KR102386460B1 - An energetic prepolymer for solid propellant binder and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR102386460B1
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민병선
김성준
김원호
문현성
황기원
전흥배
조혜림
정진영
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국방과학연구소
부산대학교 산학협력단
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

The present invention relates to a high-energy prepolymer used in a binder for a solid propellant and a preparation method thereof. Specifically, a prepolymer in which a nitramine functional group is introduced into a triazole skeleton structure is used as a binder for a solid propellant so that the performance of the binder can be improved, toxicity can be reduced, and the manufacturing cost can also be lowered.

Description

고체 추진제용 바인더에 사용되는 고에너지 프리폴리머 및 이의 제조방법 {An energetic prepolymer for solid propellant binder and manufacturing method thereof}An energetic prepolymer for solid propellant binder and manufacturing method thereof

본 발명은 고체 추진제용 바인더에 사용되는 프리폴리머 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a prepolymer used in a binder for a solid propellant and a method for preparing the same.

1900년대의 세계 대전과 우주 경쟁 과정을 지내면서 발전한 로켓 추진제 분야는 최근까지도 우주 항공 산업의 발전 및 장거리 미사일 개발을 위하여 지속적인 연구가 이루어지고 있다. 이러한 추진제는 형태에 따라 액체 추진제(liquid propellant)와 고체 추진제(solid propellant)로 나뉘게 되는데, 액체 추진제를 사용하는 액체 연료 엔진의 경우 복잡한 구조로 인해 제조 시 크기의 제약을 많이 받는다는 단점이 있어 다양한 크기로 연료 엔진이 설계 가능한 고체 추진제가 많이 사용되고 있다.The field of rocket propellants developed during the world war and space race in the 1900s has been continuously studied for the development of the aerospace industry and the development of long-range missiles until recently. These propellants are divided into liquid propellants and solid propellants according to their shape. In the case of liquid fuel engines using liquid propellants, they have a disadvantage in that they receive a lot of size restrictions during manufacturing due to their complex structure. Solid propellants that can be designed into fuel engines are widely used.

여러 종류의 고체 추진제 중, 특히 1950년대 미국의 Thiokol 회사에서 폴리설파이드를 바인더로 사용하여 제조한 것이 시초가 된 혼합형 고체 추진제의 경우 저장성이 용이하고, 짧은 시간 동안 높은 추력을 발생시킬 수 있다는 장점이 있어 현재까지도 많은 연구가 진행되고 있다.Among various types of solid propellants, especially, in the case of a mixed solid propellant manufactured using polysulfide as a binder by Thiokol Company in the United States in the 1950s, it has the advantage of easy storage and high thrust for a short time. A lot of research is still in progress.

혼합형 고체 추진제는 연소에 필요한 산소를 공급해 주는 고체 성분인 산화제(oxidizer), 추진제 연소 시 높은 에너지를 방출시키는 금속 연료 분말(energetic materials), 그리고 산화제와 연료를 물리적으로 결합시켜주는 바인더(binder)로 이루어진다. 이 중 바인더는 추진제 그레인의 기계적 성질을 유지시켜 외,내부의 열적 및 기계적 응력을 견딜 수 있도록 한다. 또한 모터 케이스와 추진제와의 결합을 도와주는 접착제이자 연소 시 추진력 발생에 필요한 연소성 물질로서, 저분자량의 고분자와 경화제를 반응시켜 얻은 고무상의 점탄성 물질을 바인더 재료로 많이 사용한다.Mixed-type solid propellant consists of an oxidizer, a solid component that supplies oxygen required for combustion, metallic fuel powder that releases high energy during propellant combustion (energetic materials), and a binder that physically binds the oxidizer and fuel. is done Among them, the binder maintains the mechanical properties of the propellant grains to withstand external and internal thermal and mechanical stress. In addition, as an adhesive that helps the motor case and propellant combine and a combustible material necessary for generating propulsion during combustion, a rubbery viscoelastic material obtained by reacting a low molecular weight polymer with a curing agent is often used as a binder material.

