FR3013712A1 - POLYMERS WITH TERMINAL AZIDE FUNCTIONS, THEIR OBTAINING; SOLID PROPERGOLS OBTAINED FROM SAID POLYMERS - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet : - les polymères à fonction terminales azide de formule (IV) - l'obtention de tels polymères à partir + d'un polymère hydroxytéléchélique de formule (I) : OH-P-OH ; + d'un azidoalcool de formule (II) : HO-R1-N3, et + d'un diisocyanate de formule (III) : O=C=N-R2-N=C=O - les propergols solides, susceptibles d'être obtenus à partir desdits polymères. Lesdits propergols sont susceptibles de renfermer tout type de charges énergétiques, notamment des charges énergétiques à acidité intrinsèque.The subject of the present invention is: - polymers with an azide terminal function of formula (IV) - obtaining such polymers from + a hydroxytelechelic polymer of formula (I): OH-P-OH; + an azidoalcohol of formula (II): HO-R1-N3, and + of a diisocyanate of formula (III): O = C = N-R2-N = C = O - solid propellants, capable of be obtained from said polymers. Said propellants may contain any type of energy charges, including energy charges with intrinsic acidity.
Description
La présente invention se situe dans le domaine technique des propergols solides. Elle propose de nouveaux polymères (polymères réticulables = « prépolymères » fonctionnalisés, précurseurs de liant) qui permettent de conférer aux nouveaux propergols solides obtenus à partir de ceux-ci des propriétés intéressantes, tout à fait similaires à celles de propergols solides performants utilisés à ce jour, et qui, de surcroit, sont parfaitement adaptés à la formulation de charges énergétiques présentant une acidité intrinsèque.The present invention is in the technical field of solid propellants. It proposes new polymers (crosslinkable polymers = functionalized "prepolymers", binder precursors) which make it possible to confer on the new solid propellants obtained from these properties interesting properties, quite similar to those of high performance solid propellants used for this purpose. day, and which, moreover, are perfectly adapted to the formulation of energy charges having an intrinsic acidity.
La présente invention a plus précisément pour objet : des polymères à fonctions terminales azide (« prépolymères » fonctionnalisés, convenant comme précurseurs de liant de propergol solide), l'obtention desdits polymères, et les propergols solides, susceptibles d'être obtenus à partir desdits polymères. A ce jour, on maitrise parfaitement, pour l'obtention de propergols solides performants, des procédés, du type A ou B ci-dessous, dont les principales étapes (successives) sont rappelées ci-dessous : - type A : malaxage d'une composition pâteuse comprenant un polymère (« prépolymère » fonctionnalisé) et des charges énergétiques, ajout à ladite composition d'(au moins) un (généralement d'un) agent de réticulation, coulée du mélange résultant dans au moins un moule et traitement thermique (de réticulation) ; - type B : malaxage d'une composition pâteuse comprenant un polymère (« prépolymère » fonctionnalisé) et des charges énergétiques, ajout à ladite composition d'(au moins) un (généralement d'un) agent de réticulation, extrusion du mélange résultant, découpage dudit mélange extrudé et traitement thermique (de réticulation) des « morceaux » obtenus. On utilise notamment, à titre de polymère (polymère réticulable = « prépolymère » fonctionnalisé), des polymères hydroxytéléchéliques (tout particulièrement des polybuta-1,3-diènes hydroxytéléchéliques (PBHT)) et à titre d'agent de réticulation, des isocyanates au moins bi-fonctionnels (généralement des di- ou triisocyanates). On obtient ainsi des propergols à liant polyuréthane. Des propergols de ce type, renfermant des charges « conventionnelles », par exemple d'octahydro-1, 3, 5, 7-tétranitro-1, 3, 5, 7-tétrazocine (HMX ou octogène), d'hexahydro-1, 3, 5-trinitro-1, 3, 5-triazine (RDX ou hexogène ou cyclonite), ou de 2, 4, 6, 8, 10, 12-hexanitrohexaazaisowurtzitane (CL20 ou HNIW) présentent, notamment, des propriétés mécaniques ainsi qu'une résistance au vieillissement, intéressantes.The present invention more specifically relates to: polymers with azide terminal functions ("functionalized prepolymers", suitable as precursors for solid propellant binder), the production of said polymers, and solid propellants, obtainable from said polymers. To date, it is perfectly mastered, for obtaining high performance solid propellants, processes of type A or B below, the main stages (successive) are recalled below: - type A: mixing of a pasty composition comprising a polymer (functionalized "prepolymer") and energetic charges, addition to said composition of (at least) one (generally a) crosslinking agent, casting the resulting mixture in at least one mold and heat treatment ( crosslinking); type B: kneading of a pasty composition comprising a polymer (functionalized "prepolymer") and energetic charges, addition to said composition of (at least) one (generally a) crosslinking agent, extrusion of the resulting mixture, cutting said extruded mixture and heat treatment (crosslinking) "pieces" obtained. In particular, as the polymer (crosslinkable polymer = functionalized "prepolymer"), hydroxytelechelic polymers (especially hydroxytelechelic polybuta-1,3-dienes (PBHT)) and as crosslinking agent, isocyanates at least bi-functional (usually di- or triisocyanates). Polyurethane-bonded propellants are thus obtained. Propellants of this type, containing "conventional" fillers, for example octahydro-1, 3, 5, 7-tetranitro-1, 3, 5, 7-tetrazocine (HMX or octogen), hexahydro-1, 3,5-trinitro-1,3,5-triazine (RDX or hexogen or cyclonite), or 2, 4, 6, 8, 10, 12-hexanitrohexaazaisowurtzitane (CL20 or HNIW) have, in particular, mechanical properties as well as aging resistance, interesting.
Ces dernières années, on a proposé de nouvelles charges énergétiques et notamment des charges énergétiques (telles que le dinitroamidure d'ammonium (ADN) et les nitropyrazoles, notamment le trinitropyrazole) qui possèdent une acidité intrinsèque et qui peuvent présenter au moins un hydrogène labile. La formulation de ce type de charge avec des polymères hydroxytéléchéliques pose problème. En effet, de par leur acidité intrinsèque, lesdites charges sont, lors de la réticulation évoquée ci-dessus, consommatrices d'isocyanate. Elles développent en effet une réaction parasite qui consomme en partie l'agent de réticulation présent dans le milieu réactionnel. On schématise ci-dessous cette réaction parasite (sur une fonction isocyanate de l'agent de réticulation).In recent years, it has been proposed new energy charges including energy charges (such as ammonium dinitroamide (DNA) and nitropyrazoles, including trinitropyrazole) which have intrinsic acidity and may have at least one labile hydrogen. The formulation of this type of filler with hydroxytelechelic polymers is problematic. Indeed, because of their intrinsic acidity, said charges are, during the crosslinking mentioned above, consuming isocyanate. They develop in fact a parasitic reaction which consumes in part the crosslinking agent present in the reaction medium. This parasitic reaction (on an isocyanate function of the crosslinking agent) is schematized below.
