Polymere und Weichmacher

Polymere

Polymere spielen eine wichtige Rolle als Bindemittel in Festtreibstoffen und Kunststoffsprengstoffen. Brennstoff, energiereiches oder explosives Material wird in einer Polymermatrix dispergiert, die alle Inhaltsstoffe miteinander verbindet. Die beliebteste Gruppe von Polymeren sind Polyurethan-Bindemittel, die auf HTPB-Präpolymer oder seinen Derivaten basieren. Der Herstellungsprozess von Festtreibstoff umfasst das Mischen von energetischem Material mit Präpolymer, Vernetzungsmittel und Additiven wie Weichmachern, Gießen der Mischung in eine Form und Vernetzung des Präpolymers. Gewünschte physikalisch-chemische Eigenschaften des Produkts können durch sorgfältige Auswahl der Inhaltsstoffe optimiert werden.

NHTPB
NHTPB ist ein Derivat von HTPB, das in seiner Struktur energiereiche Nitratgruppen enthält. Vorteile: – Die niedrige Viskosität von NHTPB macht es zu einem guten hochenergetischen Bindemittel, das im Vergleich zu HTPB den Eintrag von mehr Feststoffen und eine verbesserte Mischbarkeit mit anderen Inhaltsstoffen ermöglicht. – Treibmittel, die NHTPB enthalten, haben eine etwa 3-5% höhere Energie als HTPB – NHTPB erhöht die Zersetzungstemperatur des Treibmittels – geringe Zugabe von NHTPB zu HTPB, etwa 2%, ermöglicht die Verbesserung der ballistischen Eigenschaften und die Erhöhung der Energie
Bildungsenthalpie	-442 kcal/mol
Zersetzungstemperatur	206°C
Glasübergangstemperatur	-58°C
Dichte	1,2 g/cm²³

Nitro HTPB
Nitro-HTPB ist ein Derivat von HTPB, das in seiner Struktur energiereiche Nitrogruppen enthält. Vorteile: – höhere Energie des Polymers im Vergleich zu HTPB – bessere Mischbarkeit mit energetischen Weichmachern – gute mechanische Eigenschaften – höhere thermische Stabilität im Vergleich zu NHTPB
Bildungsenthalpie	Keine Daten
Zersetzungstemperatur	Keine Daten
Glasübergangstemperatur	-64°C
Dichte	1,25 g/cm3

LÜCKE
Glycidylpolyazid ist ein energetisches Polymer, das in seiner Struktur Azidgruppen enthält. Es wird verwendet, um den Heizwert von festen Brennstoffen zu erhöhen. Vorteile: – geringe Empfindlichkeit gegenüber thermischen und mechanischen Reizen – hoher Energiegehalt – niedrige Glasübergangstemperatur – niedrige Viskosität und hohe Dichte im Vergleich zu anderen Bindemitteln – hohe Verträglichkeit mit verschiedenen Oxidationsmitteln
Bildungsenthalpie	27,86 kcal/mol
Zersetzungstemperatur	224°C
Glasübergangstemperatur	-121°C
Dichte	1,29 g/cm²³

Blockcopolymere GAP – PB – GAP

GAP – PB – GAP Blockcopolymere kombinieren die Vorteile von HTPB und GAP und bieten einen Kompromiss zwischen mechanischen Eigenschaften und Bindemittelenergetik in festen Brennstoffen.

Vorteile:

– HTPB-Gummisegment verbessert die Tieftemperatureigenschaften von GAP

– einfachere Verarbeitung des Copolymers im Vergleich zu GAP

– GAP-Segment im Copolymer erhöht den Energiegehalt des Bindemittels

– verbesserte mechanische Eigenschaften

Weichmacher

Weichmacher sind Chemikalien, die Polymeren und Gummi zugesetzt werden, um die Viskosität und Reibung zu verringern und die mechanischen Eigenschaften hinsichtlich der Plastizität zu verbessern. Sie werden häufig verwendet, um harte und spröde Materialien zu erweichen oder die Verarbeitbarkeit des Materials zu erleichtern. Typischerweise ist ein Weichmacher eine Flüssigkeit mit geringer Flüchtigkeit und hohem Siedepunkt.

Weichmacher sind wichtige Bestandteile in Festtreibstoffen und Kunststoffsprengstoffen, die eine Doppelrolle spielen. Die Verarbeitbarkeit der Polymermischung wird erleichtert, da die Viskositätsabnahme sowie die mechanischen Eigenschaften hinsichtlich einer Änderung der Glasübergangstemperatur und einer Verringerung der Zugfestigkeit verbessert werden. Diese Aspekte ermöglichen es, optimale Eigenschaften bereitzustellen, die für die Lagerung, Anwendung und den Transport des Endprodukts geeignet sind.

