CN108129246B - 一种适用于低熔点热塑性推进剂的复合增塑剂及其制备方法 - Google Patents
一种适用于低熔点热塑性推进剂的复合增塑剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种适用于低熔点热塑性推进剂的复合增塑剂及其制备方法，属于复合固体推进剂技术领域。本发明的复合增塑剂，包含如下质量配比的组分：癸二酸二辛酯：25～75％；液体聚丁二烯：25～75％。本发明制备的复合增塑剂纯度高，成本低，制备工艺简单，重复性好，易于实现工业化生产，制备的复合增塑剂与低熔点热塑性粘合剂具有较好的相容性，复合增塑剂与低熔点热塑性粘合剂组成的低熔点热塑性胶片具有较好的综合性能，满足低熔点热塑性推进剂的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于低熔点热塑性推进剂的复合增塑剂及其制备方法，属于复合固体推进剂技术领域，所述的低熔点是指推进剂的熔点低于100℃。
背景技术
以热塑性弹性体为粘合剂的热塑性推进剂具有优异的机械性能和可重复加工的性能，可以实现推进剂生产的连续化以及零废品率，从而提高推进剂的生产效率，降低推进剂生产的成本，是当代固体推进剂发展的一个重要方向。
热塑性粘合剂作为热塑性推进剂的基本组分，其综合性能的高低很大程度上决定了推进剂的性能，热塑性粘合剂因其独特的分子结构(软段组分与硬段组分嵌段连接形成物理交联)具有较高的熔点，较高的熔融粘度及较低的力学性能，直接使用无法满足推进剂的加工及性能要求。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种适用于低熔点热塑性推进剂的复合增塑剂及其制备方法。
本发明的技术解决方案是：
一种适用于低熔点热塑性推进剂的复合增塑剂，该复合增塑剂包括癸二酸二辛酯和液体聚丁二烯，以复合增塑剂的总质量为100％计算，癸二酸二辛酯的质量含量为25％～75％，液体聚丁二烯的质量含量为25％～75％；该复合增塑剂纯度高，与低熔点热塑性弹性体相容性好，与低熔点热塑性弹性体组成的粘合剂胶片具有满足推进剂使用要求的综合性能，且制备工艺简单，成本低廉，易于实现工业化生产；
所述的液体聚丁二烯为数均分子量900～1100的液体聚丁二烯、数均分子量1400～1700的液体聚丁二烯、数均分子量1800～2400的液体聚丁二烯中的一种或两种以上的混合物。
一种适用于低熔点热塑性推进剂的复合增塑剂的制备方法，该方法的步骤包括：
将癸二酸二辛酯和液体聚丁二烯进行混合，然后进行减压加热旋转蒸馏处理，得到复合增塑剂。
所述的癸二酸二辛酯和液体聚丁二烯进行混合时，采用水浴锅进行温度控制，温度为20～30℃，采用机械搅拌的方式使两者混合均匀，搅拌速度为20～100rpm，搅拌时间为30～60min；
所述的减压加热旋转蒸馏处理的条件为：真空度为-0.1～0MPa，温度为70～90℃，时间为30～60min，转速为20-100rpm。
一种低熔点热塑性胶片，该胶片的原料包括所述的复合增塑剂和低熔点热塑性粘合剂；复合增塑剂和低熔点热塑性粘合剂的质量比为范围0.5～2:1；
所述的低熔点热塑性粘合剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物，牌号EVA420，力学性能：σ：35.52MPa，εb：20.3％(-40℃)；σ：7.33MPa，εb：711％(25℃)；σ：0.28MPa，εb：201.3％(40℃)；玻璃化温度：5.23℃；熔点：73～78℃；熔融粘度：15431Pa·s(90℃)。
一种低熔点热塑性胶片的制备方法，该方法的步骤包括：将低熔点热塑性粘合剂和环己烷进行混合，并进行水浴加热(温度范围40～55℃)，当低熔点热塑性粘合剂完全溶解后，加入复合增塑剂，混合均匀后，进行烘干处理，烘干处理在真空烘箱中进行，真空烘箱温度为45～60℃，真空度为-0.1～0MPa，烘干时间为6～8h，得到低熔点热塑性胶片。低熔点热塑性粘合剂与环己烷的质量比为1:1～2；
