Zwiększenie energetyczności α, ω- dihydroksypolibutadienu (HTPB) wykorzystywanego w stałych heterogenicznych paliwach rakietowych

• Autorzy: Prasuła Piotr , Sztejter Beata , Kasprzak Piotr , Chmielarek Michał

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.1154

Warianty tytułu

EN

Increasing the energy of α, ω - dihydroxypolibutadiene (HTPB) used in solid heterogeneous rocket propellant

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Stałe heterogeniczne paliwa rakietowe (SHPR) cieszące się dużą popularnością oraz szerokim zastosowaniem w przemyśle zbrojeniowym (silniki napędowe pocisków kierowanych oraz przeciwlotnicze rakiety dalekiego, bliskiego i średniego zasięgu) posiadają inertne lepiszcza, które znacząco wpływają na końcowe parametry użytkowe ładunków napędowych. W pracy przeprowadzono modyfikację popularnego lepiszcza HTPB polegającą na wprowadzeniu grup azydkowych do łańcucha polimeru podczas trzech różnych syntez. Otrzymano związki o różnej zawartości grup eksplozoforowych, które zostały poddane ocenie kompatybilności z podstawowymi składnikami SHPR: chloranem(VII) amonu i adypinianem dioktylu. Następnie przeprowadzono wstępne badania aplikacyjne otrzymanej pochodnej HTPB, wykazując potencjał otrzymanego energetycznego polimeru oraz możliwości jego zastosowania jako lepiszcza w stałych heterogenicznych paliwach rakietowych.

EN

Solid heterogeneous rocket propellants (SHRP), which are very popular and widely used in the armaments industry (guided missile propulsion engines and long-range, short-range and medium-range anti-aircraft rockets) have inert binders that significantly affect the final performance parameters of propulsion charges. In this study, the popular HTPB binder was modified by introducing azide groups into the polymer chain during three different syntheses. Compounds with different content of explosive groups were obtained and tested for compatibility with the essential SHRP components: ammonium chlorate(VII) and dioctyl adipate. Then, preliminary application tests of the obtained HTPB derivative were carried out, showing the potential of the obtained energetic polymer and the possibility of its use as a binder in solid heterogeneous rocket fuels.

Słowa kluczowe

PL

HTPB; energetyczne lepiszcze; grupy azydkowe

EN

HTPB; energetic binder; azide groups

• Wydawca: Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia
• Czasopismo: Problemy Techniki Uzbrojenia
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 51, z. 161
• Strony: 37--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Prasuła Piotr

• Politechnika Warszawska, Szkoła Doktorska nr 1, Wydział Chemiczny, Zakład Materiałów Wysokoenergetycznych

• https://orcid.org/0000-0001-5053-2046

autor

Sztejter Beata

• Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia

autor

Kasprzak Piotr

• Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia

• https://orcid.org/0000-0002-8911-4682

autor

Chmielarek Michał

• Politechnika Warszawska, Wydział Chemiczny, Zakład Materiałów Wysokoenergetycznych

