一种在线监测聚叠氮缩水甘油醚粘合剂固化反应固化度的方法与流程

本发明涉及含能材料分析，具体而言，涉及一种在线监测聚叠氮缩水甘油醚粘合剂固化反应固化度的方法。

背景技术：

1、固化过程是推进剂生产的关键步骤，固化过程中粘合剂与固化剂反应形成高度交联立体的分子网络，赋予推进剂理想的力学性能，监控推进剂固化反应过程对调节工艺参数和最终产品特性有着重要意义，近些年引起广泛关注，通常使用化学分析法、差示扫描量热法、微量热法、流变法、红外光谱法等表征其固化度。

2、化学分析法测试过程繁琐，使用化学式，会造成环境污染；差示扫描量热法、微量热法、流变法均采用离线的方式进行监测，无法实现恒定温度下的实时在线监测，而且差示扫描量热法、微量热法等热分析法所研究的固化反应体系在反应过程中要能检测出明显的放热量；聚叠氮缩水甘油醚粘合剂的红外光谱中-nco基团特征吸收峰会受-n3基团特征吸收峰的干扰，而且目前红外光谱法在实际工业生产过程的应用中上缺乏一定条件。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种在线监测聚叠氮缩水甘油醚粘合剂固化反应固化度的方法，以解决或改善上述技术问题。

2、本发明可这样实现：

3、第一方面，本发明提供了一种在线监测聚叠氮缩水甘油醚粘合剂固化反应固化度的方法，包括以下步骤：

4、收集叠氮缩水甘油醚粘合剂固化反应过程中不同时间点的固化反应的近红外光谱原始数据；

5、将收集所得的近红外光谱原始数据进行预处理；

6、选择4950cm-1～5350cm-1的波段对应的近红外光谱预处理数据，采用多元曲线分辨-交替最小二乘法获得组分浓度随时间变化曲线；

7、根据所得的组分浓度随时间变化曲线，按照计算得到t时刻对应的反应固化度；其中，α为固化度，c0表示t＝0时刻的组分浓度，ct表示t时刻的组分浓度。

8、在可选的实施方式中，叠氮缩水甘油醚粘合剂固化反应是将叠氮缩水甘油醚粘合剂与催化剂以及固化剂共同在近红外原位反应装置中在恒温条件下进行反应。

9、在可选的实施方式中，反应温度为60℃～90℃。

10、在可选的实施方式中，叠氮缩水甘油醚粘合剂包括质量比为20:80至40:60的叠氮缩水甘油醚以及硝酸酯。

11、在可选的实施方式中，催化剂包括三苯基铋和二月桂酸二丁基锡中的至少一种；

12、催化剂在固化反应体系中的质量百分数为0.01％～0.06％，其中，固化反应体系由叠氮缩水甘油醚粘合剂、催化剂以及固化剂形成。

13、在可选的实施方式中，固化剂包括多异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的至少一种；

14、聚叠氮缩水甘油醚粘合剂中的-oh基团与多异氰酸酯中的-nco基团的物质的量比为1:1至1:2。

15、在可选的实施方式中，采用透射方式收集近红外光谱原始数据；

16、其中，收集近红外光谱原始数据的近红外光谱采集范围为8000cm-1～4500cm-1。

17、在可选的实施方式中，采用collect-archive-delay程序以及“runcontinuously”样品采集方式收集近红外光谱原始数据。

18、在可选的实施方式中，预处理方式为连续小波变换方式。

19、在可选的实施方式中，多元曲线分辨-交替最小二乘法采用非负性约束。

20、在可选的实施方式中，多元曲线分辨-交替最小二乘法先采用主成分分析确定主成分，再结合渐进因子分析计算特征值，最后使用交替最小二乘法进行迭代优化计算，得到组分浓度随时间变化曲线。

21、在可选的实施方式中，多元曲线分辨-交替最小二乘法得到的结果以多元曲线分辨-交替最小二乘法得到的光谱矩阵和实际光谱矩阵之间相似度来评价方法可信度，相似度大于99％即认为方法可信；

22、相似度r2的计算公式如下：其中，di,j为实际光谱矩阵的一个元素，ei,j为得到的组分光谱矩阵与实际光谱矩阵之间的相关残差值。

23、本发明的有益效果包括：

24、本发明创造性地提出了一种在线监测聚叠氮缩水甘油醚粘合剂固化反应固化度的方法，该方法实验过程简单，易于操作，数据处理快速简便，大幅度节省实验时间和化学试剂。操作中避免了使用溶剂，减少了污染，并且避免了红外光谱中-nco基团特征吸收峰受-n3基团特征吸收峰的干扰，以及热分析法中放出的热量无法检测且离线检测等问题，实现了简单、快速地在线监测聚叠氮缩水甘油醚粘合剂固化反应固化度，为后续实际工业生产应用提供了基础。

技术特征：

1.一种在线监测聚叠氮缩水甘油醚粘合剂固化反应固化度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，叠氮缩水甘油醚粘合剂固化反应是将所述叠氮缩水甘油醚粘合剂与催化剂以及固化剂共同在近红外原位反应装置中在恒温条件下进行反应；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述叠氮缩水甘油醚粘合剂包括质量比为20:80至40:60的叠氮缩水甘油醚以及硝酸酯。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述催化剂包括三苯基铋和二月桂酸二丁基锡中的至少一种；

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述固化剂包括多异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的至少一种；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用透射方式收集近红外光谱原始数据；

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用collect-archive-delay程序以及“run continuously”样品采集方式收集近红外光谱原始数据。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预处理方式为连续小波变换方式。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多元曲线分辨-交替最小二乘法采用非负性约束。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多元曲线分辨-交替最小二乘法先采用主成分分析确定主成分，再结合渐进因子分析计算特征值，最后使用交替最小二乘法进行迭代优化计算，得到组分浓度随时间变化曲线；

技术总结本发明公开了一种在线监测聚叠氮缩水甘油醚粘合剂固化反应固化度的方法，属于含能材料分析技术领域。该方法包括：收集叠氮缩水甘油醚粘合剂固化反应过程中不同时间点的固化反应的近红外光谱原始数据；将收集所得的近红外光谱原始数据进行预处理；选择4950～5350cm<supgt;‑1</supgt;的波段对应的近红外光谱预处理数据，采用多元曲线分辨‑交替最小二乘法获得组分浓度随时间变化曲线；根据组分浓度随时间变化曲线，按照计算得到t时刻对应的反应固化度；其中，α为固化度，C<subgt;0</subgt;表示t＝0时刻的组分浓度，C<subgt;t</subgt;表示t时刻的组分浓度。该方法实验过程简单快速，易于操作，可用于聚叠氮缩水甘油醚粘合剂固化反应固化度的在线监测。技术研发人员：张玉樊,赵华丽,吴忆雯,黄志萍,李娓,刘梦,杨秋秋,聂海英受保护的技术使用者：湖北航天化学技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/14