O R-N=C=O + B-H Isocyanate Charge avec H labile Une telle réactivité des charges énergétiques vis-à-vis de l'agent de réticulation limite la formation du polyuréthane (du liant du propergol recherché) ; elle empêche une parfaite maîtrise de cette formation. En référence à ce problème technique de la formulation de charges qui présentent une acidité intrinsèque, les inventeurs proposent une solution originale (dont on comprend aisément que son domaine d'application n'est en fait nullement limité à tel ou tel type de charges énergétiques). Les inventeurs proposent des « prépolymères » fonctionnalisés (réticulables) du type de ceux de l'art antérieur (dans la mesure où ils visent à obtenir, pour les propergols solides obtenus à partir desdits «prépolymères » fonctionnalisés, des propriétés, notamment mécaniques et de vieillissement, intéressantes, analogues à celles des propergols de l'art antérieur) mais modifiés toutefois par rapport auxdits «prépolymères » de l'art antérieur, de sorte que leur réticulation puisse être mise en oeuvre sans agent de réticulation susceptible de réagir avec des charges énergétiques possédant une acidité intrinsèque. En référence au problème technique identifié ci-dessus, ils ont fait appel au concept de la « Click chemistry », plus précisément à son application dans la réaction de cycloaddition de Huisgen (cycloaddition 1, 3 dipolaire) entre un azoture et un alcyne ; ladite réaction donnant un triazole. Ledit concept et son application mentionnée ci-dessus ont été décrits dans de nombreuses publications, notamment par Rostovtsev, Vsevolod V. ; Green, Luke G. ; Fokin Valery V. ; et Sharpless K. Barry en 3 H 2002 dans Angewandte Chemie International Edition 41 (14), pages 2596-2599 (publication intitulée : « A stepwise Huisgen Cycloaddition Process : Copper(I)-Catalyzed Regloselective « Ligation » of Azides and Terminal Alkynes »). Cette démarche des inventeurs est tout à fait originale et les bons résultats obtenus n'étaient pas acquis par avance, d'autant que des isocyanates sont utilisés lors de la modification des prépolymères préconisée. Tout ceci est explicité en détail ci-après. On se propose maintenant de décrire l'invention sous ses différents aspects.O R-N = C = O + B-H Isocyanate Charge with H labile Such reactivity of the energetic charges with respect to the crosslinking agent limits the formation of polyurethane (the binder of the desired propellant); it prevents a perfect mastery of this training. With reference to this technical problem of the formulation of charges which present an intrinsic acidity, the inventors propose an original solution (which it is easy to understand that its field of application is in no way limited to this or that type of energy charge) . The inventors propose functionalized "prepolymers" (crosslinkable) of the type of those of the prior art (insofar as they aim to obtain, for the solid propellants obtained from said functionalized "prepolymers", properties, especially mechanical and aging, interesting, similar to those of propellants of the prior art) but modified however compared to said "prepolymers" of the prior art, so that their crosslinking can be implemented without crosslinking agent capable of reacting with fillers energy having intrinsic acidity. With reference to the technical problem identified above, they have resorted to the concept of "Click chemistry", more specifically to its application in the Huisgen cycloaddition reaction (1,3-cycloaddition, dipolar) between an azide and an alkyne; said reaction giving a triazole. Said concept and its application mentioned above have been described in numerous publications, in particular by Rostovtsev, Vsevolod V.; Green, Luke G.; Fokin Valery V.; and Sharpless K. Barry in 3 H 2002 in Angewandte Chemie International Edition 41 (14), pages 2596-2599 (publication titled: "A Stepwise Huisgen Cycloaddition Process: Copper (I) -Catalyzed Regloselective" Ligation "of Azides and Terminal Alkynes" ). This approach of the inventors is quite original and the good results obtained were not acquired in advance, especially since isocyanates are used during the modification of the prepolymers recommended. All this is explained in detail below. It is now proposed to describe the invention in its different aspects.
Selon son premier objet, la présente invention concerne donc un « prépolymère » fonctionnalisé (polymère réticulable) du type des « prépolymères » hydroxytéléchéliques de l'art antérieur mais modifié (de sorte qu'il peut être réticulé sans agent de réticulation susceptible de réagir avec les charges énergétiques à acidité intrinsèque) (voir ci-dessus et ci-après). Selon son premier objet, la présente invention concerne en fait un polymère à fonctions terminales azide qui répond à la formule (V) ci-après : C 1 I dans laquelle P représente la chaîne hydrocarbonée d'un homopolymère à : n1 motifs alkylène (notamment éthylène, isobutylène, butadiène (plus particulièrement buta-1,3-diène)), n1 étant compris entre 5 et 300, ou 3013 712 5 n2 motifs éther (notamment alkylène glycol (plus particulièrement éthylène glycol)), n2 étant compris entre 5 et 300, OU n3 motifs éther-ester (notamment di(éthylène glycol) adipate), n3 étant 5 compris entre 5 et 100 ; R1 représente un radical difonctionnel hydrocarboné, linéaire, ramifié ou cyclique, saturé ou insaturé (conjugué ou non conjugué), comportant de 2 à 15 atomes de carbone et éventuellement au moins un hétéroatome choisi parmi l'azote et l'oxygène, 10 le groupe N3-R1-0- renfermant un nombre d'atomes de carbone (NC) et un nombre d'atomes d'azote (NN) tels que ledit nombre d'atomes d'azote (NN) n'excède pas ledit nombre d'atomes de carbone (NC) (NC NN) ; R2 représente le radical difonctionnel d'un diisocyanate aliphatique ou aromatique de formule (III) : 0=C=N-R2-N=C=0. 15 A la considération des propos ci-dessus, on comprend que le polymère de formule (V) de l'invention consiste en fait en un polymère de formule (I) : HO-P-OH (« prépolymère » fonctionnalisé par des fonctions hydroxyle, convenant comme précurseur de liant de propergol solide, tel un PBHT) modifié, de sorte qu'il présente des fonctions terminales azide. 20 Par le biais desdites fonctions terminales azide, ledit polymère peut être réticulé avec un agent de réticulation présentant des fonctions propargyle (conformément à l'application de la « Click chemistry » rappelée ci-dessus). Selon une variante très avantageuse, dans la formule (V) du 25 polymère de l'invention, P représente la chaine hydrocarbonée d'un homopolymère à n1 motifs buta-1,3-diène (la chaine hydrocarbonée d'un polybuta-1,3-diène hydroxytéléchélique), n1 étant compris entre 5 et 300, avantageusement entre 25 et 85. Selon cette variante avantageuse, le polymère P de l'invention est donc un polybuta-1,3-diène hydroxytéléchélique modifié dans le sens précisé ci-dessus. P peut également, entre autres, représenter la chaine hydrocarbonée d'un homopolymère à n2 motifs éthylène glycol : 5 n2 300 ou à n3 motifs di(éthylène glycol adipate) : 5 n3 5 100. Le polymère de formule (V) de l'invention - proposé donc comme « prépolymère » fonctionnalisé, précurseur de liant de propergol solide - peut tout à fait être qualifié de polymère P (par exemple polybutadiène) tétra-uréthane diazidotéléchélique.According to its first