将得到的低熔点热塑性胶片切碎，放入100mm*80mm*2mm的聚四氟乙烯模具内，于90～95℃真空烘箱中熔融2～3h，冷却至室温取出进行性能测试，测试结果表明，复合增塑剂的加入，显著降低低熔点热塑性粘合剂的玻璃化温度，使得低熔点热塑性粘合剂的低温力学性能显著提升，低熔点热塑性粘合剂的粘度显著降低；
力学性能：按照GJB 770B-2005火药试验方法进行测试。
玻璃化温度：按照Q/G 325-2016复合固体推进剂玻璃化温度测定方法(试行版)进行测试；
熔点：按照Q/G 4A-2002复合固体推进剂热分解温度测试方法进行测试；
粘度：按照Q/Gt405-2014流变性能测试实验指南进行测试。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)通过合理的调节复合增塑剂配方中的组分配比，可以制备出质量稳定、性能良好的复合增塑剂，制备的增塑剂可以应用于制备低熔点热塑性胶片，制备的低熔点热塑性胶片综合性能良好，满足低熔点热塑性推进剂的使用要求；
(2)制备复合增塑剂所用的原材料均已实现国产化，技术成熟度高，价格低廉，质量一致性好；
(3)复合增塑剂的制备工艺简单，重复性好，易于实现工业化生产。
(4)通过减压加热旋转蒸馏，可以清除复合增塑剂中的易挥发的丁二烯低聚物及其他易挥发杂质，提高复合增塑剂的纯度。
(5)本发明提供一种适用于低熔点热塑性推进剂的复合增塑剂及其制备方法，包含如下质量配比的组分：癸二酸二辛酯：25～75％；液体聚丁二烯：25～75％。制备方法为：1、将癸二酸二辛酯和液体聚丁二烯进行机械搅拌；2、将混合后的癸二酸二辛酯和液体聚丁二烯进行减压加热旋蒸处理，制得复合增塑剂。本发明制备的复合增塑剂纯度高，成本低，制备工艺简单，重复性好，易于实现工业化生产，制备的复合增塑剂与低熔点热塑性粘合剂具有较好的相容性，复合增塑剂与低熔点热塑性粘合剂组成的低熔点热塑性胶片具有较好的综合性能，满足低熔点热塑性推进剂的使用要求。
(6)本发明在热塑性推进剂中加入增塑剂，能够降低热塑性粘合剂熔点，调节推进剂力学性能、工艺性能及提高固含量，拓宽低熔点热塑性推进剂的使用范围且增塑剂纯度高，与低熔点热塑性弹性体相容性好，制备的热塑性胶片具有满足推进剂使用要求的综合性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明，但本发明不仅限于实施例。
实施例1
(1)复合增塑剂及低熔点热塑性胶片的组成及制备
按质量比癸二酸二辛酯：液体聚丁二烯(数均分子量900～1100)＝1:1称量，放入容器中，容器放入水浴锅中，进行机械搅拌，水浴温度25℃，转速35rpm，搅拌时间30min，将混合后的增塑剂密封于旋蒸瓶中，采用真空泵将旋蒸瓶减压至-0.1MPa，加热温度至75℃，旋蒸转速为55rpm，旋蒸时间30min，获得复合增塑剂A。
按质量比复合增塑剂A:EVA420:环己烷＝1:1:2称量，将称量的EVA420、环己烷加入烧杯中，将烧杯放入60℃水浴锅中搅拌至EVA420完全溶解，加入复合增塑剂A，20min后，将烧杯置于50℃真空烘箱中8h，获得低熔点热塑性胶片，将胶片切碎，放入100mm*80mm*2mm的聚四氟乙烯模具内，于90℃真空烘箱中熔融2h，冷却至室温取出进行测试。
(2)低熔点热塑性胶片性能
复合增塑剂A是否析出：否；力学性能：σ：12.15MPa，εb：531.6％(-40℃)；σ：1.73MPa，εb：625.8％(25℃)；σ：0.21MPa，εb：189.3％(40℃)；玻璃化温度：-39.21℃；熔点：65～69℃；熔融粘度：313.42Pa·s(90℃)。
实施例2
(1)复合增塑剂及低熔点热塑性胶片的组成及制备
