Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Study on the synthesis of azide polyglicydyl (GAP)

Aleksandra Agnieszka Kogut

Abstract

Introduction Currently used rocket propellants are divided into homogenous and heterogeneous fuel. Heterogeneous fuel mainly consists of oxidant, binder and processing additives, such as stabilizers, catalysts and plasticizers. Nowadays, researches on high- energy polymers indicate beneficial application of high- energy polymers as binder in rocket propellant. Due to their properties, they are not only structure- forming additives but also entail that fuel is more calorific. An example of such binder is the azide polyglicydyl (GAP). The aim of diploma thesis was conducting research of synthesis of azide polyglicydyl with adequate properties to use in rocket propellants (linear polymer which Mw must be in range of 2000 to 3000 g/mol and with OH groups at ends). Results and discussion Synthesis consists of two stages: the first one was polymerization of epichlorohydrin in the presence of ethylene glycol and catalyst – boron trifluoride etherate. Second one was the substitution reaction of the chlorine atom of the group azyide using phase-transfer catalysts. Polymerization of epichlorohydrin was conducted with or without solvent, which was dichloromethane. Impact of amount of ethylene glycol on viscosity and molecular weight was examined. Polymer obtained with the lowest amount of glycol has the highest viscosity and molecular weight. It was observed that temperatures of polymers had a strong effect on viscosity. PECH was received with performance of 80%. FT-IR, 1HNMR and MALDI-TOF analysis confirmed structure of PECH. Molecular weight was tested with methods: GPC, MALDI-TOF and determining the OH groups by titration method. Obtained Molecular weight Mn of polymers with GPC method was in the range of 1000 to 2300 g/mol. The second stage of synthesis was substitution reaction of the chlorine atom of the group azyide in the presence of phase-transfer catalysts. FT-IR, 1HNMR analysis confirmed obtaining the GAP. According to GPC analysis, received GAP has molecular weight of 1772 g/mol. Conclusions In order to obtain linear polymer, polymerization should be conducted very slow (dosage time of epichlorohydrin of 48 h). Molecular weight of PECH can be regulated within certain limits by change of ratio of initiator (ethylene glycol) to epichlorohydrin. Conducting reaction of azidation for 8 hours in two-phase system (involving phase transfer catalyst) is insufficient to complete the synthesis.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Aleksandra Agnieszka Kogut (FC) Aleksandra Agnieszka Kogut,, Faculty of Chemistry (FC)
Title in Polish
Badania nad syntezą azydku poliglicydylu (GAP)
Supervisor
Paweł Maksimowski (FC/DH-EM) Paweł Maksimowski,, Department Of High-Energetic Materials (FC/DH-EM)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Department Of High-Energetic Materials (FC/DH-EM)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
11-02-2016
Issue date (year)
2016
Reviewers
Paweł Maksimowski (FC/DH-EM) Paweł Maksimowski,, Department Of High-Energetic Materials (FC/DH-EM)Faculty of Chemistry (FC) Mariusz Tryznowski (FC/CPCT) Mariusz Tryznowski,, Chair Of Polymer Chemistry And Technology (FC/CPCT)Faculty of Chemistry (FC)
Keywords in Polish
azydek poliglicydylu, poliepichlorohydryna,lepiszcze, polimeryzacja, azydkowanie
Keywords in English
azide polyglicydyl, polyepichlorohydin, binder, polymerization, azidation
Abstract in Polish
Wstęp Obecnie eksploatowane rakietowe materiały pędne dzielą się na paliwa homogeniczne i heterogeniczne. Paliwo heterogeniczne składa się głównie z utleniacza, lepiszcza i dodatków technologicznych takich jak: stabilizatory, katalizatory i plastyfikatory. Obecnie prowadzone badania nad polimerami wysokoenergetycznymi wskazują na korzystne zastosowanie ich jako lepiszcze w paliwie rakietowym. Dzięki swoim właściwościom są nie tylko dodatkiem strukturotwórczym, ale również nadają paliwu kaloryczności. Przykładem takiego lepiszcza jest azydek poliglicydylu (GAP). Celem pracy inżynierskiej było przeprowadzenie badań nad syntezą azydku poliglicydylu, który charakteryzowałby się właściwościami odpowiednimi do zastosowania w paliwach rakietowych (liniowy polimer o masie cząsteczkowej 2000 – 3000 g/mol zakończony grupami OH). Wyniki i dyskusja Synteza składa się z dwóch etapów: pierwszy to polimeryzacja epichlorohydryny w obecności glikolu etylenowego i katalizatora – eteratu trifluroboru. Drugim etapem jest podstawienie atomu chloru w poliepichlorohydrynie podstawnikiem azydkowym. Polimeryzację epichlorohydryny prowadzono bez jak również z rozpuszczalnikiem, którym był dichlorometan. Zbadano również wpływ ilości glikolu etylenowego na lepkość oraz masę cząsteczkową otrzymanego polimeru. Największą lepkością oraz masą cząsteczkową charakteryzował się polimer otrzymany z najmniejszą ilością glikolu. Zauważono również dużą zależność wartości lepkości od temperatury otrzymanych polimerów. PECH został otrzymany z wydajnością około 80%. Analiza FT-IR, 1HNMR oraz MALDI-TOF potwierdziły strukturę PECH-u. Masę cząsteczkową zbadano za pomocą analiz: GPC, MALDI-TOF oraz wyznaczenia grup OH metodą miareczkowania. Masy cząsteczkowe Mn polimerów wyznaczone za pomocą GPC wynosiły od 1000 do 2300 g/mol. Drugim etapem syntezy było podstawienie atomów chloru grupami azydkowymi przy udziale katalizatora przeniesienia międzyfazowego PTC. Analizy FT-IR, 1HNMR potwierdziły otrzymanie GAP-u. Według analizy GPC otrzymano GAP o masie cząsteczkowej około 1772 g/mol. Wnioski W celu otrzymania liniowego polimeru polimeryzację epichlorohydryny należy prowadzić bardzo wolno (czas dozowania epichlorohydryny ok. 48 h). Masę cząsteczkową PECH-u można regulować w pewnych granicach poprzez zmianę stosunku inicjatora (glikolu etylenowego) do epichlorohydryny. Prowadzenie reakcji azydkowania przez 8 godzin w układzie dwufazowym z wykorzystaniem katalizatora przeniesienia międzyfazowego jest niewystarczające, aby reakcja zaszła do końca.
File
  • File: 1
    Badania nad syntezą azydku poliglicydylu (GAP) AKogut.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 9725

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT74e73536903043b798ba6efee51bdb82/
URN
urn:pw-repo:WUT74e73536903043b798ba6efee51bdb82

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page