0·前言
作為一種硝銨類炸藥的黑索今(RDX)，具有威力大、資源豐富和價格低廉等優(yōu)點;另外，RDX也是復(fù)合固體推進劑的主要固體填料。但是，當推 進劑受到載荷作用時，粘合劑與固體填料間的界面結(jié)合容易被破壞，導(dǎo)致粘合劑從固體顆粒表面脫離，出現(xiàn)“脫濕”現(xiàn)象，最終影響推進劑 的力學性能和燃燒性能。Oberth和Bruenner首先提出對RDX等顆粒進行包覆處理，以期在顆粒周圍形成一層硬而韌的界面層，從而可防止其產(chǎn) 生“脫濕”現(xiàn)象[1-2]。
水性聚氨酯(WPU)是20世紀60年代發(fā)展起來的新型環(huán)保聚氨酯(PU)材料。與傳統(tǒng)包覆方法相比，利用WPU乳液對RDX顆粒進行包覆處理時僅需少 量(或不需要)有機溶劑，故該包覆方法具有操作安全、無環(huán)境污染等特點。另外，經(jīng)WPU乳液包覆處理后的RDX，具有軟硬度可調(diào)、耐磨、耐 溶劑、耐低溫、無毒、不易燃燒以及與推進劑相容性較好等諸多優(yōu)點[3]，故采用WPU乳液作為RDX的包覆劑具有一定的可行性。
陸銘[4-6]等分別利用WPU乳液和PU/丙烯酸酯的核/殼乳液對RDX顆粒進行包覆處理。研究結(jié)果表明：當w(包覆層)=1.48%時，其撞擊感度的特 性落高值比包覆前提高了50%左右。但是，目前作為包覆材料的WPU還存在著耐水性差、粘接強度低等缺點，為此，本試驗采用環(huán)氧樹脂(EP) 和有機硅偶聯(lián)劑對WPU進行交聯(lián)共聚改性，然后將耐水性好、粘接強度高的改性WPU乳液作為RDX的 包覆劑，可明顯降低RDX的撞擊感度和熱感度。
1·試驗部分
1.1試驗原料
聚四氫呋喃二醇(PTMG)，工業(yè)級，廣州和氏璧化工材料有限公司;甲苯二異氰酸酯(TDI)、N-甲基-2-吡咯烷酮、乙二胺、丙酮，分析純，天津 市大茂化學試劑廠;二羥甲基丙酸(DMPA)，工業(yè)級，上海晶純試劑有限公司;E-44環(huán)氧樹脂，工業(yè)級，蘭州藍星樹脂有限責任公司;三乙胺、二 月桂酸二丁基錫、明礬，分析純，上海晶純試劑有限公司;甲苯，分析純，北京化工廠;N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅(HC-si550) ，分析純，武漢市高創(chuàng)有機硅材料有限公司;二正丁胺，工業(yè)級，自制;陽離子表面活性劑，分析純，武漢新大地環(huán)保材料有限公司;黑索今 (RDX)，工業(yè)級(125~75μm)，甘肅銀光化學工業(yè)有限公司。
1.2試驗儀器
LJ-10000N機械式拉力試驗機，承德大華試驗機有限公司;CMM-55E正反投射型金相顯微鏡，上海璽欣精密儀器有限公司;H3.5-10W落錘式撞擊 感度測試儀，北京迪索儀器有限公司;BDY-Ⅰ型爆發(fā)點測試儀(伍德合金浴)，鶴壁市鑫泰高科儀器制造有限公司。
1.3試驗制備
1.3.1WPU乳液的合成
(1)預(yù)聚體的制備：在裝有攪拌器、溫度計和冷凝管的四口燒瓶中，加入PTMG，110℃真空脫水1h后冷卻至75℃;然后加入計量好的TDI、1～2 滴二月桂酸二丁基錫，恒溫反應(yīng)1.5h;隨后取樣(采用二正丁胺-甲苯溶液滴定法)測定體系中的-NCO含量，當-NCO含量達到理論值時停止反應(yīng) 。
(2)擴鏈與交聯(lián)：降溫至60℃左右，加入(用N-甲基-2-吡咯烷酮溶解好的)親水擴鏈劑DMPA和EP，升溫至65℃繼續(xù)反應(yīng)3.5h(反應(yīng)過程中可添加 少量丙酮以控制體系的黏度);當-NCO含量達到理論值時，停止反應(yīng)。
(3)預(yù)聚體的中和與乳化：降溫至30℃，加入計量好的三乙胺、水和有機硅偶聯(lián)劑，快速攪拌混合均勻，恒溫反應(yīng)25~30min;然后加入乙二胺 進行擴鏈反應(yīng)，高速攪拌后得到WPU乳液。
1.3.2WPU膠膜的制備
將WPU乳液倒入玻璃槽中，然后將其水平放入60℃烘箱中干燥1d(成膜);待水分緩慢揮發(fā)完畢時，將其于65℃真空烘箱中干燥2d、空氣中靜置7 ～8d即可。
1.3.3WPU乳液對RDX顆粒的包覆處理
在三口燒瓶中加入20mL陽離子表面活性劑溶液、WPU乳液(固含量為30%)，恒溫攪拌均勻(呈藍色乳液);然后加入2.00gRDX，恒溫攪拌一段時間 后，緩慢滴加10%明礬水溶液(適量);待WPU破乳完全并粘接在RDX顆粒表面時，停止攪拌;經(jīng)抽濾、去離子水洗滌2～3次后，將RDX(水浴恒溫) 干燥至恒重，待用。
1.4測試與表征
(1)吸水率：將WPU膠膜真空干燥48h后，室溫測定其質(zhì)量(W1);然后將其室溫浸泡在去離子水中48h，取出，擦凈表面水分并稱重(W2);則吸水 率=(W2-W1)/W1。
(2)附著力：按照GB1720-1979標準進行測定。(文章來源環(huán)球聚氨酯網(wǎng))
(3)拉伸性能：按照GB/T1040-1992標準進行測定(室溫，拉伸速率為50mm/min)。
(4)晶型觀察：采用金相顯微鏡觀察RDX顆粒表面的微觀形貌和包覆效果。
(5)撞擊感度(以特性落高H50值衡量)：按照GJB772A-1997標準，采用落錘式撞擊感度測試儀進行測定(落錘質(zhì)量為5kg，試樣質(zhì)量為34～36mg ，每組試樣為25個)。
(6)熱感度(以5s延滯期爆發(fā)點溫度衡量)：按照GJB772A-1997標準，采用爆發(fā)點測試儀進行測定。
2·結(jié)果與討論
2.1EP和偶聯(lián)劑用量對WPU膠膜吸水率的影響
隨著EP用量的增加，WPU膠膜的吸水率明顯降低，但是乳液外觀由透明變?yōu)椴煌该?，乳液穩(wěn)定性逐漸變差。這是由于EP與PU之間的反應(yīng)，可以 將支化點引入到PU主鏈中，使之形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故WPU膠膜的耐水性增強;但是，交聯(lián)作用的結(jié)果會導(dǎo)致乳液粒徑增大，故乳液的外觀和 穩(wěn)定性變差。
加入硅烷偶聯(lián)劑后，WPU膠膜的吸水率明顯下降，說明硅氧烷疏水鏈遷移至膠膜表面，可提高WPU膠膜的耐水性;當w(硅烷偶聯(lián)劑)>2%時，WPU 膠膜的吸水率降幅趨緩，這是由于遠離膠膜表面的硅氧烷鏈段受到PU主鏈的限制，不能再自由遷移至膠膜表面所致。
偶聯(lián)劑:www.xinfangzehua.com