• Macromolecular Research
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• 제15권3호
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• pp.225-233
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• 2007

To improve the poor mechanical and low-temperature properties of glycidyl azide polymer (GAP)-based propellants, the addition of binders was investigated using GAP and flexible polymer backbone-structural polycaprolactone (PCP) at various weight(wt) ratios, and varying the ratio of Desmodur N-100 pluriisocyanate (N-100) to isophorone diisocyanate (IPDI). Using Gee's theory, the solubility parameter of the PCP network was determined, in order to elucidate the physical and chemical interaction between GAP and PCP. The structure of the binder networks was characterized by measuring the cross-link densities and molecular weights between cross-links ($M_c$) obtained by a swelling experiment using Flory-Rhener theory. The thermal and mechanical properties of the segmented block copolyurethane (GAP-b-PCP) binders prepared by the incorporation of PCP into the binder recipes were investigated, along with the effect of the different curatives ratios.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제12권5호
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• pp.660-666
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• 2009

Thermoplastic polyurethane elastomer(PU-TPE) and energetic thermoplastic polyurethane Elastomer(E-PU-TPE) were prepared from Hexamethylene diisocyanate(HDI), 1,4-BD/AA ester polyol and glycidyl azide polymer(GAP-2400) as an energetic material by the addition polymerization. The PU-TPE and E-PU-TPE were characterized by FT-IR and GPC. Viscometer, DSC and UTM were used to investigate the viscose behavior with a various solvent, thermal properties and mechanical properties of PU-TPE and E-PU-TPE, which are of potential interest for the development of high performance binder of energetic solid propellants. It was found that $M_w$ of PU-TPE and E-PU-TPEs are over 100,000 and decreased with increase of GAP-2400 contents. $T_m$ and ${\Delta}H$ as thermal properties decreased and also tensile strength and elongation at break as mechanical properties decreased with increase of GAP-2400 contents.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제8권1호
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• pp.69-80
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• 2005

A synthesis of azide-terminated glycidyl azide polymer, GAP-A, was carried out by tosylation and azidation of polyepichlorohydrin(PECH) prepared by cationic ring-opening polymerization. Polyepichlorohydrin was prepared by cationic activated monomer polymerization using ethylene glycol and $BF_3{\cdot}OEt_2$ as an initiator and a catalyst at $\~10^{\circ}C$. Tosylation of polyepichlorohydrin was performed using traditional TsCl/pyridine method and was also carried out using TsCl/amine catalysts to reduce the reaction time significantly. Azidation of tosyl-terminated PECH(OTs-PECH) was performed using $NaN_3$ as an azidation reagent in DMF solvent at high temperature and was unexpectedly completed within 2 hours.

• 공업화학
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• 제30권1호
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• pp.81-87
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• 2019

에너지화 열가소성 탄성체 제조에 사용될 수 있는 새로운 계열의 glycidyl azide polymer (GAP)을 모색하기 위해 전구체인 poly(epichlorohydrin) (PECH)에 친핵체인 아지드기와 알콕시 및 알킬 아민을 도입하여 4가지 GAP copolymer polyol을 합성하고 물성에 대하여 고찰하였다. 이 GAP copolymer 합성반응은 이종의 친핵체를 1단계 반응으로 동시에 치환하여 미반응 sodium azide가 남지 않는 친환경적이며 효율적인 합성법으로 평가할 수 있다. 역개폐 짝풀림(inverse gated decoupling) $^{13}C$ NMR 분석법과 Fourier transform infrared (FT-IR) 분석법으로 상대적 치환율을 정량적으로 분석하였으며 반응 진행도를 모니터링 하였다. 합성된 GAP copolymer의 유리전이온도와 분자량은 differential scanning calorimetry (DSC)와 gel permeation chromatography (GPC)로 분석하였다. 합성된 poly($GA_{0.8}-butoxide_{0.2}$), poly($GA_{0.7}-n-butylamine_{0.3}$), poly($GA_{0.7}-dipropylamine_{0.3}$), poly($GA_{0.7}-morpholine_{0.3}$)의 유리전이온도는 $-39^{\circ}C$에서 $-26^{\circ}C$ 범위의 값을 나타내었다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제12권2호
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• pp.228-235
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• 2009

