组分含量对聚醚聚氨酯网络体系力学性能的影响(3)
在聚醚型聚氨酯中，由聚醚多元醇柔性链段构成软段，二异氰酸酯及扩链剂构成硬段。因此，软段及硬段组成结构主要取决于原料的种类和用量。
通常情况下，原料选用的聚醚多元醇结构越规整，侧基含量越少，则软段的结晶度就越高，微相分离越好。本次实验中，聚醚多元醇选用环氧乙烷一四氢呋喃共聚醚(PET)，该PET的分子量为5500，平均官能度为3。
而比较多异氰酸酯对硬段的影响时，可以发现：芳香族二异氰酸酯（TDI 、MDI等）制备的聚氨酯比脂肪族二异氰酸酯（HDI）制备的聚氨酯的强度高。这是因为芳香族二异氰酸酯含有苯环，链段的内聚能大，易形成硬相微区。当多异氰酸酯的种类确定时，随其用量的增加，硬段含量增加，即物理交联点的含量增加，制得的聚氨酯力学性能提高。
综合考虑，实验选用活性较高的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)作为固化剂，其高活性可以提高固化速率，缩短固化时间，且生成的聚氨酯预聚体更加稳定。
扩链剂（功能助剂）作为体系的辅助交联剂，可进一步提高聚氨酯网络体系的交联密度，赋予体系更高的力学性能。功能助剂包括高分子（如硝化棉、可绕性环氧树脂、三元树脂[11-12]等）和低分子（如双季戊四醇、三羟甲基丙烷、二乙二醇[13-14]等）两大类。
与低分子功能助剂相比，高分子材料作为功能助剂制备聚氨酯网络体系时更显优势。原因在于高分子材料（如环氧树脂）中的羟基不仅可与异氰酸酯反应，生成氨基酯键结构，高聚物如环氧树脂还会发生开环反应，使得聚氨酯和环氧树脂发生化学交联，形成聚氨酯-高聚物互穿聚合物网络结构，明显提高聚氨酯弹性体的力学性能[15-17]。
低分子功能助剂又可细分为二胺扩链剂和二醇扩链剂。对于同种预聚体，通常用二胺扩链剂得到的网络体系强度高。这是因为二胺与多异氰酸酯反应生成脲基，二醇与多异氰酸酯反应则生成氨酯基，脲基的极性比的氨酯基的极性强，相应的刚性链段形成的氢键更多。
本次实验在高、低分子功能助剂中各选其一，即三元树脂(20f，20000)和双季戊四醇（6f，254）。三元树脂是氯乙烯、醋酸乙烯、乙烯醇三元共聚树脂，其分子链中20个-OH等间距分布，能与PET反应能形成较为理想的三文网状结构。而双季戊四醇具备独特的星形结构，两端碳原子上分别连接三个羟甲基，其低分子量，高官能度的特点理论上可赋予聚氨酯良好的交联状态。目前将双季戊四醇用作功能助剂还未见报道。实验就这两种功能助剂分别进行研究，探索各自加入体系后对聚氨酯网络的影响。
1.2.2 固体添加剂的含量和粒度
含能固体添加剂是发射药能量的主要提供体，常见品种有黑索今RDX、奥克托今HMX和硝基胍NGu等。
当选择聚醚聚氨酯作为骨架结构制备高能高强发射药时，固体添加剂的加入既要考虑体系的能量，又要考虑其与主网络体系的相容性。实验确定了固体填料的加入量为30%，旨在研究粒度对体系性能的影响。通常情况下，固体填料的粒度越小，越有利于改善发射药的燃烧性能，而且小粒度填料更易与粘合剂结合，两者之间的结合力也更强，在获得良好的界面性质的同时也可以避免应力集中，从而提高发射药的力学性能。但填料粒度不能过小，过小的粒子易产生静电而形成聚集态，在复合体系中难以分散均匀。
而固体填料填充的聚氨酯网络体系在承受载荷时，硝胺填料很有可能与粘合剂发生分离，产生“脱湿”现象[18]。为避免该现象，进一步提高固体填料与粘合剂的相容性，还可以选择适当的键合剂对固体粒子表面进行包覆，使得填料受力时由于表面的空隙部位应力集中而被更深地推入到粘合剂基体的内部，从而避免“脱湿”的发生，继续保持良好的承载能力[19]。
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