مطالعه تجربي سينتيك پليمريزاسيون پلي بوتادينداراي انتهاي هيدروكسيل (HTPB) با ايزوفرن دي ايزوسيانات (IPDI)

An Experimental Kinetic Investigation of Polymerization of Hydroxyl Terminated Polybutadiene(HTPB) with Isophorone Diisocyanate(IPDI)

مطالعه سينتيكي واكنش پلي بوتادين داراي انتهاي هيدروكسيل(HTPB) با ايزو فرن دي ايزو سيانات (IPDI) توسط تيتراسيون معكوس انجام شده است. در چهار دماي 30، 40، 50 و 60 درجه سانتيگراد ميزان پيشرفت واكنش, ثابت سرعت واكنش و انرژي فعاليت بدست آمده است. نشان داده شده است كه واكنش، داراي سرعت درجه دوم ظاهري از غلظت هاي HTPB وIPDI مي باشد. در نمودارهاي درجه دوم، يك عدم تداوم ظاهر شده است كه اين رفتار بدليل واكنش پذيري متفاوت گروههاي ايزوسيانات در مولكول ايزوفرن دي ايزوسيانات مي باشد. مقادير انرژي فعاليت براي دو قسمت منحني 3/8 و 1/10 كيلو كالري بر مول بدست آمده است. در ادامه كار، اثرپارامترهاي نسبت پخت (نسبت اكي والان NCO/OH) و كاتاليست فريك استيل استونات Fe(AA)3 برروي پليمريزاسيون پلي بوتادين بررسي گرديده است نتايج اين تحقيق نشان مي دهد در نمودارهاي درجه دوم اين واكنش، يك عدم تداوم يا به عبارتي شكستگي وجود دارد. مولكولIPDI يك دي ايزوسيانات سيكلوآليفاتيك مي باشد كه شامل يك گروه ايزوسيانات از نوع اول (CH2-NCO) و يك گروه ايزوسيانات از نوع دوم (CH-NCO) ميباشد. فعاليتهاي متفاوت اين گروهها باعث بوجود آمدن عدم تداوم در نمودارهاي درجه دوم مي شود. در ادامه مطالعات، اثر دما، نوع ايزوسيانات و كاتاليست بر سيستم واكنش مطالعه شده است. نهايتاً مقايسه اي نيز بين سينتيك واكنش سه دي ايزوسيانات شامل تولوين دي ايزوسيانات(TDI), هگزامتيلن دي ايزوسيانات (HMDI) و ايزو فرن دي ايزوسيانات (IPDI)انجام شده است و مشاهده گرديد سهولت واكنش گري براي ايزوسيانات ها بترتيب بصورت آروماتيك، آليفاتيك و سيكلو آليفاتيك مي باشد كه با توجه به اين نتيجه گيري مي توان دي ايزوسيانات متناسب با واكنش مورد نظر را انتخاب نمود.

A kinetic study of the reaction between a hydroxyl-terminated poly butadiene (HTPB) and isophorone diisocyanate(IPDI) was carried out by using back titration. At four temperatures 30, 40, 50 and 60 degrees centigrade, the progress of reaction, rate constant and activation energy were obtained. It was shown that reaction has an apparent second -order in terms of HTPB and IPDI concentration. In the second-order plots, a discontinuity was observed. This behavior depends on differences in reactivity of the isocyanate groups at isophorone diisocyanate molecule site. The activation energies for the two parts of the reaction were determined to be 8.3 and 10.1 Kcal/mole. Next, effects of curing ratio parameter (equivalent ratio of NCO/OH) and ferric Acetyl Acetonate catalyst for butadiene polymerization were investigated. Results of this research shows that a discontinuity exist at second-order plots.The IPDI molecule is a cycloaliphatic diisocyanate that includes a group of first type isocyanate (CH2-NCO) and a group of second type isocyanate (CH-NCO). This activity difference of these groups produce a discontinuity at second-order plots. In the next phase of the study , effect of temperature, type of isocyanate and catalyst on the reachen system was investigated. Finally, a comparative kinetic study between the three different diisocyanates ,i.e, Toluene diisocyanate (TDI), hexametylene diisocyanate (HMDI) and isophorone diisocyanate), was carried out. It was observed that the order of reactivity for diisocyanates was aromatic, aliphatic and cycloaliphatic. Considering this finding, we can select adiisocyanate appropriate for the reaction in question.