一种抗迁移二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种抗迁移二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂、其制备方法及其应用。本发明专利技术的二茂铁基树枝状聚合物通过发散

【技术实现步骤摘要】
一种抗迁移二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂、其制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于航空航天能源催化领域的一种燃速催化剂，具体涉及了一种抗迁移二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂、其制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]复合固体推进剂是战略导弹、火箭以及航天飞行器等推进剂系统的重要动力来源。其主要成分包括：氧化剂、燃速催化剂、金属燃料、交联剂、粘和剂和增塑剂等等。其中，高氯酸铵由于其良好的相容性、高气体产生量等特点已经成为复合固体推进剂中氧化剂的主要候选者之一。同时，其含量占到推进剂的60
‑
70％。因此，高氯酸铵的热分解效率将直接影响到推进剂的性能。二茂铁基材料是复合固体推进剂中常用的燃速催化剂，能够大幅提升燃烧速率、比冲，同时还可以降低燃烧压强指数。目前，常用的商业化二茂铁基燃速催化剂为卡托辛，但因其存在迁移和挥发等情况，严重影响了复合固体推进剂的稳定性。

技术实现思路

[0003]为解决现有商业化燃速催化剂卡托辛的不足，本专利技术提供了一种二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂的制备方法。所述二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂具有优异的抗迁移能力和燃速催化性能。其能够在50℃条件下长时间不发生迁移和挥发，同时降低高氯酸铵的热分解温度。
[0004]本专利技术的目的是由以下技术方案实现：
[0005]一、一种抗迁移二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂
[0006]所述二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂以二茂铁基化合物为核，二茂铁基化合物通过氨基化合物与丙烯酸酯化合物反应形成支化结构进行连接，从而构建出树枝状结构。
[0007]所述的二茂铁基化合物包括二茂铁甲酸、二茂铁甲酰氯、1,1
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二茂铁二甲酸和1,1
‑
二茂铁二甲酰氯。
[0008]所述的氨基化合物包括N
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Boc
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乙二胺、乙二胺、丙二胺和丁二胺。
[0009]所述的丙烯酸酯化合物包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸羟乙酯。
[0010]二、一种抗迁移二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂的制备方法
[0011]1)在冰水浴下，将单端保护的氨基化合物分散在甲醇中，通过滴加方式加入丙烯酸酯类化合物，在室温下搅拌反应，反应结束后，再通过旋蒸除去多余的丙烯酸酯类化合物和甲醇后，得到第一产物；
[0012]2)将第一产物溶解于甲醇中，再缓慢滴加氨基化合物，在室温下搅拌反应；反应结束后，再通过旋蒸除去多余的氨基化合物和甲醇后，得到第二产物；
[0013]3)在氩气保护下，将第二产物溶解于无水二氯甲烷中，然后加入缚酸剂，再缓慢滴加含单功能化二茂铁基化合物的无水二氯甲烷溶液，在室温下搅拌反应，反应结束后，再通过洗涤、柱色谱纯化和干燥后，得到第三产物；
[0014]4)将第三产物溶解于二氯甲烷中，缓慢加入三氟乙酸去除第三产物中的叔丁氧羰基，然后通过旋蒸除去多余三氟乙酸和二氯甲烷后，得到第四产物；
[0015]5)在氩气保护下，将第四产物溶解于无水二氯甲烷中，然后加入缚酸剂，再逐滴加入含双功能化二茂铁基化合物的无水二氯甲烷溶液，室温下搅拌反应，反应结束后，再通过洗涤、柱色谱纯化和干燥后，得到二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂。
[0016]所述步骤1)中，丙烯酸酯类化合物的摩尔用量为单端保护的氨基化合物的5
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10倍；
[0017]所述步骤2)中，氨基化合物的摩尔用量为第一产物的10
‑
20倍。
[0018]所述步骤3)中，单功能化二茂铁基化合物为二茂铁甲酸或二茂铁甲酰氯，其摩尔用量为第二产物的3
‑
4倍；
[0019]所述步骤5)中，双功能化二茂铁基化合物为1,1
‑
二茂铁二甲酸或1,1
‑
二茂铁二甲酰氯，其摩尔用量为第四产物的1倍。
[0020]三、一种复合固体推进剂
[0021]复合固体推进剂包含所述的一种抗迁移二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂。
[0022]四、一种复合固体推进剂的制备方法
[0023]1)将高氯酸铵研磨后加入二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂，再继续研磨混合均匀后，得到第五产物；
[0024]2)将端羟基聚丁二烯和异佛尔酮二异氰酸酯混合均匀得到第六产物，将第五产物分批加入到第六产物中搅拌均匀后再装填到容器中，接着固化7
