端羟基聚丁二烯与异氰酸酯反应的计算研究(2)
1 引言
1.1研究背景
推进剂是一类为火箭发动机提供能源和工质的物质（工质是指吸收初始能源释放出来的能量从而使之做功的物质）。按照推进剂的物理状态可分为液体、固体和固液混合三种状态。目前用于军事中的推进剂主要是固体推进剂。因为使用固体推进剂的固体火箭发动机具有结构简单、作用可靠、精度高、文护方便、发射准备时间短、使用安全等一系列优点，从而在各种火箭和导弹武器中占据了主导地位，特别是在战术火箭和导弹中使用更加的广泛。
在整个固体推进剂发展的过程中，黏合剂是贯穿其中的主线，同时也被认为是推进剂更新换代的重要标志，含能黏合剂、新型高能氧化剂、含能增塑剂的组合使用成为提高推进剂能量的最主要手段，目前世界各国都投入了大量的人力物力进行全面研发[1]。
其中复合推进剂是由充分粉碎的无机氧化剂如过氯酸铵、硝酸铵等，和被用作燃料的高分子粘合剂，并加少量附加物而组成的聚集态为异相的固体推进剂，是一种燃料加氧化剂类型的火药。复合推进剂一般由氧化剂、粘合剂、固化剂和附加剂(防老剂、键合剂、增塑剂、润滑剂、燃速调节剂)等组成。粘合剂有聚硫化物、聚氯乙烯、聚氨酯等种类。热固性粘合剂由于其良好的黏结和机械性能，以及在成型工艺上的优势，更适用在大尺寸发动机。而热固性粘合剂的主要种类是聚氨酯粘合剂，它又可分为聚酯、聚醚、聚端羟基聚丁二烯(又名丁羟胶，HTPB)。七十年代我国发展了丁羟推进剂，目前己成为主要的推进剂品种。作为粘合剂的端羟基聚丁二烯制造成本低、粘度小，弹性好、耐水、防湿性能好、固化比较完全，为广泛使用与发展高固体含量推进剂提供了有利条件。能量始终是固体推进剂追求的最重要目标，为了提高能量，实现无烟(或少烟)和低燃烧温度的目的，采用高能氧化剂硝胺(HMX或RDX)来取代部分高氯酸铵，并适当提高推进剂的固体含量，使推进剂能量进一步提高;后又在复合固体推进剂中加入大量金属粉(如铝粉、硼粉等)，显著提高了推进剂的能量;而丁羟推进剂研究过程中相应的发展应用了许多有效的键合剂，大大提高了推进剂的力学性能，使得丁羟推进剂获得了广泛的应用。
1.1.1 HTPB
胶粘剂在固体推进剂中的质量分数虽只有10%—15%，但却起着重要作用:一方面，它可以作为高能燃料，与氧化剂反应生成CO2和H2O，产生推力;另一方面，依靠它可以使金属添加剂(如铝粉等)、氧化剂(如HMX、RDX、AP等)和燃速调节剂等均匀地粘接起来，得到在高温和低温下都具有一定强度的固体药柱。但由于丁羟胶的极性小、强度低，对金属粘合力较低，为了提高其强度和对金属的粘合力，从而提高药柱的力学性能，必须对其改性。同时，提高其燃烧能力也是对其进行改性的重要方面[2,3]。
端羟基聚丁二烯，简称丁羟胶(HTPB)，是遥爪液体橡胶的一种，端羟基聚丁二烯为基的聚氨酯(PU)弹性体在近几年来广泛应用于复合固体推进剂中，是一类重要的固体推进剂粘合剂体系，具有粘度低、工艺性能好、推进剂比冲高等优点，已普遍地应用于商用及军事领域, 是世界各国复合推进剂使用的主要粘合剂品种[4-6]。丁羟胶分为自由基型和阴离子型两种，以聚丁二烯为主链，根据末端羟基个数的多少，一般可将丁羟胶分为双官能度和多官能度丁羟胶。丁羟胶作为液体橡胶中的重要品种，本身的透明度好、豁度低、耐油耐老化、低温性能和加工性能好;它与扩链剂在室温或高温下反应可以生成三文网状结构的固化物，该固化物具有优异的力学性能和良好的耐水、耐酸碱、耐磨和电绝缘性能好。而且具有室温下稳定，在使用时不会产生微小裂纹的优点。