object, the present invention therefore relates to a functionalized "prepolymer" (crosslinkable polymer) of the type of "pre-polymers" hydroxytelechelic of the prior art but modified (so that it can be crosslinked without a crosslinking agent capable of reacting with energy charges with intrinsic acidity) (see above and below). According to its first subject, the present invention relates in fact to an azide terminal functional polymer which corresponds to the following formula (V): ## STR1 ## in which P represents the hydrocarbon chain of a homopolymer containing: n1 alkylene units (especially ethylene, isobutylene, butadiene (more particularly buta-1,3-diene)), n1 being between 5 and 300, or 3013 712 5 n2 ether units (especially alkylene glycol (more particularly ethylene glycol)), n2 being between 5 and and 300, or n, ether ester units (especially di (ethylene glycol) adipate), n3 being between 5 and 100; R 1 represents a linear, branched or cyclic, saturated or unsaturated (conjugated or non-conjugated) hydrocarbon difunctional radical containing from 2 to 15 carbon atoms and optionally at least one heteroatom chosen from nitrogen and oxygen, the group N3-R1-0- containing a number of carbon atoms (NC) and a number of nitrogen atoms (NN) such that said number of nitrogen atoms (NN) does not exceed said number of carbon atoms (NC) (NC NN); R2 represents the difunctional radical of an aliphatic or aromatic diisocyanate of formula (III): O = C = N-R2-N = C = O. In consideration of the above, it is understood that the polymer of formula (V) of the invention is in fact a polymer of formula (I): HO-P-OH ("prepolymer" functionalized with hydroxyl functions , suitable as a solid propellant binder precursor, such as a modified PBHT), so that it has azide terminal functions. By means of said azide terminal functions, said polymer may be crosslinked with a crosslinking agent having propargyl functions (according to the application of the "Click chemistry" mentioned above). According to a very advantageous variant, in the formula (V) of the polymer of the invention, P represents the hydrocarbon chain of a n-butadiene-1,3-diene homopolymer (the hydrocarbon chain of a polybuta-1, 3-diene hydroxytelechelic), n1 being between 5 and 300, advantageously between 25 and 85. According to this advantageous variant, the polymer P of the invention is therefore a polybuta-1,3-diene hydroxytelechelic modified in the direction specified below. above. P may also, inter alia, represent the hydrocarbon chain of a homopolymer with n 2 ethylene glycol units: 5 n2 300 or n3 di (ethylene glycol adipate) units: 5 n 100 100. The polymer of formula (V) of the The invention thus proposed as functionalized "prepolymer", solid propellant binder precursor - can quite well be described as polymer P (for example polybutadiene) diazidotelechelic tetra-urethane.
On a bien évidemment compris que les nombres n1, n2 et n3 sont des nombres entiers et que la présence de ramifications dans la chaîne hydrocarbonée P de l'homopolymère (ramifications susceptibles d'avoir été générées au cours de la polymérisation mise en oeuvre pour l'obtention dudit homopolymère) ne saurait être exclue.It has of course been understood that the numbers n1, n2 and n3 are integers and that the presence of branches in the hydrocarbon chain P of the homopolymer (branches which may have been generated during the polymerization carried out for the first time). obtaining said homopolymer) can not be ruled out.
Le radical R1 peut donc être quasi quelconque, aliphatique ou aromatique (il comporte toutefois un nombre de carbone limité de sorte que le nouveau « prépolymère » fonctionnalisé de formule (V) ne soit pas substantiellement différent du « prépolymère » fonctionnalisé de formule (I) HO-P-OH, de sorte que les propergols solides obtenus à partir desdits « prépolymères » fonctionnalisés de formule (V) et (I) présentent des propriétés, notamment mécaniques, voisines). La condition NC NN assure le caractère non explosif du composé de formule (II) : HO-R1-N3, nécessaire à l'obtention du polymère de formule (V) (voir ci-après). L'homme du métier n'ignore pas par ailleurs que les composés avec groupe(s) azoture directement attaché(s) sur des noyaux aromatiques, des fonctions carboxyle ou des doubles liaisons sont plus dangereux que les azotures aliphatiques.The radical R 1 may therefore be almost arbitrary, aliphatic or aromatic (it however has a limited carbon number so that the new functionalized "prepolymer" of formula (V) is not substantially different from the functionalized "prepolymer" of formula (I) HO-P-OH, so that the solid propellants obtained from said functionalized "prepolymers" of formula (V) and (I) have properties, including mechanical, neighboring). The condition NC NN ensures the non-explosive nature of the compound of formula (II): HO-R1-N3, necessary to obtain the polymer of formula (V) (see below). Those skilled in the art are also aware that compounds with azide group (s) directly attached to aromatic rings, carboxyl functions or double bonds are more dangerous than aliphatic azides.
Selon une variante avantageuse, dans la formule (V) du polymère de l'invention, le groupe -0-R1-N3 correspond à l'un ou l'autre des groupes ci-après : OU En référence à la définition de R2, on comprend que le diisocyanate en cause (de formule (III)) a été utilisé pour le greffage des 10 fonctions terminales azide. Selon des variantes avantageuses, dans la formule (V) du polymère de l'invention : R2 représente le radical difonctionnel d'un diisocyanate aliphatique de formule (III) choisi parmi l'hexaméthylène diisocyanate 15 (HMDI), le 1-méthyl-2, 4-cyclohexane diisocyanate, le 1-méthyl-2, 6- cyclohexane diisocyanate, le 4, 4'-dicyclohexylméthane diisocyanate, l'isophorone diisocyanate (IPDI), le méthylène diisocyanate, le 1, 6-hexane diisocyanate, le 2, 2, 4-triméthyl-1, 6-hexane diisocyanate, très avantageusement choisi l'hexaméthylène diisocyanate (HMDI) et 20 l'isophorone diisocyanate (IPDI) ; ou R2 représente le radical difonctionnel d'un diisocyanate aromatique de formule (III) choisi parmi le 2, 4-toluène diisocyanate (TDI), le 2, 6-toluène diisocyanate (TDI) et le 4, 4-diphénylméthane diisocyanate (MDI).According to an advantageous variant, in the formula (V) of the polymer of the invention, the group -O-R1-N3 corresponds to one or other of the following groups: OR With reference to the definition of R2, it is understood that the diisocyanate in question (of formula (III)) was used for the grafting of terminal azide functions. According to advantageous variants, in the formula (V) of the polymer of the invention: R2 represents the difunctional radical of an aliphatic diisocyanate of formula (III) chosen from hexamethylene diisocyanate (HMDI), 1-methyl-2 , 4-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2,6-cyclohexane diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI), methylene diisocyanate, 1,6-hexane diisocyanate, 2, 2,4-trimethyl-1,6-hexane diisocyanate, most preferably hexamethylene diisocyanate (HMDI) and isophorone diisocyanate (IPDI); or R2 represents the difunctional radical of an aromatic diisocyanate of formula (III) chosen from 2,4-toluene diisocyanate (TDI), 2,6-toluene diisocyanate (TDI) and 4,4-diphenylmethane diisocyanate (MDI) .