일반적으로 고체 추진제용 바인더에 사용되는 프리폴리머(prepolymer)의 경우 결정성이 없고 흐름성을 가지는 액체 형태의 저분자량 고분자로써, 가교 결합을 통해 거대 망상구조를 형성하게 된다. 최근에는 추진제의 에너지(비추력)를 더 높이기 위한 고에너지 추진제용 바인더의 개발 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이와 관련하여 글리시딜 아자이드 폴리머(GAP), 트리아졸 가교 폴리머 등을 사용한 바인더가 연구된 바 있다. In general, a prepolymer used in a binder for a solid propellant is a low-molecular-weight polymer in a liquid form with no crystallinity and flowability, and forms a large network structure through cross-linking. Recently, research on the development of binders for high-energy propellants to further increase the energy (specific thrust) of the propellants is being actively conducted. there is a bar

그러나, 글리시딜 아자이드 폴리머의 경우 연소 시 대량의 가스와 열에너지를 방출하는 장점이 있는 반면, 가격이 비싸고 합성 시 독성 및 폭발성이 있는 모노머를 사용하며 가공 또는 저장 중 가스를 방출한다는 문제점이 존재한다.However, while glycidyl azide polymer has the advantage of releasing a large amount of gas and thermal energy during combustion, it is expensive, uses toxic and explosive monomers during synthesis, and releases gas during processing or storage. do.

또한, 트리아졸 가교 폴리머의 경우 수분에 민감하지 않고 합성 중 부산물이 발생하지 않아 친환경적인 장점이 있으나, 고가의 원재료를 사용하여 가격 경쟁력이 떨어지는 단점이 있다.In addition, the triazole cross-linked polymer is environmentally friendly because it is not sensitive to moisture and does not generate by-products during synthesis, but has a disadvantage in that price competitiveness is lowered by using expensive raw materials.

J. Macromol. Sci. C Polym. Rev. 2003, 43, 505-545.J. Macromol. Sci. C Polym. Rev. 2003, 43, 505-545.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기존의 고체 추진제용 바인더의 성능을 향상시키면서, 독성을 줄이고, 제조 단가를 낮출 수 있는 고체 추진제용 바인더에 사용되는 고에너지 프리폴리머 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to improve the performance of the existing solid propellant binder, reduce toxicity, and lower the manufacturing cost. To provide a high-energy prepolymer used for and a method for preparing the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프리폴리머는 하기 화학식 1을 포함하는 것을 특징으로한다.The prepolymer according to the present invention for achieving the above object is characterized in that it comprises the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020115717660-pat00001
Figure 112020115717660-pat00001

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

T1 T2는 각각 독립적으로 하이드록시 또는 아자이드이고;T 1 and each T 2 is independently hydroxy or azide;

R1 내지 R7은 각각 독립적으로 단일결합, (C1-C20)알킬렌 또는 (C2-C20)알케닐렌이고, 상기 R1 내지 R7의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -S-, -NH-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있으며, 상기 R1 내지 R7의 알케닐렌의 =CH-는 N으로 치환될 수 있고;R 1 to R 7 are each independently a single bond, (C1-C20)alkylene or (C2-C20)alkenylene, and —CH 2 — of the alkylene of R 1 to R 7 is —O—, —S -, -NH-, -C(=O)- or a combination thereof may be substituted, and =CH- of alkenylene of R 1 to R 7 may be substituted with N;

n은 1 내지 100에서 선택되는 정수이다.n is an integer selected from 1 to 100.

본 발명의 일 양태에 따라, 화학식 1의 R1 내지 R7은 각각 독립적으로 (C1-C10)알킬렌이고, 상기 R1 내지 R7의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있다.According to an aspect of the present invention, in Formula 1, R 1 to R 7 are each independently (C1-C10)alkylene, and —CH 2 — of the alkylene of R 1 to R 7 is —O—, —C (=O)- or a combination thereof.

