Synthèse de copolymères oxyde d'éthylène – tétrahydrofuranne par voie cationique en vue de former des liants pour propergol solide

par Renaud Perrin

Thèse de doctorat en Chimie et physicochimie des polymères

Sous la direction de Philippe Guégan.

Soutenue en 2006

à Evry-Val d'Essonne .

mots clés

• Polyaddition
• Copolymères statistiques
• Polymères

Résumé

Lors de cette étude nous nous sommes intéressés à la copolymérisation cationique par ouverture de cycles de l’oxyde d'éthylène avec le tétrahydrofurane, en vue de synthétiser de nouveaux précurseurs de liants énergétiques pour propergols solides. Cette synthèse est connue pour être le siège de réactions secondaires conduisant à la formation de sous-produits de faible masse. Une analyse approfondie des réactions secondaires a permis de mettre en évidence les phénomènes de cyclisation et ainsi de les limiter, permettant alors d’obtenir des copolymères d’oxyde d'éthylène – tétrahydrofurane présentant une fonctionnalité en alcool proche de 2, tout en répondant au cahier des charges. La synthèse de copolymères en étoile a également été abordée. Afin de simplifier ces synthèses, un autre type de copolymères oxyde d'éthylène – tétrahydrofurane a été proposé et synthétisé permettant ainsi d’obtenir des prépolymères dihydroxytéléchéliques de masse molaire moyenne en nombre contrôlée. Les différents copolymères obtenus ont alors été réticulés afin de former des réseaux polyuréthane en absence de plastifiant. Des tests préliminaires à l’utilisation comme propergol solide ont été conduits et permettent de mettre en avant les points positifs des copolymères synthétisés face aux produits commerciaux.

Titre traduit

Cationic copolymerization of ethylene oxide and tetrahydrofuran in order to obtain new precursor for solid propellant

Résumé

This study focused on the cationic ring opening copolymerization of ethylene oxide and tetrahydrofuran in order to obtain new precursors for solid propellant. This synthesis is well known to produce side reactions. A careful analyze of side reactions allows us to highlight the cyclization mechanism and develop several methods to reduce the amount of low molecular weight side-products. Then we succeed to obtain almost dihydroxyltelechelic copolymer and this new ways respect the imperatives of an industrial transfer. Moreover, the star copolymer synthesis was explored in order to increase the functionality of copolymer. Finally, another kind of ethylene oxide - tetrahydrofuran copolymer synthesis was investigated to easily obtain another dihydroxyltelechelic copolymer with a controlled molecular weight. These copolymers were cross-linked to get a polyurethane network without plasticizer. Preliminary tests were carried out and underlined the good ability to produce solid propellant compared to commercial polymer.