Selon une variante particulièrement avantageuse, le polymère à fonctions terminales azide de l'invention, répond à la formule (V) dans laquelle : P représente la chaine hydrocarbonée d'un homopolymère à n1 motifs buta-1,3-diène (la chaine hydrocarbonée d'un polybuta-1,3-diène hydroxytéléchélique), n1 étant compris entre 5 et 300, avantageusement entre 25 et 85 ; le groupe -0-R1-N3 correspond à l'un ou l'autre des 3 groupes dont la formule est donnée ci-dessus ; et R2 représente l'un des radicaux difonctinnels d'un diisocyanate aliphatique ou aromatique tel que précisé ci-dessus. Le polymère à fonctions terminales azide de l'invention, tel que décrit ci-dessus, répondant à la formule (V) précisée ci-dessus, convient donc parfaitement comme « prépolymère » fonctionnalisé (à fonctions azide : -N3), précurseur d'un liant (à rotules triazole (voir ci-après)) de propergol solide. Il est réticulable avec un agent de réticulation comportant des fonctions propargyle. Il est ainsi tout à fait susceptible d'être chargé en charges énergétiques (avec ou sans hydrogène labile) puis réticulé, via ses fonctions azide, pour générer un propergol arborant des propriétés voisines de celles du propergol obtenu dans des conditions « analogues » à partir du polymère correspondant de formule HO-P-OH (réticulé via ses fonctions hydroxyle avec un agent de réticulation isocyanate).According to one particularly advantageous variant, the azide terminal functional polymer of the invention corresponds to formula (V) in which: P represents the hydrocarbon chain of a n-butadiene-1,3-diene homopolymer (the hydrocarbon chain a polybuta-1,3-diene hydroxytelechelic), n1 being between 5 and 300, advantageously between 25 and 85; the group -O-R1-N3 corresponds to one or the other of the 3 groups whose formula is given above; and R2 represents one of the difonctinal radicals of an aliphatic or aromatic diisocyanate as specified above. The azide terminal functional polymer of the invention, as described above, corresponding to the formula (V) specified above, is therefore perfectly suitable as functionalized "prepolymer" (with azide functional groups: -N3), precursor of a binder (triazole ball joint (see below)) solid propellant. It is crosslinkable with a crosslinking agent having propargyl functions. It is thus quite capable of being loaded with energetic charges (with or without labile hydrogen) and then crosslinked, via its azide functions, to generate a propellant bearing properties similar to those of the propellant obtained under "analogous" conditions from corresponding polymer of formula HO-P-OH (crosslinked via its hydroxyl functions with an isocyanate crosslinking agent).
L'homme du métier a d'ores et déjà saisi tout l'intérêt de l'invention. On se propose maintenant de préciser le procédé d'obtention du polymère de l'invention de formule (V). Ledit procédé constitue le deuxième objet de l'invention. Il consiste donc à modifier un polymère 3013 712 9 hydroxytéléchélique de formule HO-P-OH convenable (voir la définition de P donnée ci-dessus en référence à la formule (V))) pour le transformer en un polymère à fonctions terminales azide de formule (V). De façon caractéristique, ledit procédé comprend : 5 la mise à disposition d'un homopolymère hydroxytéléchélique de formule (I) : HO-P-OH, dans laquelle P est tel que défini ci-dessus ; la mise à disposition d'un azidoalcool de formule (II) : HO-R1-N3, dans laquelle R1 est tel que défini ci-dessus ; la mise à disposition d'un diisocyanate aliphatique ou 10 aromatique de formule (III) : 0=C=N-R2-N=C=0 ; la réaction dudit azidoalcool de formule (II) avec ledit diisocyanate de formule (III), ledit azidoalcool de formule (II) étant ajouté, par parties, sur ledit diisocyanate de formule (III) présent en une quantité ne dépassant pas 99 °/(:), généralement en une quantité de 95 à 15 99 °h, de la quantité stoechiométrique, pour l'obtention d'un monoisocyanate de formule (IV) : 20 - la réaction dudit monoisocyanate de formule (IV) avec ledit homopolymère hydroxytéléchélique de formule (I) pour l'obtention dudit polymère à fonctions terminales azide de formule (V). 25 L'homopolymère hydroxytéléchélique de formule (I) consiste avantageusement en un polymère de ce type déjà connu comme prépolymère, fonctionnalisé (avec des fonctions hydroxyles), précurseur de propergol (voir ci-dessus) ; il consiste ainsi avantageusement en un polybutadiène (polybuta-1,3-diène) hydroxytéléchélique à n1 motifs butadiène : 5 n1 5.. 300, de préférence 25 n1 85, en un polyéthylène 3013 712 10 glycol à n2 motifs éthylène glycol : 5 n2 300 ou en un polydi(éthylène glycol adipate) à n3 motifs di(éthylène glycol adipate : 5 n3 100. Il consiste très avantageusement en un polybutadiène (polybuta-1,3-diène) hydroxytéléchélique tel que précisé ci-dessus. On rappelle que la chaîne 5 hydrocarbonée dudit homopolymère HO-P-OH est susceptible de renfermer des ramifications (ramifications susceptibles d'avoir été générées au cours de la polymérisation mise en oeuvre pour obtenir ledit homopolymère). Pour ce qui concerne l'azidoalcool de formule (II), il peut s'agir 10 d'un produit commercial. Ledit azidoalcool de formule (II) peut également être préparé par azidation directe d'un époxy (une telle synthèse a notamment été décrite par Biswanath D. et Vturkuri S.R. dans Synthesis, 2007, 5, p. 666-668) ou d'un halogénoalcool. Sur ledit époxy ou halogénoalcool, on fait généralement agir, dans un solvant, tel un 15 polyéthylèneglycol, du nitrure de sodium. Ledit azidoalcool de formule (II) consiste avantageusement en : - le 2-azido-1-phényl éthan-l-ol, - le 1-hydroxy-2-azido cyclohexane, ou - le 2-hydroxy-3-azido n-hexane 20 (voir les 3 formules indiquées ci-dessus pour le groupe -0-R1-N3). Les diisocyanates aliphatiques et aromatiques de formule (III), agents de réticulation conventionnels, notamment utilisés selon l'art antérieur pour réticuler les prépolymères de formule HO-P-OH sont connus en eux-mêmes. Il s'agit de produits commerciaux. 