Poli (Metil Azoteto de Glicidila) – GAP. I. Síntese e Caracterização
Glycidyl Azide Polymer (GAP). I. Syntheses and Characterization
Ribeiro, Sandro P.; Santiago, David G.; Vianna Junior, Ardson dos S.
http://dx.doi.org/10.1590/S0104-14282012005000045
Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol.22, n5, p.407-413, 2012
Resumo
O poli (metil azoteto de glicidila) - GAP - é um material energético que pode ser utilizado como aglutinante (binder) e como plastificante energético em compostos explosivos e propulsores de foguetes. Neste trabalho, foi abordada a síntese do (GAP) através da conversão direta da epicloridrina (ECH) a GAP. Os reagentes utilizados foram azida de sódio, epicloridrina e vários álcoois extensores de cadeias, o etanodiol, o 1,4-butanodiol, o dietilenoglicol e o glicerol. Alguns parâmetros de operação foram avaliados, como o tempo de reação, a proporção entre os reagentes, dois tipos de solvente e a ordem de adição dos reagentes. A variável observada para a análise foi a massa molecular do GAP. Todos os materiais sintetizados também foram caracterizados por análises de FTIR, UV, RMN, DSC, análise elementar e TGA. Uma maior massa molecular, maior rendimento e uma melhor conversão do grupo azida a GAP foram obtidos com a adição de epicloridrina sobre a azida de sódio e usando DMF como solvente.
Palavras-chave
Síntese, caracterização do GAP, materiais energéticos
Abstract
GAP is an aliphatic polyether that includes hydroxyl groups and highly energetic azide groups. Thus, it is an energetic material that can be used as binder or plasticizing agent in propellants and explosive mixtures. The glycidyl azide polymer (GAP) was synthesized and characterized by direct conversion of epichlorohydrin. GAP was synthesized by reaction of sodium azide, epichlorohydrin, and some extensor alcohols. The investigation focused on the effects of some key reaction parameters including reagent proportions, reaction time and two different solvents. The product was characterized by FTIR, UV, NMR, DSC, elemental analysis, TGA and GPC. The species were also evaluated through molecular weight (GPC), glass transition temperature (DSC), ignition time and sensitivity.
Keywords
Syntheses, GAP characterization, energetic compound
References
1. Kishore, K. & Sridhara, K. - “Solid Propellant Chemistry”, Desidoc,
Defense R&D Organization, New Delhi (1998).
2. Arisawa, H. & Brill, T. B. - Combust. Flame, 112, 4, p.533 (1998). http://dx.doi.org/10.1016/S0010-2180(97)00162-4
3. Provatas, A. - “Energetic Polymers and Plasticizers For Explosive Formulation – A Review of Recent Advances”, DSTO-Tr-0966, DSTO, Australia (2000).
4. Frankel, L. R.; Grant, J. E. & Flanagan, J. E. - J. Propul. Power, 18, p.560 (1992).
5. Klager, K. - “Polyurethanes, The Most Versatile Binder For Solid ‘Composites’ Propellants”, in: Aiaa/Sae/Asme 20th Joint Propulsion Conference, Cincinnati - Ohio (1984).
6. Çöçmez, A.; Erisken, C.; Yilmazer, Ü.; Pekel, F. & Özkar, S. - J. Appl. Polym Sci., 67, p.1457 (1998). http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1097- 4628(19980222)67:8<1457::AID-APP11>3.0.CO;2-Z
7. Ping, W.; Zhongjun, X.; Zhong, W. & Changging, L. - “Investigation Of High Molecular Weight Gap”, in: The 27th International Annual Conference of ICT, Karlsruhe – Germany, p.25 (1996).
8. Chen, B.; Yan, H.; Jia, H.; Li, J. & Dong, S. - J. Propul. Power, 11, 4, p.838 (1995).
9. Ahad, E. - “Branched Hydroxy Terminated Azido Polymers”, in: The 21th International Annual Conference of ICT, p.5, Karlsruhe - Germany (1991).