본 발명의 일 양태에 따라, 본 발명의 프리폴리머는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the prepolymer of the present invention may be represented by the following Chemical Formula 2 or Chemical Formula 3.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112020115717660-pat00002
Figure 112020115717660-pat00002

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112020115717660-pat00003
Figure 112020115717660-pat00003

상기 화학식 2 및 화학식 3에서,In Formula 2 and Formula 3,

R2 내지 R6은 각각 독립적으로 단일결합, (C1-C20)알킬렌 또는 (C2-C20)알케닐렌이고, 상기 R2 내지 R6의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -S-, -NH-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있으며, 상기 R2 내지 R6의 알케닐렌의 =CH-는 N으로 치환될 수 있고;R 2 to R 6 are each independently a single bond, (C1-C20)alkylene or (C2-C20)alkenylene, and —CH 2 — of the alkylene of R 2 to R 6 is —O—, —S -, -NH-, -C(=O)- or a combination thereof may be substituted, and =CH- of alkenylene of R 2 to R 6 may be substituted with N;

n은 1 내지 100에서 선택되는 정수이다.n is an integer selected from 1 to 100.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 화학식 2 및 화학식 3의 R2 내지 R6은 각각 독립적으로 (C1-C10)알킬렌이고, 상기 R2 내지 R6의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있다.According to an aspect of the present invention, in Formulas 2 and 3, R 2 to R 6 are each independently (C1-C10)alkylene, and —CH 2 — of the alkylene of R 2 to R 6 is —O -, -C(=O)-, or a combination thereof may be substituted.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 프리폴리머의 수평균 분자량은 2000g/mol 내지 4000g/mol인 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the number average molecular weight of the prepolymer may be 2000 g/mol to 4000 g/mol.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 프리폴리머의 유리전이온도(Tg)는 -20℃ 내지 20℃인 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the glass transition temperature (T g ) of the prepolymer may be -20 °C to 20 °C.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 프리폴리머는 무정형인 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the prepolymer may be amorphous.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 프리폴리머를 포함하는 고에너지 고체 추진제용 바인더를 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, it is possible to provide a binder for a high energy solid propellant comprising the prepolymer.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 프리폴리머를 제조하는 단계는, 하기 화학식 4로 표시되는 화합물과 하기 화학식 5로 표시되는 화합물의 트리아졸 형성 반응으로 하기 화학식 1로 표시되는 프리폴리머를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the step of preparing the prepolymer includes preparing a prepolymer represented by the following formula (1) by a triazole formation reaction of a compound represented by the following formula (4) and a compound represented by the following formula (5) can do.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020115717660-pat00004
Figure 112020115717660-pat00004

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112020115717660-pat00005
Figure 112020115717660-pat00005

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112020115717660-pat00006
Figure 112020115717660-pat00006

상기 화학식 1 및 화학식 4 내지 화학식 5에서,In Formula 1 and Formula 4 to Formula 5,

T1, T2, T10 T11은 각각 독립적으로 하이드록시 또는 아자이드이고;T 1 , T 2 , T 10 and each T 11 is independently hydroxy or azide;

R1 내지 R6, R11 및 R21 내지 R23은 각각 독립적으로 단일결합, (C1-C20)알킬렌 또는 (C2-C20)알케닐렌이고, 상기 R1 내지 R6, R11 및 R21 내지 R23의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -S-, -NH-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있으며, 상기 R1 내지 R7의 알케닐렌의 =CH-는 N으로 치환될 수 있고,R 1 to R 6 , R 11 and R 21 to R 23 are each independently a single bond, (C1-C20)alkylene or (C2-C20)alkenylene, and R 1 to R 6 , R 11 and R 21 -CH 2 - of alkylene of to R 23 may be substituted with -O-, -S-, -NH-, -C(=O)-, or a combination thereof, and alkenylene of R 1 to R 7 =CH- of may be substituted with N,

n은 1 내지 100에서 선택되는 정수이다.n is an integer selected from 1 to 100.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물과 상기 화학식 5로 표시되는 화합물은 1:0.1 내지 1:10 몰비로 반응시키는 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the compound represented by Formula 4 and the compound represented by Formula 5 may be reacted in a molar ratio of 1:0.1 to 1:10.

