Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Epoxidation of various hydroxyl-terminated polybutadiene species (HTPB)

Beata Sztejter

Abstract

Hydroxyl-terminated polybutadiene is a telechelic polymer having two hydroxyl end groups and unsaturated hydrocarbon backbone. The HTPB can be synthesized by anionic polymerization or free radical polymerization. The chemical structure of HTPB depends upon the method of synthesis, which results in the existence of many HTPB species. The presence of hydroxyl groups and double bond gives possibilities to modify HTPB. Double bonds can be used to chemically modify into epoxy functional groups. Epoxidized dihydroxypolybutadiene (EHTPB) is characterized by hydrophobicity, good low-temperature mechanical properties and excellent chemical resistance. EHTPB is used in various industries as adhesives, waxes, coatings, polymer modification and sealing compounds. The aim of work was to functionalize different HTPB species (Poly Bd R-45V, Krasol LBH-P 2000, Krasol LBH-P 3000) to epoxidized HTPB and investigate the influence of various epoxidation parameters on the degree of conversion of double bonds to epoxy groups. Hydroxyl terminated polybutadiene was epoxidized using system: hydrogen peroxide, tungstic acid and trioctylmethylammonium chloride (Aliquat 336). During the reaction, HTPB was epoxidized by „in situ” generated tungstic peracid. Influences of various epoxidation reaction conditions were investigated, such as: reaction temperature and time, amount of PTC, tungstic acid and hydrogen peroxide. Synthesis products were characterized by proton nuclear magnetic resonance spectroscopy 1H NMR. Analysis of the 1H NMR spectra allowed to determine the degree of conversion of double bonds to oxirane groups. The research shows that the epoxidation reaction of the HTPB Poly Bd R-45V variant is the easiest. A conversion of double bonds 7,35% was achieved. However, the conversion of double bonds of Krasol LBH-P 2000 and Krasol LBH-P 3000 is 2,27% and 0,98% respectively. The 1,2-vinyl group has been shown to be less chemically reactive than the 1,4-cis and 1,4-trans. Also, increase in temperature and longer reaction time have a positive effect on conversion of double bonds. The optimal mass ratio of the phase transfer catalyst to tungstic acid is approximately 1:1, and an increase in the amount of hydrogen peroxide is only advantageous up to a certain point.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Beata Sztejter (FC) Beata Sztejter,, Faculty of Chemistry (FC)
Title in Polish
Reakcja epoksydacji różnych gatunków α,ω-dihydroksypolibutadienu (HTPB)
Supervisor
Michał Chmielarek (FC/DH-EM) Michał Chmielarek,, 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
31-01-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Michał Chmielarek (FC/DH-EM) Michał Chmielarek,, Department Of High-Energetic Materials (FC/DH-EM)Faculty of Chemistry (FC) Krzysztof Krawczyk (FC/CChT) Krzysztof Krawczyk,, Chair of Chemical Technology (FC/CChT)Faculty of Chemistry (FC)
Keywords in Polish
dihydroksypolibutadien , HTPB , odmiany HTPB, EHTPB, epoksydacja, kwas wolframowy, katalizator przeniesienia międzyfazowego, PTC, nadtlenek wodoru
Keywords in English
hydroxyl-terminated polybutadiene, HTPB, HTPB species, EHTPB, epoxidation, tungstic acid, phase transfer catalyst, PTC, hydrogen peroxide
Abstract in Polish
Dihydroksypolibutadien to telecheliczny polimer posiadający dwie końcowe grupy hydroksylowe i nienasycony łańcuch węglowy. HTPB może być zsyntezowany poprzez anionową lub wolnorodnikową polimeryzację. Struktura chemiczna HTPB zależy od metody syntezy, czego rezultatem jest istnienie jego wielu odmian. Obecność grup hydroksylowych oraz wiązań podwójnych skutkuje możliwością modyfikacji HTPB. Wiązania podwójne mogą służyć do chemicznej modyfikacji poprzez ich konwersję do grup epoksydowych. Zepoksydowany dihydroksypolibutadien (EHTPB) charakteryzuje się hydrofobowością, dobrymi właściwościami mechanicznymi w niskich temperaturach i odpornością chemiczną. EHTPB jest używany w różnych gałęziach przemysłu jako kleje, woski, powłoki, modyfikacje polimerów oraz masy uszczelniające. Celem pracy była funkcjonalizacja różnych odmian HTPB (Poly Bd R-45V, Krasol LBH-P 2000, Krasol LBH-P 3000) do zepoksydowanego HTPB i zbadanie wpływu różnych parametrów reakcji epoksydacji na stopień konwersji wiązań podwójnych do grup epoksydowych. Polibutadien zakończony grupami hydroksylowymi był epoksydowany przy użyciu układu: nadtlenek wodoru, kwas wolframowy oraz chlorek metylotrioktyloamoniowy (Aliquat 336). Podczas reakcji, HTPB ulegał reakcji epoksydacji za pomocą generowanego „in situ” nadkwasu wolframowego. Został zbadany wpływ różnych warunków reakcji epoksydacji, takich jak: temperatura i czas reakcji, ilość katalizatora przeniesienia międzyfazowego, kwasu wolframowego oraz nadtlenku wodoru. Produkty syntezy scharakteryzowano za pomocą spektroskopii protonowego magnetycznego rezonansu jądrowego 1H NMR. Analiza widm 1H NMR pozwoliła na określenie stopnia konwersji wiązań podwójnych do grup oksiranowych. Z przeprowadzonych badań wynika, że najłatwiej przebiega reakcja epoksydacji odmiany HTPB Poly Bd R-45V. Osiągnięto konwersję wiązań podwójnych wynoszącą 7,35%. Natomiast konwersja wiązań podwójnych związków Krasol LBH-P 2000 oraz Krasol LBH-P 3000 wynosi odpowiednio 2,27% i 0,98%. Wykazano, że ugrupowanie 1,2-vinyl jest mniej reaktywne chemicznie niż ugrupowania 1,4-cis i 1,4-trans. Ponadto, wzrost temperatury oraz wydłużenie czasu reakcji wpływa pozytywnie na konwersję wiązań podwójnych. Optymalny stosunek masowy katalizatora przeniesienia międzyfazowego do kwasu wolframowego wynosi w przybliżeniu 1:1, a wzrost ilości nadtlenku wodoru jest korzystny tylko do pewnego momentu.
File
  • File: 1
    praca_inż-Sztejter_Beata-278491.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 30172

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTd06b34f7cc3a4e8f97c39d9f8dc67916/
URN
urn:pw-repo:WUTd06b34f7cc3a4e8f97c39d9f8dc67916

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page