10. Ampleman, G.; Désilets, S. & Marois, A. - “Energetic Thermoplastic Elastomers Based On Glycidyl Azide Polymers With Increased Functionality”, in: The 27th International Annual Conference of ICT, p.132, Karlsruhe - Germany (1996).
11. Ahad, E. “Direct Conversion of Epichlorohydrin to Glycidyl Azide Polymer”, US Patent 4,891,438 (1990).
12. Ribeiro, S. P. - “Síntese e Caracterização do Poli(metilazoteto de Glicidila) GAP”, Dissertação de Mestrado, Instituto Militar de Engenharia, Brasil (2010).
13. Sciamareli, J.; Costa, J. R.; Takahashi, M. F. K.; Diniz, M. F.; Lourenço, V. L.; David, L. H., Iha, K.; Miyano, M. H. & Ferreira, C. - Polímeros, 19, 2, p.117 ( 2009). http://dx.doi.org/10.1590/S0104- 14282009000200008
14. Silverstein, R. M.; Bassler, G. C. & Morril, T. C. - “Identificação Espectrométrica de Compostos Orgânicos”, 5.ed., Guanabara Koogan, Rio de Janeiro (2000).
15. Eroglu, M. S.; Hazer, B. & Guven, O. - Polym. Bull., 36, 6, p.695, (1996).
16. Desilets, S. & Villeneuve, S. - “Structural characterization of glycidyl azide polymer binders by NMR spectroscopy”, in: The 25th International Annual Conference of ICT, p. 96-1, Karlsruhe - Germany (1994).
17. Korobeinichev, O. P.; Kuibida, L. V.; Volkov, E. N. & Shmakov, A. G. - Combust. Flame, 129, p.136 (2002). http://dx.doi.org/10.1016/ S0010-2180(01)00370-4
18. Kubisa, K. - Prog. Polym. Sci., 24, p.1409 (1999). http://dx.doi. org/10.1016/S0079-6700(99)00028-3
19. Yu, S. H. - Polym. prepr., 25, 1, p.117 (1984).
20. Kawamoto, A. M. et al. - “Synthesis and Characterization of Energetic Aba-Type Thermoplastics Elastormers for Propellants Formulations”, in: The 37th International Annual Conference of ICT, Karlshure, Germany (2006).
21. Canevarolo, S. V. - “Técnicas de Caracterização de Polímeros”, Artliber, São Paulo (2004).
22. Marinho, J. R. D. - “Macromoléculas e Polímeros”, Manole, Barueri (2005).
23. Goethals, E. J. - “Cationic Polymerization and related processes”, in: 6th International Symposium Cationic Polymerization and related processes, Ghent, Belgium (1984).
24. Lucas, E. F.; Soares, B. G. & Monteiro, E. - “Caracterização de Polímeros: Determinação de Peso Molecular e Análise Térmica”, E-Papers, Rio de Janeiro (2001).
25. Mano, E. B. - “Polímeros Como Materiais de Engenharia”, Edgard Blücher, Rio de Janeiro (1991).
26. Mohan, Y. M. & Raju, K. M. - Int. J. Polym. Mater., 55, 3, p.203 (2006). http://dx.doi.org/10.1080/009140390925134
2. Arisawa, H. & Brill, T. B. - Combust. Flame, 112, 4, p.533 (1998). http://dx.doi.org/10.1016/S0010-2180(97)00162-4
3. Provatas, A. - “Energetic Polymers and Plasticizers For Explosive Formulation – A Review of Recent Advances”, DSTO-Tr-0966, DSTO, Australia (2000).
4. Frankel, L. R.; Grant, J. E. & Flanagan, J. E. - J. Propul. Power, 18, p.560 (1992).
5. Klager, K. - “Polyurethanes, The Most Versatile Binder For Solid ‘Composites’ Propellants”, in: Aiaa/Sae/Asme 20th Joint Propulsion Conference, Cincinnati - Ohio (1984).