25 Le procédé de l'invention utilise donc l'homopolymère de formule (I) ainsi que les composés de formule (II) et (III) et consiste, pour transformer ledit homopolymère de formule (I) en le polymère de formule (V), à faire intervenir lesdits composés de formule (II) et (III). Le composé de formule (II) (azidoalcool) amène les fonctions azide recherchées. Il réagit, dans un premier temps, via sa fonction hydroxy, avec une fonction isocyanate du diisocyanate de formule (III) pour l'obtention du dérivé carbamate de formule (IV). Pour une telle réaction, conduisant au monoisocyanate de formule (IV) recherché, on fait réagir successivement des parties (seulement) du composé de formule (II). Ledit diisocyanate intervient par ailleurs en quantité sub-stoechiométrique de sorte qu'il est entièrement consommé. Le dérivé carbamate de formule (IV) contient donc, dans sa formule, une fonction azide et une fonction isocyanate (la seconde du disocyanate de formule (III)). Cette fonction isocyanate est ensuite utilisée pour greffer ledit dérivé carbamate, avec sa fonction azide, sur le polymère de formule (I) via ses fonctions hydroxyle. On comprend que les fonctions terminales azide recherchées sont amenées audit polymère de formule (I) par ledit composé de formule (II) via ledit composé de formule (III).The skilled person has already grasped the full interest of the invention. It is now proposed to specify the process for obtaining the polymer of the invention of formula (V). Said method constitutes the second object of the invention. It is therefore a question of modifying a suitable hydroxy-elechelic polymer of formula HO-P-OH (see definition of P given above with reference to formula (V))) to convert it to a terminal azide polymer of formula (V). Typically, said method comprises: providing a hydroxytelechelic homopolymer of formula (I): HO-P-OH, wherein P is as defined above; the provision of an azidoalcohol of formula (II): HO-R1-N3, wherein R1 is as defined above; providing an aliphatic or aromatic diisocyanate of formula (III): ## STR5 ## the reaction of said azidoalcohol of formula (II) with said diisocyanate of formula (III), said azidoalcohol of formula (II) being added, in parts, to said diisocyanate of formula (III) present in a quantity not exceeding 99 ° / ( ), generally in an amount of 95 to 99 ° h, of the stoichiometric amount, to obtain a monoisocyanate of formula (IV): - the reaction of said monoisocyanate of formula (IV) with said hydroxytelechelic homopolymer of formula (I) for obtaining said azide terminal functional polymer of formula (V). The hydroxytelechelic homopolymer of formula (I) advantageously consists of a polymer of this type already known as prepolymer, functionalized (with hydroxyl functions), propellant precursor (see above); it thus advantageously consists of a polybutadiene (polybuta-1,3-diene) hydroxytelechelic to n1 butadiene units: 5 n1 5 .. 300, preferably 25 n1 85, a polyethylene 3013 712 glycol n2 ethylene glycol units: 5 n2 300 or a polydi (ethylene glycol adipate) n3 units di (ethylene glycol adipate: 5 n 100. It is very advantageously a polybutadiene (polybuta-1,3-diene) hydroxytelechelic as specified above. the hydrocarbon chain of said HO-P-OH homopolymer is capable of containing ramifications (branches which may have been generated during the polymerization used to obtain said homopolymer) As regards the azidoalcohol of formula (II) ), it may be a commercial product, said azidoalcohol of formula (II) may also be prepared by direct azidation of an epoxy (such a synthesis has been described in particular by Biswanath D. and Vturkuri S.R. in Synthesis, 2007, 5, pp. 666-668) or a haloalcohol. On said epoxy or haloalcohol, sodium nitride is generally used in a solvent such as polyethylene glycol. Said azidoalcohol of formula (II) advantageously consists of: 2-azido-1-phenyl-ethan-1-ol, 1-hydroxy-2-azido-cyclohexane, or 2-hydroxy-3-azido-n-hexane (See the 3 formulas indicated above for the group -O-R1-N3). The aliphatic and aromatic diisocyanates of formula (III), conventional crosslinking agents, especially used according to the prior art for crosslinking the prepolymers of formula HO-P-OH are known per se. These are commercial products. The method of the invention therefore uses the homopolymer of formula (I) as well as the compounds of formula (II) and (III) and consists, for converting said homopolymer of formula (I) into the polymer of formula (V) to involve said compounds of formulas (II) and (III). The compound of formula (II) (azidoalcohol) provides the desired azide functions. It reacts, initially, via its hydroxy function, with an isocyanate function of the diisocyanate of formula (III) to obtain the carbamate derivative of formula (IV). For such a reaction, leading to the desired monoisocyanate of formula (IV), are reacted successively portions (only) of the compound of formula (II). Said diisocyanate also intervenes in a sub-stoichiometric amount so that it is entirely consumed. The carbamate derivative of formula (IV) therefore contains, in its formula, an azide function and an isocyanate function (the second of the diisocyanate of formula (III)). This isocyanate function is then used to graft said carbamate derivative, with its azide function, onto the polymer of formula (I) via its hydroxyl functions. It is understood that the desired azide terminal functions are fed to said polymer of formula (I) by said compound of formula (II) via said compound of formula (III).
Les deux étapes successives du procédé de l'invention : (II) + (III) -^ (IV) et (IV) + (I) - (V) peuvent, de façon schématique, être illustrées comme suit, dans l'hypothèse où : (I) = PBHT (II) = 2-azido-1-phényl éthan-1-ol, et (III) = IPDI.The two successive steps of the process of the invention: (II) + (III) - (IV) and (IV) + (I) - (V) can, schematically, be illustrated as follows, in the hypothesis where: (I) = PBHT (II) = 2-azido-1-phenylethan-1-ol, and (III) = IPDI.
Pour des raisons de simplification, la seconde réaction est montrée uniquement sur une fonction hydroxyle du PBHT. Elle a bien évidemment lieu sur les deux fonctions hydroxyle.For reasons of simplification, the second reaction is shown only on a hydroxyl function of the PBHT. It obviously takes place on both hydroxyl functions.
O HO n°H En référence à la première desdites réactions ((II) + (III) -> (IV)), on rappelle qu'elle est conduite en présence d'une quantité de diisocyanate inférieure à la quantité stoechimétrique. Il convient en effet, qu'en fin de réaction, le milieu réactionnel soit exempt de diisocyanate (n'ayant pas réagi), susceptible de réagir avec des charges énergétiques à acidité intrinsèque (voir ci-dessus). La première desdites réactions ((II) + (III) -> (IV)) est généralement mise en oeuvre, sans solvant, à la température ambiante ou 20 à une température supérieure à la température ambiante. Il en est de même pour la seconde desdites réactions ((I) + (IV) -> (V)).With reference to the first of said reactions ((II) + (III) -> (IV)), it is recalled that it is conducted in the presence of an amount of diisocyanate less than the stoichiometric amount. It is appropriate that, at the end of the reaction, the reaction medium is free of diisocyanate (unreacted), capable of reacting with energy charges with intrinsic acidity (see above). The first of said reactions ((II) + (III) -> (IV)) is generally carried out, without a solvent, at room temperature or at a temperature above room temperature. It is the same for the second of said reactions ((I) + (IV) -> (V)).
