Energetic Thermoplastic Elastomer (ETPE)에 사용되는 GAP-Copolymer의 다양한 물질 합성 연구

Abstract

최근 고성능 고체추진제용 바인더의 연구가 활발히 진행되고 있다. Styrene butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, polyurethane 등 의 물질들로 바인더로서 역할을 하고 있다. 그 중 N3와 NO2 물질들이 함유되어 있는 polyurethane의 물질인 Energetic Thermoplastic Elastomer(ETPE)를 주로 사용하고 있으나, 제조공정에서의 후처리 문제점과 Glycidyl Azide Polymer(GAP)를 사용한 ETPE의 경우 가공물성의 저하의 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고자, azide group과 동시에 carboxylate, alkoxide, amine계열의 친핵체를 도입하여 새로운 GAP-Copolymer 11개의 종류를 합성하였다. IR과 13C NMR을 통해 합성이 완료된 것을 확인하였으며 DSC, TGA, GPC를 이용하여 분자량과 유리전이온도를 통해 carboxylate계열의 Copolymer인 butyrate(30~10%비율), octanoate(20%비율), decanoate(2 %비율) GAP- Copolymer가 기존의 GAP보다 우수한 성질을 보였다. 또한, 합성된 carboxylate계열의 GAP-Copolymer 종류에서 우수한 특성을 갖는 물질 2가지 butyrate(30%비율)와 octanoate(20%비율)계열의 GAP-Copolymer를 선택하여 실제 ETPE까지 합성을 진행하였다. UTM(Universal Testing Machine)을 이용하여 인장 감도를 측정한 결과 기존 GAP ETPE보다 butyrate(30%비율), octanoate(20%비율)계열의 GAP-Copolymer로 합성된 ETPE들이 더 유연하며 점성이 낮아지는 결과를 보였다. 이로부터 GAP-Copolymer로 합성된 ETPE들이 로켓 추진제의 binder로서 기계적 가공 물성이 더 뛰어날 것으로 예상된다.