6. Çöçmez, A.; Erisken, C.; Yilmazer, Ü.; Pekel, F. & Özkar, S. - J. Appl. Polym Sci., 67, p.1457 (1998). http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1097- 4628(19980222)67:8<1457::AID-APP11>3.0.CO;2-Z
7. Ping, W.; Zhongjun, X.; Zhong, W. & Changging, L. - “Investigation Of High Molecular Weight Gap”, in: The 27th International Annual Conference of ICT, Karlsruhe – Germany, p.25 (1996).
8. Chen, B.; Yan, H.; Jia, H.; Li, J. & Dong, S. - J. Propul. Power, 11, 4, p.838 (1995).
9. Ahad, E. - “Branched Hydroxy Terminated Azido Polymers”, in: The 21th International Annual Conference of ICT, p.5, Karlsruhe - Germany (1991).
10. Ampleman, G.; Désilets, S. & Marois, A. - “Energetic Thermoplastic Elastomers Based On Glycidyl Azide Polymers With Increased Functionality”, in: The 27th International Annual Conference of ICT, p.132, Karlsruhe - Germany (1996).
11. Ahad, E. “Direct Conversion of Epichlorohydrin to Glycidyl Azide Polymer”, US Patent 4,891,438 (1990).
12. Ribeiro, S. P. - “Síntese e Caracterização do Poli(metilazoteto de Glicidila) GAP”, Dissertação de Mestrado, Instituto Militar de Engenharia, Brasil (2010).
13. Sciamareli, J.; Costa, J. R.; Takahashi, M. F. K.; Diniz, M. F.; Lourenço, V. L.; David, L. H., Iha, K.; Miyano, M. H. & Ferreira, C. - Polímeros, 19, 2, p.117 ( 2009). http://dx.doi.org/10.1590/S0104- 14282009000200008
14. Silverstein, R. M.; Bassler, G. C. & Morril, T. C. - “Identificação Espectrométrica de Compostos Orgânicos”, 5.ed., Guanabara Koogan, Rio de Janeiro (2000).
15. Eroglu, M. S.; Hazer, B. & Guven, O. - Polym. Bull., 36, 6, p.695, (1996).
16. Desilets, S. & Villeneuve, S. - “Structural characterization of glycidyl azide polymer binders by NMR spectroscopy”, in: The 25th International Annual Conference of ICT, p. 96-1, Karlsruhe - Germany (1994).
17. Korobeinichev, O. P.; Kuibida, L. V.; Volkov, E. N. & Shmakov, A. G. - Combust. Flame, 129, p.136 (2002). http://dx.doi.org/10.1016/ S0010-2180(01)00370-4
18. Kubisa, K. - Prog. Polym. Sci., 24, p.1409 (1999). http://dx.doi. org/10.1016/S0079-6700(99)00028-3
19. Yu, S. H. - Polym. prepr., 25, 1, p.117 (1984).
20. Kawamoto, A. M. et al. - “Synthesis and Characterization of Energetic Aba-Type Thermoplastics Elastormers for Propellants Formulations”, in: The 37th International Annual Conference of ICT, Karlshure, Germany (2006).
21. Canevarolo, S. V. - “Técnicas de Caracterização de Polímeros”, Artliber, São Paulo (2004).
22. Marinho, J. R. D. - “Macromoléculas e Polímeros”, Manole, Barueri (2005).
23. Goethals, E. J. - “Cationic Polymerization and related processes”, in: 6th International Symposium Cationic Polymerization and related processes, Ghent, Belgium (1984).
24. Lucas, E. F.; Soares, B. G. & Monteiro, E. - “Caracterização de Polímeros: Determinação de Peso Molecular e Análise Térmica”, E-Papers, Rio de Janeiro (2001).
25. Mano, E. B. - “Polímeros Como Materiais de Engenharia”, Edgard Blücher, Rio de Janeiro (1991).
26. Mohan, Y. M. & Raju, K. M. - Int. J. Polym. Mater., 55, 3, p.203 (2006). http://dx.doi.org/10.1080/009140390925134