La mise en oeuvre à température ambiante, sans solvant, suppose des réactifs liquides. En référence à la viscosité du milieu réactionnel, il peut donc être opportun de mettre en oeuvre lesdites réactions à une température supérieure à la température ambiante. Les inventeurs ont notamment opéré à 60°C. On en vient maintenant au troisième objet de la présente invention : les propergols solides, susceptibles d'être obtenus à partir des polymères à fonctions terminales azide (« prépolymères » fonctionnalisés originaux de l'invention, tels que décrits ci-dessus (per se ou via leur procédé d'obtention). Ce troisième objet peut tout à fait s'analyser comme une utilisation desdits polymères, un débouché de ceux-ci. C'est en référence à cette utilisation que lesdits polymères ont été conçus, ont été préparés, selon l'invention. Selon son troisième objet, la présente invention concerne donc des propergols solides renfermant des charges énergétiques dans un liant réticulé, lesdits propergols étant, de façon caractéristique, susceptibles d'être obtenus par réticulation d'une pâte comprenant : - un polymère à fonctions terminales azide de formule (V) tel que décrit ci-dessus et/ou tel qu'obtenu à l'issue de la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, - des charges énergétiques, et - au moins un agent de réticulation, de type di- ou tri-propargyl. Ledit au moins un agent de réticulation est présent en une quantité efficace, convenant généralement pour assurer un rapport de pontage compris entre 0,5 et 1,5. On comprend que les propriétés, tout particulièrement mécaniques, du propergol dépendent de ce rapport de pontage. Le propergol de l'invention est ainsi obtenu sans isocyanate dans la pâte à réticuler, i.e. sans contact : charges énergétiques / isocyanate. Le problème technique de l'art antérieur explicité dans l'introduction du présent texte n'est donc pas susceptible de se poser. Ledit au moins un agent de réticulation intervenant, généralement l'agent de réticulation intervenant, est donc de type di- ou tri-propargyl. Les triples liaisons dudit au moins un agent de réticulation conviennent parfaitement pour réagir avec les fonctions terminales azide du polymère (voir la réaction de « Click chemistry » mentionnée dans l'introduction du présent texte). La réticulation est ainsi assurée via des rotules triazole de formule : 15 Ledit au moins un agent de réticulation est avantageusement le tricarbalylate de tripropargyl (TCATP). On se propose d'illustrer schématiquement ci-après la réaction de réticulation générant un propergol de l'invention, réticulation du polymère de formule (V) montré ci-dessus avec du tricarbolylate de 20 tripropargyl (TCATP). Pour des raisons de simplification, on ne montre qu'une unique fonction azide du polymère et donc la réticulation qu'au niveau de ladite unique fonction azide : Les charges énergétiques présentes dans le propergol de l'invention peuvent consister en tout type de charges énergétiques, celles conventionnelles (HMX, RDX, CL 20...) et donc aussi celles possédant une acidité intrinsèque, telles l'ADN (dinitroamidure d'ammonium) et les nitropyrazoles, notamment le trinitropyrazole. On rappelle que l'invention a été mise au point en référence au problème technique de la formulation de ce type de charge.The use at room temperature, without solvent, assumes liquid reagents. With reference to the viscosity of the reaction medium, it may therefore be appropriate to carry out said reactions at a temperature above room temperature. The inventors have in particular operated at 60 ° C. We now come to the third object of the present invention: the solid propellants, obtainable from the functional azide terminated functional terminated polymers ("prepolymers") of the invention, as described above (per se or This third object can be analyzed as a use of said polymers, an outlet thereof, it is with reference to this use that said polymers have been designed, have been prepared, According to its third object, the present invention therefore relates to solid propellants containing energetic charges in a crosslinked binder, said propellants being, typically, capable of being obtained by crosslinking a paste comprising: azide terminal functional polymer of formula (V) as described above and / or as obtained after the implementation of the method described above essus, - energy charges, and - at least one crosslinking agent, of di- or tri-propargyl type. Said at least one crosslinking agent is present in an effective amount, generally suitable to provide a bridging ratio of between 0.5 and 1.5. It is understood that the properties, especially mechanical properties of the propellant depend on this bridging ratio. The propellant of the invention is thus obtained without isocyanate in the dough to be crosslinked, i.e. without contact: energy charges / isocyanate. The technical problem of the prior art explained in the introduction of this text is therefore not likely to arise. Said at least one intervening crosslinking agent, generally the intervening crosslinking agent, is therefore of di- or tri-propargyl type. The triple bonds of said at least one crosslinking agent are ideally suited to react with the azide terminal functions of the polymer (see the "Click chemistry" reaction mentioned in the introduction to this text). Crosslinking is thus provided via triazole patellae of the formula: ## STR1 ## Said at least one crosslinking agent is advantageously tripropargyl tricarbalylate (TCATP). It is proposed to illustrate schematically below the crosslinking reaction generating a propellant of the invention, crosslinking the polymer of formula (V) shown above with tripropargyl tricarbolylate (TCATP). For the sake of simplicity, only a single azide function of the polymer and thus the crosslinking is shown at the level of said single azide function: The energy charges present in the propellant of the invention may consist of any type of energetic charge , those conventional (HMX, RDX, CL 20 ...) and therefore also those with intrinsic acidity, such as DNA (dinitroamidure ammonium) and nitropyrazoles, including trinitropyrazole. It is recalled that the invention has been developed with reference to the technical problem of the formulation of this type of charge.
A la considération des propos ci-dessus, on a compris tout l'intérêt de l'invention qui ouvre le champ d'application des « pré-polymères » hydroxytéléchéliques de l'art antérieur aux nouveaux types de charges, en ne modifiant lesdits « pré-polymères » que de façon non substantielle de sorte que les propriétés finales des propergols en cause ne sont pas substantiellement modifiées. On peut encore préciser, en référence aux propergols de l'invention que la pâte à réticuler est avantageusement obtenue, comme suit . - par malaxage d'une composition pâteuse comprenant ledit polymère à 20 fonctions terminales azide de formule (V) et lesdites charges énergétiques ; - ajout à ladite composition pâteuse dudit au moins un agent de réticulation ; puis o 301 3 7 1 2 16 - extrusion de ladite composition pâteuse avec agent(s) de réticulation et découpage de ladite composition pâteuse avec agent(s) de réticulation extrudée ou coulée de ladite composition pâteuse avec agent(s) de réticulation dans au moins un moule ; et 5 que la réticulation comprend (de façon conventionnelle) un traitement thermique. Ledit traitement thermique est généralement mis en oeuvre à une température comprise entre 20°C et 100°C pendant une durée de 6 h à 48 h.In consideration of the above remarks, it is understood that the interest of the invention which opens the field of application of the "pre-polymers" hydroxytelechelic of the prior art to the new types of charges, not modifying said " pre-polymers "only insubstantially so that the final properties of the propellants in question are not substantially modified. It can further be made clear with reference to the propellants of the invention that the dough to be crosslinked is advantageously obtained as follows. by kneading a pasty composition comprising said azide terminal functional polymer of formula (V) and said energetic charges; adding to said pasty composition of said at least one crosslinking agent; and then extruding said pasty composition with crosslinking agent (s) and cutting said pasty composition with extruded or cast crosslinking agent (s) of said pasty composition with crosslinking agent (s) in minus one mold; and that the crosslinking comprises (conventionally) a heat treatment. Said heat treatment is generally carried out at a temperature between 20 ° C and 100 ° C for a period of 6 h to 48 h.
10 Il est tout à fait possible, dans le cadre de l'invention, de préparer le polymère à fonctions terminales azide de formule (V) et le propergol correspondant directement, en une opération « one pot ». En cela, la présente invention est également particulièrement intéressante. On se propose maintenant d'illustre l'invention, sous ses 15 différents aspects, par les exemples ci-après. Exemple 1 a) Synthèse de l'azidoalcool : le 2-azido-1-phényl éthan-1-ol HO NaN3 PEG 400 Cette synthèse a été mise en oeuvre conformément à l'enseignement de Biswanath D. et Vturkuri S. R., dans Synthesis, 2007, 5, 25 p. 666-668.It is quite possible within the scope of the invention to prepare the azide terminal functional polymer of formula (V) and the corresponding propellant directly in a "one pot" operation. In this, the present invention is also particularly interesting. It is now proposed to illustrate the invention, in its various aspects, by the examples below. Example 1 a) Synthesis of the azidoalcohol: 2-azido-1-phenylethan-1-ol HO NaN3 PEG 400 This synthesis was carried out in accordance with the teaching of Biswanath D. and Vturkuri SR, in Synthesis, 2007, 5, 25 p. 666-668.