We synthesized glycidyl azide monomer(GAM) as a monomer for polymerization of glycidy azide polymer(GAP) which is a promising energetic prepolymer for a plastic-bonded explosive. Using quantitative real-tim in-situ infrared(in-situ IR) spectroscopy, kinetic study on the cationic ring opening polymerization of GAM was carried out. The reaction rate was obtained from monitoring the change of ether C-O stretching band($1050cm^{-1}$) in series IR spectra. The reaction was in accordance with the first-order reaction law for each of reaction temperature at 100/1 mole ratio of [GAM]/[$BF_3*etherate$]. In the ring opening polymerization of GAM, with ratio of [GAM]/[$BF_3*etherate$] to equal 100/1 at various temperature, the activation parameters obtained from the evaluation of kinetic data were ${\Delta}H^*$=14.34kcal/mol, ${\Delta}S^*=-12.31cal/mol{\cdot}K$ and $E_a$=14.89kcal/mol.

• 한국추진공학회지
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• 제23권1호
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• pp.71-78
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• 2019

본 연구에서는 열가소성 추진제의 성능을 보완하기 위해 GAP(Glycidyl Azide Polymer)이 45% 함유된 고에너지 열가소성 바인더와 고에너지가소제(DEGDN), 니트라민계 산화제(RDX)를 사용하였고 기존 열가소성 추진제보다 약 7% 더 높은 성능을 가진 열가소성 추진제 제조 내용과 이의 특성에 대해 기술하였다. 개발된 고에너지 열가소성(ETPE) 추진제는 기존 열가소성 추진제와 유사한 기계적 물성을 나타내었으며 연소속도는 더 느리고 압력지수는 더 높게 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권3호
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• pp.41-46
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• 2020

본 연구에서는 당 논문과 동일한 제목 하에 이루어진 연구결과에 이어서 최신 개발 고에너지 열가소성(ETPE)추진제의 시차 주사 열량(DSC) 및 열중량 분석(TGA)법으로 열분석을 진행하여 고에너지 열가소성 추진제의 특징을 확인하였으며, 추진제 둔감성을 확인하기 위해 추진제 둔감 정도 확인 시험인 LSGT, 파쇄성 시험을 진행하였다. 추진제 원료로는 GAP(Glycidyl Azide Polymer)이 45% 함유된 고에너지 열가소성(ETPE) 바인더와 고에너지 가소제(DEGDN), 산화제로는 AP(Ammonium Perchlorate)와 RDX(research development explosive, cyclotrimethylenetrinitramine)를 사용하였다. 위와 같은 분석을 통해, 개발된 ETPE 추진제가 일반적인 RDX/AP 추진제와 유사한 열적 거동을 갖는 것을 확인 하였다.

• 공업화학
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• 제24권3호
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• pp.305-313
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• 2013

본 연구는 glycidyl azide polymer (GAP)계 에너지 함유 열가소성 폴리우레탄 탄성체(energetic thermoplastic polyurethane elastomers, ETPE)를 합성한 후 탄성체의 필름 제조 공정의 열처리 조건이 물성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. GAP계 ETPE는 ATR-FTIR, DSC, 그리고 DMA를 이용하여 분석하였다. GAP계 ETPE의 물성에 대한 열처리 조건의 영향은 $80{\sim}130^{\circ}C$의 온도 범위에서 1 h과 24 h의 열처리 시간을 나누어 연구를 진행하였다. 1 h의 열처리 조건에서는 $130^{\circ}C$의 열처리 온도에서 그리고 24 h의 열처리 과정에서는 $105^{\circ}C$ 이상의 온도조건에서 아자이드기의 흡수대인 $2090cm^{-1}$ 피크의 감소가 관찰되었으며, methylene chloride와 dimethylformamide 용매에 대한 필름의 용해도 또한 감소하였다. 이것은 $100^{\circ}C$ 이상 열처리 온도조건이 아자이드기의 가교 부반응을 유도할 수 있음을 나타낸다. 또한 열처리 온도가 $80^{\circ}C$에서 $110^{\circ}C$로 증가함에 따라 온도변화에 따른 저장 탄성률 곡선의 고온 고무평탄 영역이 더 높은 온도까지 확장되었으며, 이 또한 가교반응의 결과이다.

