Polimery i plastyfikatory

Polimery

Polimery pełnią ważną rolę spoiwa w stałych materiałach wybuchowych miotających i plastycznych. Paliwo, wysokoenergetyczny lub wybuchowy materiał jest rozproszony w polimerowej matrycy, która wiąże wszystkie składniki razem. Najpopularniejszą grupą polimerów są spoiwa poliuretanowe, których podstawą jest prepolimer HTPB lub jego pochodne. Proces produkcji paliwa stałego obejmuje mieszanie materiału energetycznego z prepolimerem, środkiem sieciującym oraz dodatkami takimi jak plastyfikatory, odlewanie mieszanki do formy oraz sieciowanie prepolimeru. Pożądane właściwości fizykochemiczne produktu można zoptymalizować poprzez staranny dobór składników.

NHTPB
NHTPB jest pochodną HTPB, która zawiera w swojej strukturze wysokoenergetyczne grupy azotanowe. Zalety: – Niska lepkość NHTPB sprawia, że jest to dobre wysokoenergetyczne spoiwo, które w porównaniu z HTPB pozwala na wprowadzenie większej ilości ciał stałych i lepszą mieszalność z innymi składnikami. – propelenty zawierające NHTPB mają o 3-5% wyższą energię niż HTPB – NHTPB zwiększa temperaturę rozkładu propelentu – niewielki dodatek NHTPB do HTPB, około 2%, pozwala poprawić właściwości balistyczne i zwiększyć energię
Entalpia formacji	-442 kcal/mol
temperatura rozkładu	206°C
Temperatura zeszklenia	-58°C
Gęstość	1,2 g/cm³

Nitro HTPB
Nitro-HTPB jest pochodną HTPB, która zawiera w swojej strukturze wysokoenergetyczne grupy nitrowe. Zalety: – wyższa energia polimeru w porównaniu do HTPB – lepsza mieszalność z plastyfikatorami energetycznymi – dobre właściwości mechaniczne – wyższa stabilność termiczna w porównaniu do NHTPB
Entalpia formacji	Brak danych
temperatura rozkładu	Brak danych
Temperatura zeszklenia	-64°C
Gęstość	1,25 g/cm3

GAP
Poliazyd glicydylowy jest polimerem energetycznym zawierającym w swojej strukturze grupy azydkowe. Służy do podniesienia kaloryczności paliw stałych. Zalety: – niska wrażliwość na bodźce termiczne i mechaniczne – wysoka zawartość energetyczna – niska temperatura zeszklenia – niska lepkość i duża gęstość w porównaniu do innych spoiw – wysoka kompatybilność z różnymi utleniaczami
Entalpia formacji	27,86 kcal/mol
temperatura rozkładu	224°C
Temperatura zeszklenia	-121°C
Gęstość	1,29 g/cm³

Kopolimery blokowe GAP – PB – GAP

Kopolimery blokowe GAP – PB – GAP łączą zalety HTPB i GAP, zapewniając kompromis pomiędzy właściwościami mechanicznymi a energetyką spoiwa w paliwach stałych.

Zalety:

– Gumowy segment HTPB poprawia właściwości niskotemperaturowe GAP

– łatwiejsza obróbka kopolimeru w porównaniu do GAP

– segment GAP w kopolimerze zwiększa wartość energetyczną spoiwa

– ulepszone właściwości mechaniczne

Plastyfikatory

Plastyfikatory to chemikalia dodawane do polimerów i gumy w celu zmniejszenia lepkości, tarcia oraz poprawy właściwości mechanicznych w zakresie plastyczności. Często stosuje się je w celu zmiękczenia twardych i kruchych materiałów lub ułatwienia przetwarzania materiału. Zazwyczaj plastyfikator jest cieczą o niskiej lotności i wysokiej temperaturze wrzenia.

Plastyfikatory są ważnymi składnikami paliw stałych i materiałów wybuchowych z tworzyw sztucznych, w których odgrywają podwójną rolę. Przetwarzalność mieszanki polimerowej jest ułatwiona dzięki zmniejszeniu lepkości oraz poprawie właściwości mechanicznych ze względu na zmianę temperatury zeszklenia i zmniejszenie wytrzymałości na rozciąganie. Aspekty te pozwalają zapewnić optymalne właściwości odpowiednie do przechowywania, aplikacji i transportu produktu końcowego.

