蜜胺树脂与聚甲基丙烯酸甲酯石蜡微胶囊微观形貌调控机制与性能研究

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纵观国内外炸药钝感的研究发现,到目前为止钝感效果最好的是石蜡。但石蜡在使用过程中容易出现熔出、迁移和分布不均匀的问题,为了解决这个问题,采用微胶囊技术,将部分石蜡制成微胶囊的形式加入到炸药体系中。但石蜡微胶囊要在炸药体系中发挥良好的钝感性能,首先要保证其具有较高的芯材含量;其次要求微胶囊的粒径尽可能的小,从而均匀密集的分布;同时囊壁要有一定的韧性,保证石蜡在发生相变时不从囊壁中溢出而发生聚集析出。本论文通过原位聚合法制备了以蜜胺树脂(MF)为壁材的石蜡微胶囊,通过研究微胶囊形成过程中的芯壁比、乳化剂种类与含量和乳化转速对石蜡微胶囊形貌和热性能的影响,得到了制备蜜胺树脂石蜡微胶囊的最佳实验条件。但因蜜胺树脂具有较高的硬度和脆性,使得蜜胺树脂石蜡微胶囊在合成加工过程中容易破裂,从而影响在炸药体系中的应用。所以采用羟基封端聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)改性MF作为石蜡微胶囊的壁材,探讨HTPDMS对MF石蜡微胶囊形貌和性能的影响,采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、差热扫描量热仪(DSC)、X-射线粉末衍射仪(XRD)和热重分析(TG-DTG)等手段对制得的改性微胶囊进行表征。结果表明HTPDMS可改善MF微胶囊的致密性和韧性,微胶囊的破损率从原来的45.4%降低为13.8%,芯材含量从71.3%提高到76.8%。改性微胶囊为表面光滑的球形,壁材厚度约为500 nm,平均粒径为13μm。以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壁材,苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)为乳化剂,通过悬浮聚合法制备出石蜡微/纳胶囊。采用FTIR、SEM、DSC和DTG等手段对制得的微/纳胶囊进行表征。结果表明,制备的胶囊球形规整,表面光滑,微胶囊粒径大约在1~5μm,纳胶囊的粒径大约在100~200 nm,但团聚现象明显。通过对合成过程和后处理过程中的条件考察,发现微/纳胶囊的团聚既发生在合成过程也发生在后处理过程中。研究发现反应过程中补加分散剂SMA,然后采用悬浮液在乙醇中超声分散的方法,石蜡微/纳胶囊分散均匀。SEM结果表明,微胶囊粒径在3~5μm,纳胶囊粒径在100~200 nm。
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