按质量比癸二酸二辛酯：液体聚丁二烯(数均分子量1400～1700)＝1:1称量，放入容器中，容器放入水浴锅中，进行机械搅拌，水浴温度27℃，转速45rpm，搅拌时间30min，将混合后的增塑剂密封于旋蒸瓶中，采用真空泵将旋蒸瓶减压至-0.08MPa，加热温度至80℃，旋蒸转速为60rpm，旋蒸时间30min，获得复合增塑剂B。
按质量比复合增塑剂B:EVA420:环己烷＝1:1:2称量，将称量的EVA420、环己烷加入烧杯中，将烧杯放入60℃水浴锅中搅拌至EVA420完全溶解，加入复合增塑剂B，20min后，将烧杯置于50℃真空烘箱中8h，获得低熔点热塑性胶片，将胶片切碎，放入100mm*80mm*2mm的聚四氟乙烯模具内，于90℃真空烘箱中熔融2h，冷却至室温取出进行测试。
(2)低熔点热塑性胶片性能
复合增塑剂B是否析出：否；力学性能：σ：14.33MPa，εb：433.6％(-40℃)；σ：1.88MPa，εb：521.7％(25℃)；σ：0.32MPa，εb：151.1％(40℃)；玻璃化温度：-32.11℃；熔点：67～72℃；熔融粘度：357.53Pa·s(90℃)。
实施例3
(1)复合增塑剂及低熔点热塑性胶片的组成及制备
按质量比癸二酸二辛酯：液体聚丁二烯(数均分子量1800～2400)＝1:0.7称量，放入容器中，容器放入水浴锅中，进行机械搅拌，水浴温度22℃，转速39rpm，搅拌时间40min，将混合后的增塑剂密封于旋蒸瓶中，采用真空泵将旋蒸瓶减压至-0.02MPa，加热温度至77℃，旋蒸转速为65rpm，旋蒸时间20min，获得复合增塑剂C。
按质量比复合增塑剂C:EVA420:环己烷＝1:1:2称量，将称量的EVA420、环己烷加入烧杯中，将烧杯放入60℃水浴锅中搅拌至EVA420完全溶解，加入复合增塑剂C，20min后，将烧杯置于50℃真空烘箱中8h，获得低熔点热塑性胶片，将胶片切碎，放入100mm*80mm*2mm的聚四氟乙烯模具内，于90℃真空烘箱中熔融2h，冷却至室温取出进行测试。
(2)低熔点热塑性胶片性能
复合增塑剂C是否析出：否；力学性能：σ：15.33MPa，εb：492.6％(-40℃)；σ：2.11MPa，εb：563.7％(25℃)；σ：0.38MPa，εb：172.3％(40℃)；玻璃化温度：-28.72℃；熔点：68～73℃；熔融粘度：389.77Pa·s(90℃)。
实施例4
(1)复合增塑剂及低熔点热塑性胶片的组成及制备
按质量比癸二酸二辛酯：液体聚丁二烯(数均分子量900～1100)＝1:0.5称量，放入容器中，容器放入水浴锅中，进行机械搅拌，水浴温度28℃，转速50rpm，搅拌时间25min，将混合后的增塑剂密封于旋蒸瓶中，采用真空泵将旋蒸瓶减压至-0.06MPa，加热温度至81℃，旋蒸转速为45rpm，旋蒸时间35min，获得复合增塑剂D。
按质量比复合增塑剂D:EVA420:环己烷＝0.5:1:2称量，将称量的EVA420、环己烷加入烧杯中，将烧杯放入60℃水浴锅中搅拌至EVA420完全溶解，加入复合增塑剂D，20min后，将烧杯置于50℃真空烘箱中8h，获得低熔点热塑性胶片，将胶片切碎，放入100mm*80mm*2mm的聚四氟乙烯模具内，于90℃真空烘箱中熔融2h，冷却至室温取出进行测试。
(2)低熔点热塑性胶片性能
复合增塑剂D是否析出：否；力学性能：σ：18.15MPa，εb：336.6％(-40℃)；σ：2.56MPa，εb：511.3％(25℃)；σ：0.52MPa，εb：88.9％(40℃)；玻璃化温度：-20.03℃；熔点：70～72℃；熔融粘度：533.42Pa·s(90℃)。
实施例5
(1)复合增塑剂及低熔点热塑性胶片的组成及制备
按质量比癸二酸二辛酯：液体聚丁二烯(数均分子量1400～1700)＝1:0.6称量，放入容器中，容器放入水浴锅中，进行机械搅拌，水浴温度24℃，转速40rpm，搅拌时间30min，将混合后的增塑剂密封于旋蒸瓶中，采用真空泵将旋蒸瓶减压至-0.07MPa，加热温度至80℃，旋蒸转速为60rpm，旋蒸时间35min，获得复合增塑剂E。
