Caracterização das reações entre o polímero metil azoteto de glicidila e diisocianatos

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Christiane Bueno Dall Agnol
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Tecnológico de Aeronáutica
• Palavras-chave em Português: Síntese (Química); Ensaios de propelente; Polímeros; Fabricação; Caracterização; Espectroscopia no infravermelho; Engenharia química
• Link de acesso: http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=3377

A busca por novos materiais para fabricação de propelente é continua e atualmente estudos são direcionados a materiais com maior potencial energético. O polímero metil azoteto de glicidila (GAP) é um ligante promissor, conhecido como binder energético. O GAP possui em sua estrutura química grupos N3 que conferem calor de formação positivo a esse material, possibilitando a redução da quantidade de materiais oxidantes ou metais em formulações de propelente mantendo os valores de impulso específico semelhantes aos apresentados em propelente compósito convencional. Reações entre o GAP e diisocianatos formam poliuretanos, entretanto as propriedades mecânicas apresentadas por esses polímeros não tem se mostrado adequadas até esse momento. O baixo desempenho mecânico dos polímeros derivados de GAP e diisocianatos é conseqüência da estrutura química resultante, que tem se mostrado dependente da razão molar NCO/OH utilizada, entre outros fatores. A influência dessa variável na estrutura química de polímeros GAP/diisociantos ainda não é completamente entendida. Portanto, nessa dissertação de mestrado foram avaliadas as reações do GAP com diisocianatos, o diisocianato de tolueno (TDI) e o diisocianato de isofurano (IPDI), utilizando-se as razões molares NCO/OH 1,0; 1,5; 2,0 e 2,5, na presença do catalisador dibutil dilaurato de estanho (DBTDL) Os polímeros resultantes, GAP/TDI e GAP/IPDI, foram avaliados por espectroscopia no infravermelho (FT-IR), teste de intumescimento em solvente, calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria (TGA). Os espectros de infravermelho dos polímeros GAP/diisocianato apresentaram absorções características de grupos uretânicos, confirmando a reação entre o GAP e os diisocianatos utilizados em todas as razões molares NCO/OH estudadas. Em polímeros contendo razão molar NCO/OH 2,5 foi possível detectar também a presença de grupos alofanato, que são formados quando há excesso de diisocianato no sistema. Os ensaios de intumescimento mostraram que ocorreu um aumento na fração gel dos polímeros com o aumento na razão NCO/OH, o que está relacionado à presença do grupo alofanato que atua como reticulante do material. Todos os polímeros apresentaram uma única transição vítrea obtida por DSC, observando-se um aumento nos valores dessa transição com o aumento da razão NCO/OH, indicando aumento de massa molar dos polímeros em relação ao GAP puro. Observou-se também um alargamento da transição vítrea com o aumento da razão NCO/OH, indicando a presença de heterogeneidade química no material, causada pela presença de grupos alofanatos e grupos uretânicos. Os polímeros obtidos com TDI apresentaram os maiores valores de Tg, o maior alargamento da transição vítrea, bem como os maiores teores de fração gel, o que pode ser explicado considerando-se a maior reatividade desse diisocianato quando comparado ao IPDI. A degradação dos polímeros acompanhada por TGA em atmosfera inerte apresentou o mesmo perfil para todos os materiais estudados, sendo nítida a liberação dos grupos N3 em torno de 200 C, com valores de entalpia da ordem 1800 J.g 1. A temperatura de ignição determinada por TGA ocorreu em torno de 230 C para todos os polímeros avaliados, não sendo influenciada pelo tipo de diisocianato ou pela razão NCO/OH utilizada.