• 공업화학
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• 제31권3호
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• pp.284-290
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• 2020

Energetic thermoplastic elastomers (ETPEs) based on glycidyl azide polymer (GAP) and carboxylated GA copolymers [GAP-ETPE and poly(GA-carboxylate)-ETPEs] were synthesized using isophorone diisocyanate (IPDI), dibutyltin dilaurate (DBTDL), 1,4-butanediol (1,4-BD), and soft segment oligomers such as GAP and poly(GA-carboxylate). The synthesized GAP-ETPE and poly(GA-carboxylate)-ETPEs were characterized by Fourier transform infrared (FT-IR), gel permeation chromatography (GPC), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), universal testing machine (UTM), calorimetry and sensitivity towards friction and impact. DSC and TGA results showed that the introduction of carboxylate group in GAP helped to have better thermal properties. Glass transition temperatures of poly(GA-carboxylate)-ETPEs decreased from -31 ℃ to -33 ℃ compared to that of GAP-ETPE (-29 ℃). The first thermal decomposition temperature in poly(GA_0.8-octanoate_0.2)-ETPE (242 ℃) increased in comparison to that of GAP-ETPE (227 ℃). Furthermore, from calorimetry data, poly(GA-carboxylate)-ETPEs exhibited negative formation enthalpies (-6.94 and -7.21 kJ/g) and higher heats of combustion (46713 and 46587 kJ/mol) compared to that of GAP-ETPE (42,262 kJ/mol). Overall, poly(GA-carboxylate)-ETPEs could be good candidates for a polymeric binder in solid propellant due to better energetic, mechanical and thermal properties in comparison to those of GAP-ETPE. Such properties are beneficial to application and processing of ETPE.

• 공업화학
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• 제31권3호
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• pp.267-276
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• 2020

Oxirane계 단량체의 양이온 개환 공중합반응으로 합성되는 ECH (ephichorohydrin) 기반 copolyol (PECH copolyol)류의 특성에 대한 반응온도, 용매의 종류 및 개시제에 대한 영향을 연구하였다. 공단량체로는 butylene oxide와 hexylene oxide 두 종류의 알킬렌 옥사이드를 사용하였으며, 중합 조건은 methylene chloride (MC) 용매에서 개시제로 diethylene glycol (DEG)를 사용한 조건과 toluene을 용매에서 tripropylene glycol (TPG)를 개시제로 사용한 두 조건으로 진행하였다. 개환 공중합반응에서 active monomer (AM) mechanism 유도를 위해 단량체는 실린지 펌프를 사용해 IMA (increased monomer addition) 방법으로 주입하였고 중합온도는 -5 ℃에서 실행하였다. 합성된 ephichorohydrin (ECH) 기반 copolyol인 PECH copolyol은 치환반응으로 ECH unit를 아지드화하여 glycidyl azide계 에너지 함유 copolyol (GAP copolyol)로 전환하였다. 합성된 아지드화 코폴리올은 용매와 개시제의 변화에 대한 영향은 크지 않았으며, 분자량은 아지드화 반응 후 평균 500 증가함으로써 GAP 코폴리올이 설계한 대로 중합되었음을 확인하였다. DSC 분석으로 copolyol류의 조성비 변화에 따른 유리전이 온도(glass transition temperature, T_g)의 변화를 측정하였을 때, 공단량체의 함량이 증가할수록 알킬 사슬의 길이에 의한 영향으로 T_g와 점도가 모두 감소하는 경향을 보였다. 아지드화 반응과정에서 생성되는 CH₃N₃의 생성을 원천적으로 방지할 수 있으며, 대규모 공정이 가능할 것으로 기대된다.