本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度高密度htpb的制備方法。
背景技術(shù)：
端羥基聚丁二烯(htpb)在許多工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。htpb的交聯(lián)體具有優(yōu)異的耐溶劑、耐氧老化性能，且具有高的斷裂韌性，可用作推進(jìn)劑、涂料和其它材料的基體。作為基體材料時(shí)htpb的力學(xué)性能對(duì)其最終產(chǎn)物的力學(xué)性能起著決定性的作用，通過合理選擇htpb預(yù)聚體的分子量、固化劑和增塑劑，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)htpb的力學(xué)強(qiáng)度，從而滿足不同條件下的使用要求，目前對(duì)該方面的研究報(bào)道較多。然而，在面對(duì)較高沖擊壓力時(shí)htpb的強(qiáng)度仍然不夠，如以htpb為基的固體推進(jìn)劑在受到較高壓力時(shí)容易產(chǎn)生裂紋，關(guān)于htpb力學(xué)性能的增強(qiáng)目前報(bào)道的還較少。
本發(fā)明提供了一種htpb的力學(xué)性能增強(qiáng)方法，并且采用本發(fā)明方法不僅能有效提高h(yuǎn)tpb的力學(xué)強(qiáng)度，還能大幅增加其密度，從而為獲得高密度高強(qiáng)度htpb基體材料提供可能，目前采用該方法對(duì)htpb進(jìn)行力學(xué)性能增強(qiáng)尚未見報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度高密度的htpb，獲得的htpb具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和較高的密度。
本發(fā)明的又一目的是提供一種高強(qiáng)度高密度的htpb的制備方法。
為了達(dá)到上述的技術(shù)效果，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：
一種高強(qiáng)度高密度htpb的制備方法，包括以下步驟：
步驟a：配料：按照下述質(zhì)量份的組分稱取原料：htpb預(yù)聚體：93～96份，微米級(jí)sio2：3～5份，增塑劑2～4份，表面活性劑：0.2～0.5份，固化劑：4.0～4.5份；
步驟b：htpb預(yù)聚體的脫水：將htpb預(yù)聚體預(yù)熱至50～55℃且在真空度≤－0.090mpa下攪拌處理2～3h，脫去其中的氣泡；
步驟c：表面活性劑和微米級(jí)sio2的分散：將表面活性劑在室溫下溶于增塑劑中攪拌均勻，然后加入微米級(jí)sio2并攪拌均勻得到混合液，接著將混合液加熱至50～55℃；
步驟d：將步驟b處理后的htpb預(yù)聚體與混合液攪拌均勻，再加入固化劑繼續(xù)攪拌均勻，且恒溫至溫度50～55℃，得到混合物料；
步驟e：采用真空澆注裝置對(duì)混合物料進(jìn)行澆注成型，控制物料溫度53～58℃，真空度≤－0.092mpa；
步驟f：加熱固化：將澆注完成后的模具置于溫度50～60℃下加熱12～15h，然后開模即得到所述的高強(qiáng)度高密度htpb。
進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的微米級(jí)sio2的平均粒徑為6～9μm。
進(jìn)一步的技術(shù)方案是，增塑劑為己二酸二辛酯(doa)。
進(jìn)一步的技術(shù)方案是，固化劑為異佛爾酮二異氰酸酯。
進(jìn)一步的技術(shù)方案是，表面活性劑為司班80。
本發(fā)明還提供了所述的高強(qiáng)度高密度htpb的制備方法制備而得的高強(qiáng)度高密度htpb。
下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋和說明。
微米級(jí)sio2作為htpb的增強(qiáng)材料，一方面微米級(jí)sio2的加入能夠破壞htpb分子鏈的柔性鏈節(jié)，增加固化物中的剛性節(jié)點(diǎn)，從而提高h(yuǎn)tpb的強(qiáng)度。另一方面，sio2具有較高的密度，在htpb中引入sio2能夠提高h(yuǎn)tpb粘結(jié)體系整體的密度，從而為獲得高強(qiáng)度的htpb基推進(jìn)劑、混合炸藥等提供了可能。
選用平均粒徑為6～9μm的微米級(jí)sio2顆粒，其具有合適的粒徑能夠與htpb分子鏈較好的匹配，從而達(dá)到對(duì)htpb較好的增強(qiáng)效果，同時(shí)微米級(jí)sio2顆粒的加入能夠保持htpb體系的粘度變化不大，從而不影響htpb基推進(jìn)劑、混合炸藥中其他固相組分的加入。
納米級(jí)sio2比表面積大、納米顆粒之間的相互作用較強(qiáng)，其加入htpb后體系的粘度激增，在高黏度下混合體系中的氣泡很難排除干凈，樣品固化后容易產(chǎn)生缺陷，從而影響htpb的強(qiáng)度和密度。所以本項(xiàng)目沒有選用納米級(jí)sio2而選用的是微米級(jí)的sio2顆粒。
表面活性劑為司班80，其能對(duì)微米級(jí)sio2顆粒起乳化作用，從而提高sio2的分散均勻性同時(shí)改善htpb的流變性。
司班80又名司盤80。
增塑劑為己二酸二辛酯doa，其不僅能夠降低htpb的粘度，并且還能與司班80理想互溶，充分發(fā)揮司班80的表面活性效應(yīng)。
