ロケット燃料の高エネルギー化は、科学者が追求する主な目標の 1 つです。アジド基は正の生成熱を持ち、熱分解で大量の熱を放出します。そのため、いくつかのアジド ポリマー（GAP、PBAMO、PAMMO など）がロケットの燃料バインダーとして使用されています。
ただし、分子量が低く、ポリエーテル主鎖が短いため、低温特性が劣ります。
これらの問題を解決するために、高分子量でガラス転移温度が低いマルチアームアジド共重合体（POG）を設計・合成しました。ロケット燃料として使用する POG の熱分解挙動は、燃焼速度と安全特性において重要な役割を果たします。
POG の複雑な複数の熱分解に基づいて、その分解速度論とメカニズムが実験と詳細なシミュレーションを通じて研究されました。数学的関数のデコンボリューションは、多段階反応のシンプルで効果的な方法です。 asym2sig 関数は、POG 熱分解曲線のデコンボリューションに役立ちます。デコンボリューションと動力学分析法により、POG 熱分解の動力学的トリプレットが首尾よく得られ、n-th 秩序モデルと 3D 拡散モデルは、POG の 2 つの異なる熱分解段階を満たしました (図 1)。
熱分解反応プロセスをさらに調査するために、残留形態とガス状生成物を SEM と TG-FTIR-MS で捕捉します。これらの結果は中間反応を得ることができず、ロケット燃料の燃焼温度は摂氏数千度に達する可能性があります。したがって、分子シミュレーションは、高温での POG 熱分解の優れた方法です。 ReaxFF-MDシミュレーションにより、-N3の中間反応 分解が観察されました。
これらの実験とシミュレーション結果に基づき、POG熱分解の「架橋層遷移理論」を提唱しました。アジド基のクラッキングによって生成されるナイトレンの分子間および分子内架橋環化反応は、ハイパーブランチ ポリエーテル コアの分解を遅らせる新しい架橋遷移層を形成します。 POG の詳細な熱分解メカニズムを図 2 に示します。この研究は、ロケット燃料として POG を効率的に利用するための熱分解メカニズムと動力学に関する有用な洞察を提供できます。
これらの結果は、雑誌 Fuel に最近掲載された Multistep pyrolysis behavior of core-shell type hyperbranched azide polymer:Kinetics and reaction mechanism via experiment and Simulation というタイトルの記事に記載されています。 .
この作業は、北京工科大学の Guangpu Zhang、Jinqing Li、Mengyun Zhang、Shixiong Sun、および Yunjun Luo によって実施されました。