‑
10天后，得到复合固体推进剂。
[0025]所述步骤1)中，高氯酸铵的质量份数为60
‑
70份，二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂的质量份数为1
‑
10份。
[0026]所述步骤2)中，端羟基聚丁二烯的质量份数为10
‑
30份，异佛尔酮二异氰酸酯的质量份数为1
‑
10份，固化温度为50
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80℃。
[0027]本专利技术的有益效果如下：
[0028]本专利技术的二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂具有较高的二茂铁含量，可以有效的提高催化性能。同时，引入大量酰胺基团能够与高氯酸铵以及其他添加剂形成氢键等作用力，使得本专利技术的燃速催化剂在自然条件下不易迁移和挥发。
附图说明
[0029]图1为本专利技术所制备的二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂在模拟推进剂中的迁移示意图。
[0030]图2为本专利技术所制备的二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂催化高氯酸铵分解的热重曲线图。
具体实施方式
[0031]下面结合实施例对本专利技术做更详尽的说明，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0032]本专利技术的实施案例如下：
[0033]实施例1：
[0034]1)在冰水浴下，将5mmol N
‑
Boc
‑
乙二胺分散在30mL甲醇中，通过滴加方式加入50mmol丙烯酸甲酯，在30℃下搅拌反应24h。反应结束后，通过旋蒸除去多余的丙烯酸甲酯和甲醇得到第一产物。
[0035]2)将第一产物溶解于甲醇中，再缓慢滴加100mmol乙二胺，在30℃下搅拌反应24h。反应结束后，通过旋蒸除去多余的乙二胺和甲醇得到第二产物。
[0036]3)在氩气保护下，将第二产物溶解于无水二氯甲烷中，然后加入1mL三乙胺作为缚酸剂，再缓慢滴加含7.5mmol二茂铁甲酰氯的无水二氯甲烷溶液，在30℃下搅拌反应24h。反应结束后，通过洗涤、柱色谱纯化和干燥得到第三产物。
[0037]4)将第三产物溶解于二氯甲烷中，缓慢加入10mL三氟乙酸去除保护基团叔丁氧羰基。然后通过旋蒸出去多余三氟乙酸和二氯甲烷得到第四产物。
[0038]5)在氩气保护下，将第四产物溶解于无水二氯甲烷中，然后加入1mL三乙胺作为缚酸剂，再逐滴加入含2.5mmol1,1
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二茂铁二甲酰氯的无水二氯甲烷溶液，室温下搅拌反应。反应结束后，通过洗涤、柱色谱纯化和干燥得到最终产物。
[0039]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗迁移二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂，其特征在于，所述二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂以二茂铁基化合物为核，二茂铁基化合物通过氨基化合物与丙烯酸酯化合物反应形成支化结构进行连接，从而构建出树枝状结构。2.根据权利要求1所述的一种抗迁移二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂，其特征在于，所述的二茂铁基化合物包括二茂铁甲酸、二茂铁甲酰氯、1,1
‑
二茂铁二甲酸和1,1
‑
二茂铁二甲酰氯。3.根据权利要求1所述的一种抗迁移二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂，其特征在于，所述的氨基化合物包括N
‑
Boc
‑
乙二胺、乙二胺、丙二胺和丁二胺。4.根据权利要求1所述的一种抗迁移二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂，其特征在于，所述的丙烯酸酯化合物包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸羟乙酯。5.根据权利要求1
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4任一所述一种抗迁移二茂铁基树枝状聚合物燃速催化剂的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：1)在冰水浴下，将单端保护的氨基化合物分散在甲醇中，通过滴加方式加入丙烯酸酯类化合物，在室温下搅拌反应，反应结束后，再通过旋蒸除去多余的丙烯酸酯类化合物和甲醇后，得到第一产物；2)将第一产物溶解于甲醇中，再缓慢滴加氨基化合物，在室温下搅拌反应；反应结束后，再通过旋蒸除去多余的氨基化合物和甲醇后，得到第二产物；3)在氩气保护下，将第二产物溶解于无水二氯甲烷中，然后加入缚酸剂，再缓慢滴加含单功能化二茂铁基化合物的无水二氯甲烷溶液，在室温下搅拌反应，反应结束后，再通过洗涤、柱色谱纯化和干燥后，得到第三产物；4)将第三产物溶解于二氯甲烷中，缓慢加入三氟乙酸去除第三产物中的叔丁氧羰基，然后通过旋蒸除去多余三氟乙酸和二氯甲烷后，得到第四产物；5)在氩气保护下，将第四产物溶解于无水二氯甲烷中，然后加入缚酸剂，再逐滴加入含双功能化二茂铁基化合物的无水二氯甲烷溶液，室温下搅拌反应，...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞豪杰，陈定宁，王立，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：