固化劑為異佛爾酮二異氰酸酯，因?yàn)楫惙馉柾惽杷狨ナ?5％順式和25％反式異構(gòu)體的混合物，其用于固化htpb不容易發(fā)生微結(jié)晶，不會(huì)導(dǎo)致htpb強(qiáng)度的損失。
采用真空澆注裝置對(duì)混合物料進(jìn)行澆注成型，能夠避免成型過程中產(chǎn)生氣泡，提高成型質(zhì)量。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的有益效果：
本發(fā)明通過引入微米級(jí)sio2并且配合增塑劑doa和表面活性劑司班80能夠有效地提高h(yuǎn)tpb的密度和強(qiáng)度，同時(shí)保持htpb較好的流變性。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述和說明。
實(shí)施例1：
步驟a：配料：按照下述質(zhì)量份的組分稱取原料：htpb預(yù)聚體：94份，微米級(jí)sio2：4份，doa：2份，司班80：0.2份，異佛爾酮二異氰酸酯：4.0份；
步驟b：htpb預(yù)聚體的脫水：將htpb預(yù)聚體預(yù)熱至50℃且在真空度≤－0.090mpa下攪拌處理2h，脫去其中的氣泡；
步驟c：將司班80在室溫下溶于doa中攪拌均勻，然后加入微米級(jí)sio2并攪拌均勻得到混合液，接著將混合液加熱至50℃；
步驟d：將步驟b處理后的htpb預(yù)聚體與混合液攪拌均勻，再加入繼續(xù)異佛爾酮二異氰酸酯攪拌均勻，且恒溫至溫度50℃，得到混合物料；
步驟e：采用真空澆注裝置對(duì)混合物料進(jìn)行澆注成型，控制物料溫度54℃，真空度≤－0.092mpa，在此條件下將混合物料澆注到預(yù)熱好得模具中直至物料完全填充滿模具；
步驟f：加熱固化：將澆注完成后的模具置于溫度54℃下加熱15h，然后開模即得到所述的高強(qiáng)度高密度htpb。
所得高密度高強(qiáng)度htpb的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)如下：
(1)物料初始粘度ηα＝65厘泊(20℃)；
(2)65mm×15mm×5mm膠片的實(shí)測密度ρ＝1.045g/cm3；
(3)力學(xué)性能：抗壓強(qiáng)度：13.56mpa，抗拉強(qiáng)度：9.63mpa，硬度(邵氏a)：60.5。
實(shí)施例2：
步驟a：配料：按照下述質(zhì)量份的組分稱取原料：htpb預(yù)聚體：95份，微米級(jí)sio2：3份，doa：3份，司班80：0.3份，異佛爾酮二異氰酸酯：4.3份；
步驟b：htpb預(yù)聚體的脫水：將htpb預(yù)聚體預(yù)熱至53℃且在真空度≤－0.090mpa下攪拌處理2h，脫去其中的氣泡；
步驟c：將司班80在室溫下溶于doa中攪拌均勻，然后加入微米級(jí)sio2并攪拌均勻得到混合液，接著將混合液加熱至53℃；
步驟d：將步驟b處理后的htpb預(yù)聚體與混合液攪拌均勻，再加入繼續(xù)異佛爾酮二異氰酸酯攪拌均勻，且恒溫至溫度53℃，得到混合物料；
步驟e：采用真空澆注裝置對(duì)混合物料進(jìn)行澆注成型，控制物料溫度57℃，真空度≤－0.092mpa，在此條件下將混合物料澆注到預(yù)熱好得模具中直至物料完全填充滿模具；
步驟f：加熱固化：將澆注完成后的模具置于溫度58℃下加熱12h，然后開模即得到所述的高強(qiáng)度高密度htpb。
所得高密度高強(qiáng)度htpb的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)如下：
(1)物料初始粘度ηα＝60厘泊(20℃)；
(2)65mm×15mm×5mm膠片的實(shí)測密度ρ＝1.052g/cm3；
(3)力學(xué)性能：抗壓強(qiáng)度14.28mpa，抗拉強(qiáng)度：11.06mpa，，硬度(邵氏a)65.7。
對(duì)比實(shí)施例(不加入微米級(jí)sio2和表面活性劑)：
步驟a：配料：按照下述質(zhì)量份的組分稱取原料：htpb預(yù)聚體：95份，doa：3份，異佛爾酮二異氰酸酯:4.3份；
步驟b：htpb預(yù)聚體的脫水：將htpb預(yù)聚體預(yù)熱至53℃且在真空度≤－0.090mpa下攪拌處理2h，脫去其中的氣泡；
步驟d：將步驟b處理后的htpb預(yù)聚體與doa混合液攪拌均勻，再加入繼續(xù)異佛爾酮二異氰酸酯攪拌均勻，且恒溫至溫度53℃，得到混合物料；
步驟e：采用真空澆注裝置對(duì)混合物料進(jìn)行澆注成型，控制物料溫度57℃，真空度≤－0.092mpa，在此條件下將混合物料澆注到預(yù)熱好得模具中直至物料完全填充滿模具；
步驟f：加熱固化：將澆注完成后的模具置于溫度58℃下加熱12h，然后開模即得到所述的htpb。
所得高密度高強(qiáng)度htpb的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)如下：
(1)物料初始粘度ηα＝58厘泊(20℃)；
(2)65mm×15mm×5mm膠片的實(shí)測密度ρ＝0.856g/cm3；
(3)力學(xué)性能：抗壓強(qiáng)度3.75mpa，抗拉強(qiáng)度：3.43mpa；，硬度(邵氏a)35.6。
盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，上述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公開的原則范圍和精神之內(nèi)。