3013 712 17 Dans un tricol de 250 mL renfermant le solvant (du PEG-400 (100 g)), du styrène oxyde (10 g, 0,08 mole) a été additionné sous agitation. A 20°C, l'azoture de sodium (0,11 mole, 7,5 g) a été additionné par parties au milieu réactionnel. La température du milieu réactionnel 5 s'est élevée légèrement, passant de 20°C à 25°C. Le milieu réactionnel a été laissé sous agitation à 70°C pendant 3 heures. La réaction a été suivie par chromatographie couche mince (CCM). En fin de réaction, le milieu a été hydrolysé dans de l'eau (500 mL) pour solubiliser les sels formés et le PEG a été extrait à l'acétate d'éthyle (2 fois 500 mL). La phase organique 10 a été séchée sur sulfate de magnésium puis évaporée à sec. Le produit (azidoalcool de formule II recherché) a été obtenu avec 80 % de rendement. Le spectre infra-rouge de ce produit a été obtenu. Les bandes caractéristiques de celui-ci sont indiquées ci-après.In a 250 mL three-neck solvent (PEG-400 (100 g)), styrene oxide (10 g, 0.08 mol) was added with stirring. At 20 ° C, the sodium azide (0.11 moles, 7.5 g) was added portionwise to the reaction medium. The temperature of the reaction medium rose slightly from 20 ° C to 25 ° C. The reaction medium was stirred at 70 ° C. for 3 hours. The reaction was monitored by thin layer chromatography (TLC). At the end of the reaction, the medium was hydrolysed in water (500 ml) to solubilize the salts formed and the PEG was extracted with ethyl acetate (2 times 500 ml). The organic phase was dried over magnesium sulfate and then evaporated to dryness. The product (azidoalcohol of formula II) was obtained with 80% yield. The infra-red spectrum of this product has been obtained. The characteristic bands of it are indicated below.
15 IR : 3381 cm-1 OH, 3032 cm-1 CH aromatique, 2916 cm-1 CH aliphatique, 2102 cm-1 N3, 1493 cm-1 C-C aromatique, 1453 cm-1 N=N, 1251 cm-1 C-0H, 1070 cm-1 C-N, 700-759 cm-1 aromatique. 20 b) Synthèse du dérivé azido correspondant du PBHT Ladite synthèse est schématisée comme suit : IPDI IPDI PBHT 3013 712 18 b1) Dans un petit malaxeur, de l'isophorone diisocyanate (IPDI) (6,78 g, 0,0307 mole) et quelques gouttes de di-n-dibutylétain (DBTL) ont été introduits. Sous agitation à 60°C, le 2-azido-1-phényl-éthan-1-ol (0,307 mole, 5 g), a ensuite été additionné par parties. Le suivi de la 5 réaction était assuré via le suivi de la disparition de la fonction hydroxyle et de l'apparition de la fonction carbamoyle, par IR (pendant environ 2h). Les bandes caractéristiques du produit intermédiaire obtenu (IV = II + III) sont indiquées ci-après.IR: 3381 cm-1 OH, 3032 cm-1 aromatic CH, 2916 cm-1 aliphatic CH, 2102 cm-1 N3, 1493 cm-1 aromatic CC, 1453 cm-1 N = N, 1251 cm-1 C- 0H, 1070 cm -1 CN, 700-759 cm -1 aromatic. B) Synthesis of the corresponding azido derivative of PBHT Said synthesis is shown schematically as follows: IPDI IPDI PBHT 3013 712 18 b1) In a small kneader, isophorone diisocyanate (IPDI) (6.78 g, 0.0307 mole) and a few drops of di-n-dibutyltin (DBTL) were introduced. While stirring at 60 ° C, 2-azido-1-phenyl-ethan-1-ol (0.307 moles, 5 g) was then added portionwise. The reaction was monitored by monitoring the disappearance of the hydroxyl function and the appearance of the carbamoyl function by IR (for about 2 hours). The characteristic bands of the intermediate product obtained (IV = II + III) are indicated below.
10 IR : 3000 cm-1 CH aromatique, 2956 cm-1 CH aliphatique, 2263 cm-1 uréthane, 2104 cm-1 N3, 1733 cm-1 N=C=0, 1454 cm-1 N=N, 1251 cm-1 C-C aromatique, 1065 cm-1 C-N, 700-759 cm-1 C-H aromatique. 15 b2) Du PBHT (9. 10-3 mole, 19,9 g), R45M commercialisé par la société 3M (n1=40, Mw=2002) a ensuite été additionné en une seule fois. A une température de 60°C, la formulation a été agitée pendant 2 heures alors que la disparition des fonctions isocyanate était suivie par IR (une disparition totale des bandes isocyanate a été observée). Le dérivé 20 « dicarbamoyle azido » du PBHT (polymère jaune assez visqueux à froid mais coulable à chaud (60°C)) a été obtenu avec un rendement de 70 °h (8,5 g). Les bandes caractéristiques de son spectre infra-rouge sont indiquées ci-après.IR: 3000 cm-1 aromatic CH, 2956 cm-1 aliphatic CH, 2263 cm-1 urethane, 2104 cm-1 N3, 1733 cm-1 N = C = O, 1454 cm-1 N = N, 1251 cm -1 1 aromatic CC, 1065 cm-1 CN, 700-759 cm -1 aromatic CH. B2) PBTH (9. 10-3 mol, 19.9 g), R45M marketed by the company 3M (n1 = 40, Mw = 2002) was then added in one go. At a temperature of 60 ° C, the formulation was stirred for 2 hours while the disappearance of the isocyanate functions was followed by IR (complete disappearance of the isocyanate bands was observed). The "dicarbamoyl azido" derivative of PBHT (a yellow polymer that was fairly viscous when cold but hot-pourable (60 ° C.)) was obtained in a yield of 70 ° h (8.5 g). The characteristic bands of its infra-red spectrum are indicated below.
25 IR : 3500 cm-1 CH aromatique, 2916 cm-1CH aliphatique, 2283 cm-1 uréthane, 2099 cm-1 N3, 1639 cm-1 C=C, 866-739 cm-1 H-C=C-H.IR: 3500 cm-1 aromatic CH, 2916 cm-1CH aliphatic, 2283 cm-1 urethane, 2099 cm-1 N3, 1639 cm-1 C = C, 866-739 cm-1 H-C = C-H.
3013 712 19 Exemple 2 a) Synthèse de l'azidoalcool : le 1-hydroxy-2-azido-cyclohexane OH NaN3 PEG 400 5 OEN3 Cette synthèse a été mise en oeuvre conformément à l'enseignement de Biswanath D. et Vturkuri S. R., dans Synthesis, 2007, 5, p. 666-668.Example 2 a) Synthesis of the azidoalcohol: 1-hydroxy-2-azido-cyclohexane OH NaN 3 PEG 400 OEN 3 This synthesis was carried out in accordance with the teaching of Biswanath D. and Vturkuri SR, in Synthesis, 2007, 5, p. 666-668.