Adypinian dioktylu
Adypinian dioktylu jest plastyfikatorem stosowanym w wielu dziedzinach przemysłu. Jest jednym z najpopularniejszych plastyfikatorów stosowanych w produkcji paliw stałych. Jego korzystne właściwości pozwalają poprawić przetwarzalność i żywotność propelentów na bazie HTPB oraz zapewniają dobre właściwości mechaniczne produktu. Adypinian dioktylu jest kompatybilny z wieloma kauczukami syntetycznymi i wykazuje dobrą stabilność termiczną.
Formuła molekularna
Waga molekularna	370,6 g/mol
Nr CAS	123-79-5
Pojawić się	Tłusta, bezbarwna ciecz
Gęstość	0,9268 g/cm³
Lepkość	13,7 znaków na sekundę
Temperatura wrzenia	417°C
Ciśnienie pary	2,4 mmHg
Temperatura zapłonu	204,4°C
Współczynnik załamania światła	1.4474
Rozpuszczalność w wodzie	nie
Rozpuszczalny w	alkohole, eter, aceton, większość rozpuszczalników organicznych

Pelargonian izodecylu
Pelargonian izodecylu jest uważany za jeden z najlepszych plastyfikatorów w paliwach stałych na bazie HTPB. Wykazuje wyjątkowo niską lepkość i nadaje się do stosowania w niskich temperaturach. Zastosowanie pelargonianu izodecylu znacząco poprawia przetwarzalność mieszanek HTPB.
Formuła molekularna
Waga molekularna	298,5 g/mol
Nr CAS	109-32-0
Pojawić się	Jasnożółta ciecz
Gęstość	0,862 g/cm³
Lepkość	6,2 znaków na sekundę
Temperatura wrzenia	340°C
Ciśnienie pary	nie dotyczy
Temperatura zapłonu	172°C
Współczynnik załamania światła	1.4406
Rozpuszczalność w wodzie	nieistotny

Ftalan dietylu
Ftalan dietylu jest powszechnie stosowanym plastyfikatorem stosowanym w szerokim zakresie zastosowań, w tym w tworzywach sztucznych, lakierach, gumowych środkach powlekających i stałych paliwach rakietowych.
Formuła molekularna
Waga molekularna	222,24 g/mol
Nr CAS	84-66-2
Pojawić się	Bezbarwna, oleista ciecz
Gęstość	1,11 g/cm³
Lepkość	11 znaków na sekundę
Temperatura wrzenia	295°C
Ciśnienie pary	0,002 mmHg (25°C)
Temperatura zapłonu	161,1°C
Współczynnik załamania światła	1.5000
Rozpuszczalność w wodzie	1,08 g/L

Ftalan dibutylu
Ftalan dibutylu jest plastyfikatorem stosowanym w żywicach i polimerach – zwłaszcza PVC, a także w farbach drukarskich, klejach, powłokach, smarach, środkach przeciwpieniących i stałych propelentach.
Formuła molekularna
Waga molekularna	278 g/mol
Nr CAS	84-74-2
Pojawić się	Bezbarwna, oleista ciecz
Gęstość	1,05 g/cm³
Lepkość	18,8 cP
Temperatura wrzenia	340°C
Ciśnienie pary	0,00007 mmHg (20 °C)
Temperatura zapłonu	157°C
Współczynnik załamania światła	1,4900
Rozpuszczalność w wodzie	13,5 mg/l

Sebacynian dioktylu
Sebacynian dioktylu jest plastyfikatorem, który wykazuje doskonałą elastyczność w niskich temperaturach, wysoką wydajność plastyfikującą oraz odporność na ekstrakcję wodą. Stosowany jest do zmiękczania PVC, polistyrenu, kauczuków syntetycznych oraz jako składnik stałych mieszanek paliwowych, który obniża Tg produktu i poprawia właściwości mechaniczne w niskiej temperaturze.
Formuła molekularna
Waga molekularna	427 g/mol
Nr CAS	122-62-3
Pojawić się	Bezbarwna, oleista ciecz
Gęstość	0,9 g/cm³
Lepkość	23 cP
Temperatura wrzenia	256°C
Ciśnienie pary	0,000024 Pa w 37 °C
Temperatura zapłonu	210°C
Współczynnik załamania światła	1,4400
Rozpuszczalność w wodzie	Żaden