Dioctyladipat
Dioctyladipat ist ein Weichmacher, der in vielen Bereichen der Industrie verwendet wird. Es ist einer der am häufigsten verwendeten Weichmacher bei der Herstellung von Festtreibstoffen. Seine vorteilhaften Eigenschaften ermöglichen es, die Verarbeitbarkeit und Topfzeit von Treibmitteln auf HTPB-Basis zu verbessern sowie gute mechanische Eigenschaften des Produkts zu gewährleisten. Dioctyladipat ist mit vielen Synthesekautschuken verträglich und weist eine gute thermische Stabilität auf.
Molekularformel
Molekulargewicht	370,6 g/mol
CAS-Nr	123-79-5
In Erscheinung treten	Ölige, farblose Flüssigkeit
Dichte	0,9268 g/cm²³
Viskosität	13,7 cps
Siedepunkt	417°C
Dampfdruck	2,4 mmHg
Flammpunkt	204,4°C
Brechungsindex	1.4474
Wasserlöslichkeit	Nein
Löslich in	Alkohole, Ether, Aceton, die meisten organischen Lösungsmittel

Isodecylpelargonat
Isodecylpelargonat gilt als einer der besten Weichmacher in HTPB-basierten Festtreibstoffen. Es weist eine bemerkenswert niedrige Viskosität auf und ist für den Einsatz bei niedrigen Temperaturen geeignet. Die Anwendung von Isodecylpelargonat verbessert die Verarbeitbarkeit von HTPB-Blends erheblich.
Molekularformel
Molekulargewicht	298,5 g/mol
CAS-Nr	109-32-0
In Erscheinung treten	Hellgelbe Flüssigkeit
Dichte	0,862 g/cm²³
Viskosität	6,2 cps
Siedepunkt	340°C
Dampfdruck	n / A
Flammpunkt	172°C
Brechungsindex	1.4406
Wasserlöslichkeit	unerheblich

Diethylphthalat
Diethylphthalat ist ein verbreiteter Weichmacher, der in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet wird, darunter Kunststoffe, Lacke, Gummibeschichtungsmittel und feste Raketentreibstoffe.
Molekularformel
Molekulargewicht	222,24 g/mol
CAS-Nr	84-66-2
In Erscheinung treten	Farblose, ölige Flüssigkeit
Dichte	1,11 g/cm²³
Viskosität	11 cps
Siedepunkt	295°C
Dampfdruck	0,002 mmHg (25°C)
Flammpunkt	161,1°C
Brechungsindex	1.5000
Wasserlöslichkeit	1,08 g/l

Dibutylphthalat
Dibutylphthalat ist ein Weichmacher, der in Harzen und Polymeren – insbesondere PVC – sowie in Druckfarben, Klebstoffen, Beschichtungen, Schmiermitteln, Entschäumern und Festtreibstoffen verwendet wird.
Molekularformel
Molekulargewicht	278 g/mol
CAS-Nr	84-74-2
In Erscheinung treten	Farblose, ölige Flüssigkeit
Dichte	1,05 g/cm²³
Viskosität	18,8 cP
Siedepunkt	340°C
Dampfdruck	0,00007 mmHg (20 °C)
Flammpunkt	157°C
Brechungsindex	1,4900
Wasserlöslichkeit	13,5 mg/l

Dioctylsebacat
Dioctylsebacat ist ein Weichmacher, der eine ausgezeichnete Flexibilität bei niedrigen Temperaturen, eine hohe Plastifizierungseffizienz und eine Beständigkeit gegen Wasserextraktion aufweist. Es wird zum Weichmachen von PVC, Polystyrol, synthetischen Kautschuken sowie als Bestandteil von Festtreibstoffmischungen verwendet, wodurch die Tg des Produkts gesenkt und die mechanischen Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen verbessert werden.
Molekularformel
Molekulargewicht	427 g/mol
CAS-Nr	122-62-3
In Erscheinung treten	Farblose, ölige Flüssigkeit
Dichte	0,9 g/cm²³
Viskosität	23 cP
Siedepunkt	256 °C
Dampfdruck	0,000024 Pa bei 37 °C
Flammpunkt	210°C
Brechungsindex	1,4400
Wasserlöslichkeit	keiner