AZ UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL NITROGEN-RICH ENERGIA-TERMOPLASZTIKUS POLIMEREK SZINTÉZISE - PDF
UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL ÖSSZEFOGLALÓ A TERMOPLASZTIKUS ENERGIAPOLIMEREKBŐL, AMELYEK Gazdagak NITROGEN JEAN-CHRISTOPHE ST-CHARLES KÉMIAI MŰVÉSZETI POLITECHNIKAI ISKOLÁJÁBAN -GÉNIQUE -Charles, 2015.
UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL ÉCOLE POLITECHNIKA DE MONTRÉAL A disszertáció címe: Nitrogénben gazdag termoplasztikus energiapolimerek szintézise: ST-CHARLES Jean-Christophe az oklevél megszerzésére: Az alkalmazott tudomány mestere a vizsgát megfelelően elfogadta: HEUZEY asszony Marie-Claude, Ph. D., elnök M. DUBOIS Charles, Ph. D., tag és kutatási igazgató: DIAZ Emmanuela, Ph. D., tag
iii KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Először is szeretnék köszönetet mondani kutatási igazgatómnak, Charles Dubois professzornak a sok tanácsért, és azért, hogy lehetővé tettem számomra az elején egy UPIR-projekt és egy rendkívül lenyűgöző mesterprojekt befejezését. Köszönjük a vegyészmérnöki osztály technikusainak a csapatát, különös tekintettel Gino Robinnak, Martine Lamarche-nak és Guillaume Lessard-nak, akik mindig mindent megtesznek a hallgatók igényeinek kielégítése és a projektek befejezése érdekében. Köszönöm munkatársaimnak, Jonathannak, Ricardónak, Étienne-nek, Babaknak, Philippe-nek és Wendellnek a segítségüket és tanácsukat a kísérleteim végrehajtásában. Köszönöm szüleimnek a folyamatos biztatást!
vii könnyen előállítható különböző polielektrolitokból, magas habképződési arány mellett, azobiszisz-butironitrilt használva habosítószerként. Különböző habokat választottak ki a dinamikus mechanikai elemzéshez, feltárva a tárolási modulok és az üvegesedési hőmérsékletek széles skáláját, az alkalmazott elektrolitok jellegétől és a vizsgálati hőmérséklettől függően. Az eredmények arra utalnak, hogy több elektrolitkeveréket lehet használni rugalmas mechanikai tulajdonságokkal rendelkező habok előállításához a kívánt hőmérsékleti intervallumban (-30 C és 65 ° C között), ideális gázgenerátoros alkalmazásokhoz. Ezen új polimerek szintézisét és az ígéretes jellemzési eredményeket követve a következő logikus lépés a triazolhoz kapcsolt cikloaddíciós polimerek és az akrilnitril kopolimerek észterezési és polimerizációs lépéseinek optimalizálása, új 5-vinil-tetrazol savas savas polielektrolitjainak helyettesítésével együtt, abban a reményben, hogy megszerezzük a szükséges adatokat ahhoz, hogy lehetővé váljon ezeknek a folyamatoknak a bővítése.
viii. TARTALOMJEGYZÉK. ABSZTRAKT. iii iv ABTRAKT. vi. TARTALOMJEGYZÉK. viii. TÁBLÁZATOK FELSOROLÁSA. xi ÁBRÁK LISTÁJA. xii A RÖVIDÍTÉSEK ÉS RÖVIDÍTÉSEK FELSOROLÁSA. xv MELLÉKLETEK FELSOROLÁSA. xvii 1. FEJEZET BEVEZETÉS. 1 1.1 Háttér. 1 1.2 Kutatási célok. 3 1.3 Az értekezés térképe. 3 2. FEJEZET IRODALMI FELÜLVIZSGÁLAT. 4 2.1 Kötőanyagok, lágyítók és gázgenerátorok. 4 2.2 Hőre lágyuló műanyagok. 5 2.3 Hőre lágyuló elasztomerek. 5 2.4 Polimerizáció. 6 2.4.1 Láncpolimerizáció. 7 2.4.2 Polimerizáció szakaszokban. 9 2.4.3 Polimerizáció gyűrűnyitással. 10 2,5 Polielektrolitok. 10 2.6 Energikus keverékek és energetikai polimerek. 12 2.6.1 Nem energetikai kötőanyag-polimerek. 12 2.6.2 Meglévő energetikai polimerek. 12 2.6.3 Nitrogénben gazdag energetikai polimerek. 14 2.6.4 Poliazidok és polinitrátok szintézise. 14 2.6.5 Nitrogén-heterociklusos polimerek szintézise. 15
x 4.5.2 PVT polielektrolitok felfújása. 63 5. FEJEZET MEGBESZÉLÉS ÉS AJÁNLÁSOK. 70 5.1 Itakon- és malonészterek. 70 5.1.1 Ajánlások. 70 5.2 Triazol Cycloaddition Polymers (TCP). 72 5.3 Kereskedelmi akrilnitrilpolimerek és kopolimerek ciklikusítása. 76 5.3.1 A poliakrilnitril ciklizálása. 76 5.3.2 Az akrilnitril kopolimerek ciklizálása. 77 5.4 Radikális addíciós polimerizáció. 78 5.5 PVT polielektrolitjai. 81 5.5.1 PVT-polielektrolitok szintézise. 81 5.5.2 PVT-polielektrolitok képzése. 83 6. FEJEZET KÖVETKEZTETÉS. 85 6.1 Általános következtetések. 85 6.2 Az ajánlások összefoglalása. 87 HIVATKOZÁSOK. 90 MELLÉKLETEK. 98
xvi TClM T g T m TPE TSH IUPAC: bisz [2-azido-1- (azidometil) etil] malonát-tetraklorid-malonát, IUPAC: bisz [2-klór-1- (klór-metil) -etil] -malonát Üvegátmeneti hőmérsékleti fúziós hőre lágyuló elasztomer toluolszulfonil hidrazin
xvii MELLÉKLETEK FELSOROLÁSA A. függelék További eredmények. 98 B. függelék A poli (5-vinil-tetrazol és a kereskedelmi forgalomban lévő lágyítók kompatibilitása 101
6 merev, hőre lágyuló polimer (A. Shanks és Kong, 2013) Ez a különbség az elasztomerek mikroszkopikus természetének köszönhető, amelyek polimer láncok, összefonódtak vagy térhálósultak, és kevés affinitásuk van közöttük. Ezeknek a láncoknak nincs elég affinitása közöttük ahhoz, hogy elég szilárdak legyenek, de összefonódásuk megakadályozza az áramlást. 2.1. Ábra A hőre lágyuló elasztomerek (TPE) mikroszkópos konfigurációjának vázlata, adaptálva Ang és Pisharath (2012) alapján. A hőre lágyuló elasztomerek kétfázisú anyagok, ahol a kristályos szakaszokat rugalmas elasztomer szakaszokkal rendelkező kovalens kötések kötik össze (Spontak és Patel, 2000). A kristályos szakaszok reverzibilis (fizikai) keresztkötésekként szolgálnak, mivel a hőre lágyuló elasztomer hőmérsékletének növekedése a kristályos szakaszok és azok áramlásához vezet (Ang és Pisharath, 2012). 2.4 Polimerizáció Az ebben a szakaszban feltárt polimerizációs típusok áttekintése nem teljes. Célja a polimerizáció legelterjedtebb típusainak áttekintése annak érdekében, hogy az olvasó jobban bekeretezhető legyen anélkül, hogy a bonyolultabb, korszerű polimerizációkat nem tárnák fel.