Síntese e caracterização do polímero energético Metil Azoteto de Glicidila (GAP) via análises instrumentais

Abstract

(TDI). Deste modo, a funcionalidade do polímero é um importante parâmetro nas propriedades mecânicas requeridas por um elastômero curado [2] . A presença de grupos azida torna o produto energético, tendo o produto calor de formação positivo, da ordem de +975 kJ/kg a 293 K [3] . Assim sendo, ele pode ser empregado na produção de propelentes energéticos e/ou propelentes "sem fumaça", também conhecidos como "smokeless".De modo geral, o GAP é obtido em duas etapas [4] : primeiro obtém-se o intermediário poliepicloridrina (PECH) e com este, na etapa seguinte, obtém-se o GAP.Da primeira etapa de síntese participam, obrigatoriamente, a epicloridrina (ECH), um iniciador, de preferência um diálcool com grupos OH terminais e um catalisador do tipo ácido de Lewis. Por meio da reação de abertura do anel epóxi da epicloridrina ocorre o crescimento da cadeia. A alta concentração de epicloridrina no meio reacional favorece a reação indesejada de formação de cíclicos [5] . Em uma segunda etapa, a poliepicloridrina obtida reage com azida de um metal, normalmente azida de sódio, para IntroduçãoPropelente sólido compósito é uma mistura complexa e, ao mesmo tempo, estável de oxidantes e redutores que, quando ignitado, queima de uma maneira controlada com emissão gasosa de espécies de baixa massa molar [1] . Nos últimos anos tem sido constante a busca por novos materiais que possam ser utilizados em propelentes. Buscam-se, entre outras características, materiais mais energéticos, de maior estabilidade térmica e/ou química, menos agressivos ao meio ambiente, de menor custo, de manuseio mais fácil, que permitam um melhor desempenho de foguetes, mísseis e explosivos.O Metil Azoteto de Glicidila (GAP) corresponde a esta expectativa. É um polímero que apresenta em cada unidade de repetição um grupo azida (N 3 ) e grupos OH nas extremidades da cadeia, sendo, portanto bifuncional. O GAP pode sofrer reações de cura por meio da combinação destes grupos OH com grupos diisocianato presentes em compostos como isoforona diisocianato (IPDI) e tolueno diisocianato Resumo: na área aeroespacial é constante a pesquisa em busca de novos materiais que permitam um melhor desempenho de foguetes, mísseis e explosivos. Entre outros, compostos mais energéticos, de maior estabilidade térmica e/ou química, menos agressivos ao meio ambiente, de menor custo e de mais fácil manuseio. Um destes materiais é o metil azoteto de glicidila (GAP), que pode ser utilizado para produzir propelentes mais energéticos e/ou sem fumaça, bem como composições explosivas de baixa sensibilidade. O GAP foi sintetizado e caracterizado por análises FT-IR, elementar, cromatográfica de permeação de gel e térmica. Palavras-chave:Polímero energético, GAP, propelente compósito. Characterization of Energetic Methyl Glycidyl Azide PolymerAbstract: To obtain more energetic, safe propellants, with improved performance, better mechanical properties and low cost, new materials have been researched and tested. One of these materials is Methyl Glycidyl Azide Polymer (GAP). It can be used to make ...

Poli (metil azoteto de glicidila) - GAP. II: mecanismo de reação

“…O espectro de infravermelho é a principal forma de caracterização da PECH. Este apresenta bandas características na identificação das ligações químicas [21,[24][25][26] , ver Tabela 1. As absorções mais importantes são as de carbono cloro (740/710 cm …”

Poli (metil azoteto de glicidila) - GAP. I: síntese e caracterização

“…A espectrometria de infravermelho do GAP, ver Figura 3, apresenta para o grupo azida (C-N 3 ) uma absorção intensa em 2100 cm -1 ; para o grupo éter uma absorção próxima a 1118-1119 cm -1 , para hidroxilas terminais uma absorção larga em aproximadamente 3550 cm -1 e ausência da ligação (C-Cl) para absorção em torno de 744 cm -1 [3,13] . Na espectrometria de Ultravioleta foi detectada a absorção da ressonância relacionada ao grupo azida na cadeia do material sintetizado em torno de 236 nm [14,15] .…”

“…Os As absorções analisadas no RMN de 13 C são mostradas nas Figuras 6 e 7. O valor para a absorção CH 2 (4) ligado ao grupo azida é mostrado em 52 ppm; CH 2 (2) do monômero ligado ao álcool extensor em 72 ppm; CH 2 (1) dos álcoois em 69-70 ppm; CH (3) em 77-79 ppm [14,16] .…”

“…Considera-se que a perda de massa iniciou em 200 °C e terminou em 224 °C (Figura 8). A temperatura de ignição do GAP pode ser considerada como igual à temperatura inicial da perda de massa [13,17] , ou seja, 200 °C. As reações da Tabela 1 foram feitas segundo a metodologia da Patente [11] com adição de azida de sódio.…”

“…Conforme mencionado, o novo método diminui a formação de compostos cíclicos e aumenta a velocidade de substituição do nitrogênio, relacionado ao grupo azida. [13] . Tabela 3.…”