UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL SINTEZA POLIMERILOR TERMOPLASTICI ENERGETICI BOGAT-NITROGENI - PDF

UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL REZUMATUL POLIMERILOR DE ENERGIE TERMOPLASTICĂ BOGATE ÎN AZOT JEAN-CHRISTOPHE ST-CHARLES DEPARTAMENTUL DE INGINERIE CHIMICĂ ȘCOALA POLITEHNICĂ DE MONTREAL SUBMISSION PREZENTAT PENTRU DIPLOMA ȘTIINȚIALĂ AVIENȚĂ ȘTIINȚIALĂ -GÉNIQUE -Charles, 2015.

montréal

UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE MONTRÉAL Această disertație intitulată: SINTEZA POLIMERILOR DE ENERGIE TERMOPLASTICĂ BOGATĂ ÎN AZOT prezentată de: ST-CHARLES Jean-Christophe în vederea obținerii diplomei de: Master of Applied Science a fost acceptată în mod corespunzător de către juriul de examen format din: dna HEUZEY, dr. D. Marie-Claude, președinte M. DUBOIS Charles, dr. dr., membru și director de cercetare dna DIAZ Emmanuela, dr. dr., membru

iii MULȚUMIRI Aș dori mai întâi să mulțumesc directorului meu de cercetare, profesorul Charles Dubois, pentru numeroasele sale sfaturi și pentru că mi-a permis să finalizez un proiect UPIR și un proiect de masterat extrem de fascinant la început. Vă mulțumim echipei de tehnicieni din departamentul de inginerie chimică, în special Gino Robin, Martine Lamarche și Guillaume Lessard, care fac întotdeauna tot ce le stă în putință pentru a satisface nevoile studenților și a le permite să-și ducă la bun sfârșit proiectele. Mulțumesc colegilor mei de lucru, Jonathan, Ricardo, Étienne, Babak, Philippe și Wendell pentru ajutorul și sfaturile lor în realizarea experimentelor mele. Mulțumesc părinților mei pentru încurajarea lor continuă!

vii ușor de obținut din diferiți polielectroliti cu raporturi mari de spumare folosind azobisisobutironitril ca agent de suflare. Diferite spume au fost selectate pentru analiza mecanică dinamică, dezvăluind o gamă largă de module de stocare și temperaturi de tranziție a sticlei, variind în funcție de natura electroliților utilizați și temperatura de testare. Rezultatele sugerează că mai multe amestecuri de electroliți ar putea fi utilizate pentru a obține spume cu proprietăți mecanice flexibile în intervalul de temperatură dorit (-30 C până la 65), ideal pentru aplicații generatoare de gaz. În urma sintezei acestor noi polimeri și a rezultatelor promițătoare de caracterizare, următorul pas logic ar fi încercarea de a optimiza etapele de esterificare și polimerizare a polimerilor de cicloadiție legați de triazol și copolimeri acrilonitrilici, împreună cu înlocuirea unor noi polielectroliti acizi de 5-viniltetrazol, în speranța de a obține datele necesare pentru a face posibilă extinderea acestor procese.

viii CUPRINS MULȚUMIRI. ABSTRACT. iii iv REZUMAT. vi CUPRINS. viii LISTA TABELELOR. xi LISTA CIFRELOR. xii LISTA ACRONIMELOR ȘI ABREVIERILOR. xv LISTA ANEXELOR. xvii CAPITOLUL 1 INTRODUCERE. 1 1.1 Context. 1 1.2 Obiective de cercetare. 3 1.3 Harta tezei. 3 CAPITOLUL 2 REVIZUIREA LITERATURII. 4 2.1 lianți, plastifianți și generatoare de gaz. 4 2.2 Termoplastice. 5 2.3 Elastomeri termoplastici. 5 2.4 Polimerizare. 6 2.4.1 Polimerizarea lanțului. 7 2.4.2 Polimerizarea în etape. 9 2.4.3 Polimerizarea prin deschiderea inelului. 10 2.5 Polielectroliti. 10 2.6 Amestecuri energetice și polimeri energetici. 12 2.6.1 Polimeri de liant neenergetic. 12 2.6.2 Polimeri energetici existenți. 12 2.6.3 Polimeri energetici bogați în azot. 14 2.6.4 Sinteza poliazidelor și polinitaților. 14 2.6.5 Sinteza polimerilor heterociclici azotati. 15

x 4.5.2 Polelectrolite PVT umflate. 63 CAPITOLUL 5 DISCUȚIE ȘI RECOMANDĂRI. 70 5.1 Esteri itaconici și malonici. 70 5.1.1 Recomandări. 70 5.2 Polimeri de cicloadiție triazolici (TCP). 72 5.3 Ciclizarea polimerilor și copolimerilor comerciali acrilonitrilici. 76 5.3.1 Ciclizarea poliacrilonitrilului. 76 5.3.2 Ciclizarea copolimerilor de acrilonitril. 77 5.4 Polimerizare prin adiție radicală. 78 5.5 Polielectroliti de PVT. 81 5.5.1 Sinteza polielectrolitelor PVT. 81 5.5.2 Formarea polielectrolitelor PVT. 83 CAPITOLUL 6 CONCLUZIE. 85 6.1 Concluzii generale. 85 6.2 Rezumatul recomandărilor. 87 REFERINȚE. 90 ANEXE. 98

xvi TClM T g T m TPE TSH IUPAC: bis [2-azido-1- (azidometil) etil] malonat Tetraclorură malonat, IUPAC: bis [2-clor-1- (clorometil) etil] malonat Fuziune la temperatura de tranziție a sticlei Elastomer termoplastic Toluenesulfonil hidrazină

xvii LISTA ANEXEI Anexa A Rezultate suplimentare. 98 Anexa B Compatibilitatea poli (5-viniltetrazolului cu plastifianți comerciali 101

6 polimer rigid termoplastic (A. Shanks și Kong, 2013) Această diferență se datorează naturii microscopice a elastomerilor care sunt lanțuri polimerice, încurcate sau reticulate, cu afinități mici între ele. Aceste lanțuri nu au suficiente afinități între ele pentru a fi destul de solide, dar încurcarea lor le împiedică să curgă. Figura 2.1 Schema configurației microscopice a elastomerilor termoplastici (TPE), adaptată din Ang și Pisharath (2012) Elastomerii termoplastici sunt materiale bifazate, unde secțiunile cristaline sunt legate prin legături covalente cu secțiuni elastomerice flexibile (Spontak și Patel, 2000). Secțiunile cristaline servesc drept legături încrucișate (fizice) reversibile, deoarece creșterea temperaturii unui elastomer termoplastic duce la alunecarea secțiunilor cristaline și la fluxul acestuia (Ang și Pisharath, 2012). 2.4 Polimerizare Revizuirea tipurilor de polimerizare explorate în această secțiune nu este exhaustivă. Acesta își propune să revizuiască cele mai răspândite tipuri de polimerizare pentru a încadra mai bine cititorul fără a expune polimerizările moderne mai complexe care nu au fost explorate.