10 Dans un tricol de 25 mL renfermant le solvant (du PEG-400 (10 g)), du cyclohexane oxyde (1 g, 0,01 mole) a été additionné sous agitation. A 20°C, l'azoture de sodium (0,011 mole, 0,75 g) a été additionné par parties au milieu réactionnel. La température du milieu 15 réactionnel s'est élevée légèrement, passant de 20°C à 25°C. Le milieu réactionnel a été laissé sous agitation à 70°C pendant 3 heures. La réaction a été suivie par CCM. En fin de réaction, le milieu a été hydrolysé dans de l'eau (50 mL) et le PEG a été extrait à l'acétate d'éthyle (2 fois 50 mL). La phase organique a été séchée sur sulfate de magnésium et 20 évaporée à sec. Le produit a été obtenu avec 75 % de rendement. Le spectre infra-rouge de ce produit a été obtenu. Les bandes caractéristiques de celui-ci sont indiquées ci-après. IR : 3375 cm-1 OH, 2936 cm-1 CH aliphatique, 2114 cm-1 N3, 1451 cm-1 25 N=N, 1074 cm-1 C-N, 1080 cm-1 C-OH. 301 3 7 1 2 20 bl) Dans un petit malaxeur, de l'isophorone diisocyanate (IPDI) (6,78 g, 0,0307 mole) et quelques gouttes de di-n-dibutylétain (DBTL) ont 10 été introduits. Sous agitation à 60°C, le 1-hydroxy-2-azido cyclohexane (0,307 mole, 4,3 g), a ensuite été additionné par parties. Le suivi de la réaction était assuré, par IR, via le suivi de la disparition de la fonction hydroxyle et de l'apparition de la fonction carbamoyle (pendant environ 2h).In a 25 mL three-neck solvent (PEG-400 (10 g)), cyclohexane oxide (1 g, 0.01 mol) was added with stirring. At 20 ° C, the sodium azide (0.011 mole, 0.75 g) was added portionwise to the reaction medium. The temperature of the reaction medium rose slightly from 20 ° C to 25 ° C. The reaction medium was stirred at 70 ° C. for 3 hours. The reaction was monitored by TLC. At the end of the reaction, the medium was hydrolysed in water (50 ml) and the PEG was extracted with ethyl acetate (twice 50 ml). The organic phase was dried over magnesium sulfate and evaporated to dryness. The product was obtained with 75% yield. The infra-red spectrum of this product has been obtained. The characteristic bands of it are indicated below. IR: 3375 cm -1 OH, 2936 cm -1 CH 2 aliphatic, 2114 cm -1 N 3, 1451 cm -1 N = N, 1074 cm -1 C-N, 1080 cm -1 C-OH. In a small kneader, isophorone diisocyanate (IPDI) (6.78 g, 0.0307 moles) and a few drops of di-n-dibutyltin (DBTL) were introduced. While stirring at 60 ° C, 1-hydroxy-2-azido cyclohexane (0.307 moles, 4.3 g) was then added portionwise. The reaction was monitored by IR by monitoring the disappearance of the hydroxyl function and the appearance of the carbamoyl function (for about 2h).
15 IR : 2950 cm-1 CH aliphatique, 2260 cm-1 uréthane, 2104 cm-1 N3, 1730 cm-1 N=C=O, 1450 cm-1 N=N, 1065 cm-1 C-N . b2) Du PBHT (9. 10-3 mole, 19,9 g), R45M commercialisé par la société 3M (n1=40, Mw=2002) a ensuite été additionné en une seule fois.IR: 2950 cm -1 CH 2 aliphatic, 2260 cm -1 urethane, 2104 cm -1 N 3, 1730 cm -1 N = C = 0, 1450 cm -1 N = N, 1065 cm -1 C-N. b2) PBHT (9. 10-3 mol, 19.9 g), R45M sold by the company 3M (n1 = 40, Mw = 2002) was then added at once.
20 La formulation a été agitée à une température de 60°C pendant 2 heures tandis que la disparition des fonctions isocyanate était suivie par IR. Le dérivé « dicarbamoyle azido » du PBHT a été obtenu avec un rendement de 72 % (8,7 g). b) Synthèse du dérivé azido correspondant du PBHT Ladite synthèse est schématisée comme suit : 5 IDPK IPDI PBHT IPDI IPDI 25 IR : 2940 cm-1CH aliphatique, 2280 cm-1 uréthane, 2110 cm-1 N3, 3013 712 21 Exemple 3 Réticulation d'un dérivé azido du PBHT 5 Dans un malaxeur, le dérivé azido du PBHT (5 g), préparé à l'exemple 1, a été agité à 60°C, pour abaisser sa viscosité. Du tricarbalylate de tripropargyle (TCATP) (0,37 g (quantité adéquate pour un rapport de pontage de 1)) a alors été introduit. Le mélange a été agité pendant quelques minutes pour l'homogénéiser, puis il a été coulé 10 dans un moule et cuit 1 semaine à 60°C. L'objet réticulé obtenu a alors été démoulé. Des petits blocs de 2 à 3 cm de diamètre pour 2 à 3 cm de hauteur ont notamment été obtenus de cette manière. Des éprouvettes de traction (éprouvettes H2), également 15 obtenues de cette manière, ont subi des tests en vue de déterminer les propriétés mécaniques du matériau. Les résultats de ces tests (tests de caractérisation en traction, mis en oeuvre selon la norme (des propriétés mécaniques de matériaux énergétiques) : NFT 70-315) sont indiqués ci-après : 20 Allongement : 850 Contrainte maximale à la rupture : 0,85 MPa. On peut comparer ces valeurs avec celles obtenues dans les mêmes conditions, pour le liant de référence : PBHT (R45M commercialisé par la société 3M (n1=40, Mw=2002)), réticulé, avec un rapport de 25 pontage de 0,9, avec de l'IPDI : Allongement : 1000 % Contrainte maximale à la rupture : 1 MPa.The formulation was stirred at 60 ° C for 2 hours while the disappearance of the isocyanate functions was followed by IR. The "dicarbamoyl azido" derivative of PBHT was obtained with a yield of 72% (8.7 g). b) Synthesis of the Corresponding Azido Derivative of PBHT Said synthesis is schematized as follows: IDPK IPDI IPDI IPDI IPDI 25 IR: 2940 cm-1CH aliphatic, 2280 cm-1 urethane, 2110 cm-1 N3, Example 3 Crosslinking An azido derivative of PBHT In a kneader, the azido derivative of PBHT (5 g) prepared in Example 1 was stirred at 60 ° C to lower its viscosity. Tripropargyl tricarbalylate (TCATP) (0.37 g (adequate amount for a bridging ratio of 1)) was then introduced. The mixture was stirred for a few minutes to homogenize, then poured into a mold and baked for 1 week at 60 ° C. The crosslinked object obtained was then demolded. Small blocks of 2 to 3 cm in diameter for 2 to 3 cm in height have been obtained in this way. Tensile specimens (H2 specimens), also obtained in this manner, were tested to determine the mechanical properties of the material. The results of these tests (tensile characterization tests, carried out according to the standard (mechanical properties of energetic materials): NFT 70-315) are given below: Elongation: 850 Maximum tensile strength at break: 0, 85 MPa. These values can be compared with those obtained under the same conditions, for the reference binder: PBHT (R45M marketed by the company 3M (n1 = 40, Mw = 2002)), crosslinked, with a bridging ratio of 0.9 , with IPDI: Elongation: 1000% Maximum tensile strength: 1 MPa.
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