• https://orcid.org/0000-0002-2091-4120

Bibliografia

• [1] Agrawal J.P., High Energy Materials, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2010, 209-215.
• [2] Rarata G., Surmacz P., Współczesne stałe rakietowe materiały pędne, Pr. Inst. Lotnictwa, 2009, 7(202), 112-124.
• [3] Florczak B. (Ed.), Stałe heterogeniczne paliwa rakietowe na bazie kauczuku HTPB, Instytut Przemysłu Organicznego, Warszawa, 2016, 15-40, ISBN 9788391492246.
• [4] Chmielarek M., Maksimowski P., Gołofit T., Cieślak K., Pawłowski W., Tomaszewski W., Modyfikowanie HTPB (α,ω-dihydroksypolibutadienu) w reakcjach estryfikacji, silanizacji, epoksydacji i uwodornienia, Materiały Wysokoenergetyczne, 2018, 10, 30-45.
• [5] Chmielarek M., Skupiński W., Wieczorek Z., Dziura R., α,ω-dihydroksypolibutadie (HTPB). Właściwości i otrzymywanie, Przem. Chem., 2012, 91(9), 1803-1807.
• [6] Santhana P. G. K., Ayyaswamy K., Nayak S.K. Review: Hydroxy Terminated Polybutadiene: Chemical Modifications and Applications Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry, 2013, 50, 128-138.
• [7] Shankar R. M., Roy T. K., Jana T., Terminal Functionalized Hydroxyl-Terminated Polybutadiene: an energetic binder for propellant, J. Appl. Polym. Sci., 2009, 114, 732-741.
• [8] Zhang Q., Shu Y., Liu N., Lu X., Shu Y., Wang X., Mo H., Xu M., Hydroxyl Terminated Polybutadiene: Chemical Modifications and Application of these Modifiers in Propellants and Explosives, Central European Journal of Energetic Materials, 2019, 16(2), 153-193.
• [9] Mahanta A. K. Synthesis, characterization and catalytic activities of hydroxyl terminated poly-butadiene-grafted-bis-(cyclopentadienyl)iron polymers, Indian School of Mines, Dhanbad, Applied Chemistry, 2012.
• [10] Sankar R.M., Saha S., Meera K.S., Jana T., Functionalization of hydroxyl terminated polybutadiene with biologically active fluorescent molecule, Bull. Mater. Sci., 2009, 32(5), 507-514.
• [11] Colclough M.E., Paul N.C.; Nitrated Hydroxyl-terminated Polybutadiene: Synthesis and Properties; ACS Symposium Series, American Chemical Society: Washington, DC, 1996.
• [12] Florczak B., Bogusz R., Skupiński W., Chmielarek M., Dzik A., Study of the Effect of Nitrated Hydroxyl-Terminated Polybutadiene (NHTPB) on the Properties of Heterogeneous Rocket Propellants, Cent. Eur. J. Energ. Mater, 2015, 12(4), 841-854.
• [13] Pant C.S., Santosh Mada S.S.N.M., Banerjee S., Khanna P.K., Single Step Synthesis of Nitro-Functionalized Hydroxyl-Terminated Polybutadiene, Propellants, Explos., Pyrotech., 2013, 35, 1-6.
• [14] Ashrafi M., Fakhraian H. and Dehnavi M.A., Synthesis, Characterization and Properties of Ni-tropolybutadiene as Energetic Plasticizer for NHTPB Binder, Propellants, Explos., Pyrotech., 2017, 42, 269-275.
• [15] Ghayeni H.R., Razeghi R., Kazemi F. and Olayaei A., An Efficient Synthesis, Evaluation of Paramters and Characterization of Nitro-Hydroxyl-Terminated Polybutadiene (Nitro-HTPB), Propellants, Explos., Pyrotech., 2018, 43, 1-10.
• [16] Ghayeni H.R., Razeghi R., Kazemi F. and Olayaei A. "Synthesis and characterization of nitro-functionalized hydroxyl-terminated polybutadiene using N-iodosuccinimide", Polym. Bull., 2020, 77, 4993-5004.
• [17] Lillya C. P., Juang R. H., Chien J. C., Synthesis of Azido-Polymers of Butadiene, J. Polym. Sci., Polym. Chem. Ed.., 1982, 20, 1505-1516.
• [18] Pant C. S., Santosh Mada S. S. N. M., Mehilal, Banerjee S., Khanna P. K., Synthesis of Azide Functionalized Hydroxyl-Terminated Polybutadiene, J. Energ. Mater., 2016, 34, 440-449.
• [19] Ghayeni H.R., Razeghi R., Olyaei A., Roosta S.T., An efficient synthesis of new azide-nitrato-hydroxyl-terminated polybutadiene by NaN3 and (NH4)2Ce(NO3)6, Propellants, Explos., Pyrotech., 2018, 43, 1-6.
• [20] Sankar R.M., Roy T.K., Jana T., Functionalization of hydroxyl terminated polybutadiene by polyazido nitrogen rich molecules, Bull. Mater. Sci., 2011, 34, 4, 745-754.
• [21] Sikder B.K., Jana T., Effect of Solvent and Functionality on the Physical Properties of Hydroxyl-Terminated Polybutadiene (HTPB)-Based Polyurethane, ACS Omega 2018, 3, 3004-3013.
• [22] Nikje M.M.A., Hajifatheali H. Synthesis and characterization of terminally functionalized and epoxidized hydroxyl-terminated polybutadiene, Polym. Bull. 2012, 68, 973-982.
• [23] Rao B.N. , Prakash Yadav P.J., Malkappa K., Jana T., Triazine functionalized hydroxyl terminated polybutadiene polyurethane: Influence of triazine structure, Polymer, 2015, 77, 323-333.
• [24] Leciejewski Z. K., Cudziło S. Kierunki rozwoju miotających materiałów wybuchowych w aspekcie wymagań przyszłościowej broni palnej, Materiały Wysokoenergetyczne 2011, Tom 3, 64-71.
• [25] Ang H. G., Pisharath S., Energetic Polymer. Binders and Plasticizers for Enhancing Performance, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2012, 5-19.
• [26] Badgujar D.M., Talawar M.B., Asthana S.N., Mahulikar P.P., Advances in science and technology of modern energetic materials: An overview, J. Hazard. Mater., 2008, 151, 289-305.
• [27] Zieliński W. (Ed.), Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1995, 594-622.
• [28] Silverstein R. M., Bassler G. C., Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1970, 72-117.
• [29] NATO, Standardization Agreement, STANAG 4147. Explosives, Chemical Compatibility with Munition Components (Non-nuclear applications), edition 3, 2001, 12-16.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).