瓶以20～60rpm的转速旋转；
第五步：对HTPB原料连续进行1.5～4.5h的旋蒸处理，将处理后的精制HTPB装入气密容器中。
根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB的制备方法制得的精制HTPB。
本发明的制备方法制得的精制HTPB的数均分子量分布为2800～3300，纯度＞99％，含水量＜0.03％；以H+计，所述精制HTPB的酸度＜0.0002mmol·g-1。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
在以下实施例及对比例中：
HTPB原料：购自洛阳黎明化工研究设计院有限责任公司。
安定性：按照GJB 772A-97《炸药试验方法》方法501.2压力传感器法进行100℃热安定性测定。
酸碱度：按照GJB 772A-97《炸药试验方法》方法101.1测定。
水分：按照GJB 772A-97《炸药试验方法》方法103.1卡尔·费休法测定。
数均分子量分布：采用GJB 1965-1994《端羟基聚丁二烯分子量及分子量分布测定凝胶渗透色谱法》检测。
纯度：采用液相色谱法检测。
实施例1
本实施例用于说明本发明的用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB及制备方法。
第一步：将5L HTPB原料加入容积为20L的旋蒸瓶中；
第二步：密封旋蒸瓶，使用真空泵抽除瓶内空气，使其真空度达到-0.09MPa；
第三步：采用甘油浴将密封的旋蒸瓶加热至80℃；
第四步：通过调节旋转蒸发仪上与密封旋蒸瓶相连的电机，使旋蒸瓶以40rpm的转速旋转；
第五步：对HTPB原料连续进行2h的旋蒸处理，将处理后的HTPB装入气密容器中，从而得到精制HTPB-1。
实施例2
本实施例用于说明本发明的用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB及制备方法。
第一步：将2L HTPB原料加入容积为10L的旋蒸瓶中；
第二步：密封旋蒸瓶，使用真空泵抽除瓶内空气，使其真空度达到-0.08MPa；
第三步：采用甘油浴将密封的旋蒸瓶加热至70℃；
第四步：通过调节旋转蒸发仪上与密封旋蒸瓶相连的电机，使旋蒸瓶以50rpm的转速旋转；
第五步：对HTPB原料连续进行4h的旋蒸处理，将处理后的HTPB装入气密容器中，从而得到精制HTPB-2。
实施例3
本实施例用于说明本发明的用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB及制备方法。
第一步：将10L HTPB原料加入容积为50L的旋蒸瓶中；
第二步：密封旋蒸瓶，使用真空泵抽除瓶内空气，使其真空度达到-0.1MPa；
第三步：采用甘油浴将密封的旋蒸瓶加热至90℃；
第四步：通过调节旋转蒸发仪上与密封旋蒸瓶相连的电机，使旋蒸瓶以30rpm的转速旋转；
第五步：对HTPB原料连续进行2h的旋蒸处理，将处理后的HTPB装入气密容器中，从而得到精制HTPB-3。
对比例1
将HTPB原料置于真空烘箱中，于80℃下干燥24h，从而得到精制HTPB-D1。
对比例2
将HTPB原料置于普通烘箱中，于80℃下干燥1周，从而得到精制HTPB-D2。
上述实施例和对比例制备得到的精制HTPB、HTPB原料及军用标准的HTPB(GJB1327-2003)的各项指标如表1所示。
表1
从表1可以看出，本发明实施例的精制HTPB与对比例经过烘箱干燥处理后的HTPB相比，纯度及安定性均有较大幅度的提升；分子量分布范围变窄，有益于提高HTPB弹性体的力学性能；酸度及水分都有明显的降低，促进了其安定性的提高，水分和分子量的指标均优于在浇注PBX炸药及固体推进剂中应用的要求；且本发明的制备方法用时短，能耗小。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB，其特征在于，所述精制HTPB的数均分子量分布为2800～3300，纯度＞99％，含水量＜0.03％；以H+计，所述精制HTPB的酸度＜0.0002mmol·g-1。
2.一种用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB的制备方法，其特征在于，该方法包括：对HTPB原料进行减压加热旋蒸处理。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述制备方法包括：
1)抽真空：将HTPB原料密封于旋蒸瓶中，进行抽真空；
2)旋蒸处理：于50～100℃下，对所述HTPB原料进行旋蒸。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，步骤1)中，所述抽真空使得所述旋蒸瓶的真空度为-0.1至0MPa。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其中，步骤1)中，所述旋蒸瓶中，HTPB原料占旋蒸瓶容积的15～40体积％。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其中，步骤2)中，所述旋蒸处理的温度通过甘油浴控制。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其中，步骤2)中，所述旋蒸处理的转速为10～100rpm。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其中，步骤2)中，所述旋蒸处理的时间为1～5h。
9.权利要求2～8中任意一项所述的用于浇注PBX炸药及推进剂的精制HTPB的制备方法制得的精制HTPB。
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