按质量比复合增塑剂E:EVA420:环己烷＝0.8:1:2称量，将称量的EVA420、环己烷加入烧杯中，将烧杯放入60℃水浴锅中搅拌至EVA420完全溶解，加入复合增塑剂E，20min后，将烧杯置于50℃真空烘箱中8h，获得低熔点热塑性胶片，将胶片切碎，放入100mm*80mm*2mm的聚四氟乙烯模具内，于90℃真空烘箱中熔融2h，冷却至室温取出进行测试。
(2)低熔点热塑性胶片性能
复合增塑剂E是否析出：否；力学性能：σ：12.88MPa，εb：472.3％(-40℃)；σ：1.42MPa，εb：562.3％(25℃)；σ：0.24MPa，εb：201.1％(40℃)；玻璃化温度：-35.11℃；熔点：65～69℃；熔融粘度：303.12Pa·s(90℃)。
实施例6
(1)复合增塑剂及低熔点热塑性胶片的组成及制备
按质量比癸二酸二辛酯：液体聚丁二烯(数均分子量900～1100)＝1:1称量，放入容器中，容器放入水浴锅中，进行机械搅拌，水浴温度25℃，转速40rpm，搅拌时间30min，将混合后的增塑剂密封于旋蒸瓶中，采用真空泵将旋蒸瓶减压至-0.08MPa，加热温度至75℃，旋蒸转速为55rpm，旋蒸时间30min，获得复合增塑剂F。
按质量比复合增塑剂F:EVA420:环己烷＝2:1:2称量，将称量的EVA420、环己烷加入烧杯中，将烧杯放入60℃水浴锅中搅拌至EVA420完全溶解，加入复合增塑剂F，20min后，将烧杯置于50℃真空烘箱中8h，获得低熔点热塑性胶片，将胶片切碎，放入100mm*80mm*2mm的聚四氟乙烯模具内，于90℃真空烘箱中熔融2h，冷却至室温取出进行测试。
(2)低熔点热塑性胶片性能
复合增塑剂F是否析出：否；力学性能：σ：3.81MPa，εb：316.7％(-40℃)；σ：1.02MPa，εb：418.4％(25℃)；σ：0.16MPa，εb：94.9％(40℃)；玻璃化温度：-49.12℃；熔点：58～61℃；熔融粘度：195.36Pa·s(90℃)。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (2)
1.一种适用于低熔点热塑性推进剂的复合增塑剂，其特征在于：该复合增塑剂包括癸二酸二辛酯和液体聚丁二烯；
以复合增塑剂的总质量为100％计算，癸二酸二辛酯的质量含量为25％～75％，液体聚丁二烯的质量含量为25％～75％；
所述的液体聚丁二烯为数均分子量900～1100的液体聚丁二烯、数均分子量1400～1700的液体聚丁二烯、数均分子量1800～2400的液体聚丁二烯中的一种或两种以上的混合物；
该适用于低熔点热塑性推进剂的复合增塑剂的制备方法，该方法的步骤为：将癸二酸二辛酯和液体聚丁二烯进行混合，然后进行减压加热旋转蒸馏处理，得到复合增塑剂；
所述的癸二酸二辛酯和液体聚丁二烯进行混合时，采用水浴锅进行温度控制，温度为20～30℃；
采用机械搅拌的方式使两者混合均匀，搅拌速度为20～100rpm，搅拌时间为30～60min；
所述的减压加热旋转蒸馏处理的条件为：真空度为-0.1～0MPa，温度为70～90℃，时间为30～60min，转速为20-100rpm。
2.一种低熔点热塑性胶片，其特征在于：该胶片的原料包括权利要求1所述的复合增塑剂和低熔点热塑性粘合剂；复合增塑剂和低熔点热塑性粘合剂的质量比为范围0.5～2:1；
所述的低熔点热塑性粘合剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物；
该低熔点热塑性胶片的制备方法，步骤包括：将低熔点热塑性粘合剂和环己烷进行混合，并进行水浴加热，温度范围40～55℃，当低熔点热塑性粘合剂完全溶解后，加入复合增塑剂，混合均匀后，进行烘干处理，烘干处理在真空烘箱中进行，真空烘箱温度为45～60℃，真空度为-0.1～0MPa，烘干时间为6～8h，得到低熔点热塑性胶片，低熔点热塑性粘合剂与环己烷的质量比为1:1～2。
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