理论研究丁羟粘合剂化学键解离及其对力学性能的影响

摘要：

异腈酸酯固化的端羟基聚丁二烯（HTPB）粘合剂常用于固体推进剂中,老化是其贮存和使用中的重要问题.通过量子化学计算HTPB与甲基二异腈酸酯（TDI）形成的网络模型简化结构中化学键的均裂解离能（BDE）,分析了键能与老化分解的关系.键能计算结果证明可靠且可用于比较分析.与CH2基团相连的C—O键的BDE值最小,推测该键最弱并且在热老化过程会发生断裂分解,降解产物主要是CO2.HTPB中的烯丙基伯羟基与TDI形成的粘合剂中α-C—H属于最弱的X—H（X=C,N）键,推测其容易受到自由基的进攻发生氢转移反应.对容易断裂分解的C—O键,提出了可能的老化机理.计算的C—O键断裂活化能与其解离能近似相等,热老化过程中断键生成自由基并通过无势垒过程释放出CO2.整个过程的热老化半衰期是温度的指数衰减函数,表明随着温度的提高HTPB-TDI粘合剂老化加速.热力学计算证明老化形成的氨基自由基和烷基自由基能够重新结合.采用分子动力学动态分析方法,分析了HTPB-TDI粘合剂网络老化前后的结构变化及其对弹性力性质的影响,发现释放CO2的过程伴随着体系密度降低.对假定的CO2扩散聚集以及CO2从体系中扩散消失的模型进行了模拟,发现拉伸模量和剪切模量在这两种情形下会增加.

关键词：丁羟粘合剂、化学键解离能、力学性质

所属期刊栏目：70

分类号：O613.71(无机化学)

资助基金：97361338

在线出版日期：2012-07-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1145-1152