본 발명에 의하면, 고에너지 추진제용 바인더로 적용이 가능한 프리폴리머 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 프리폴리머는 트리아졸 골격 구조내에 니트라민(nitramine) 작용기를 도입함으로써 바인더의 기계적 특성 및 열적 특성 등을 향상시킬 수 있다. 니트라민기는 독성이 낮고 상대적으로 저렴하여 바인더의 독성 및 제조단가를 낮출 수 있으며, 니트라민기의 분해로 비교적 저온에서도 높은 에너지의 방출을 가능게한다. 또한, 트리아졸 골격 구조를 가짐으로써 수분에 강하며 우수한 물성 특성을 가진 바인더를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a prepolymer applicable as a binder for a high energy propellant and a method for manufacturing the same. Specifically, the prepolymer of the present invention can improve the mechanical properties and thermal properties of the binder by introducing a nitramine functional group into the triazole skeleton structure. Since the nitramine group has low toxicity and is relatively inexpensive, the toxicity and manufacturing cost of the binder can be lowered, and the decomposition of the nitramine group enables the release of high energy even at a relatively low temperature. In addition, by having a triazole skeleton structure, it is possible to provide a binder that is strong against moisture and has excellent physical properties.

도 1은 실시예 1에서 합성된 화합물 AEE-PGDNH의 1H-NMR 측정 결과이다.
도 2는 실시예 1에서 합성된 프리폴리머 1(PGDNH-AEE-OH)의 1H-NMR 측정 결과이다.
도 3은 실시예 1에서 합성된 프리폴리머 1(PGDNH-AEE-OH)의 FT-IR 측정 결과이다.
도 4는 실시예 2에서 합성된 프리폴리머 2(PGDNH-AEE-N3)의 1H-NMR 측정 결과이다.
도 5는 실시예 2에서 합성된 프리폴리머 2(PGDNH-AEE-N3)의 FT-IR 측정 결과이다.
도 6은 비교예 1의 시차 주사 열량계 열분석도(DSC Thermogram)이다.
도 7은 실시예 1에서 합성된 프리폴리머 1(PGDNH-AEE-OH)의 시차 주사 열량계 열분석도(DSC Thermogram)이다.
도 8은 실시예 2에서 합성된 프리폴리머 2(PGDNH-AEE-N3)의 시차 주사 열량계 열분석도(DSC Thermogram)이다.
1 is a 1 H-NMR measurement result of the compound AEE-PGDNH synthesized in Example 1.
2 is a 1 H-NMR measurement result of prepolymer 1 (PGDNH-AEE-OH) synthesized in Example 1.
3 is an FT-IR measurement result of prepolymer 1 (PGDNH-AEE-OH) synthesized in Example 1.
4 is a 1 H-NMR measurement result of the prepolymer 2 (PGDNH-AEE-N 3 ) synthesized in Example 2.
5 is an FT-IR measurement result of prepolymer 2 (PGDNH-AEE-N 3 ) synthesized in Example 2.
6 is a differential scanning calorimeter thermal analysis diagram (DSC Thermogram) of Comparative Example 1.
7 is a differential scanning calorimetry thermogram (DSC Thermogram) of prepolymer 1 (PGDNH-AEE-OH) synthesized in Example 1. FIG.
8 is a differential scanning calorimetry thermogram (DSC Thermogram) of prepolymer 2 (PGDNH-AEE-N 3 ) synthesized in Example 2.

이하 제조예 및 실시예를 통해 본 발명에 따른 프리폴리머 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만, 하기의 제조예 및 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는, 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, the prepolymer according to the present invention and a method for preparing the same will be described in more detail through Preparation Examples and Examples. However, the following preparation examples and examples are provided only as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art, and the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms. In addition, all technical and scientific terms, unless otherwise defined, have the meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, and may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention in the following description. A description of possible known functions and configurations will be omitted.

본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.As used in this specification and the appended claims, the singular form is intended to include the plural form as well, unless the context specifically dictates otherwise.

본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용된다.In this specification and the appended claims, terms such as first, second, etc. are used for the purpose of distinguishing one element from another, not in a limiting sense.

본 명세서의 용어, “포함한다”는 “구비한다”, “함유한다”, “가진다” 또는 “특징으로 한다” 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.As used herein, the term “comprises” is an open-ended description having an equivalent meaning to expressions such as “comprises”, “contains”, “has” or “characterizes”, and is an element not listed in addition; Materials or processes are not excluded.

본 명세서의 용어, “알킬렌”은 탄소 및 수소 원자 만으로 구성된 2가의 선형 또는 분지화된 포화 탄화수소 라디칼을 의미하는 것으로, 메틸렌, 에틸렌, 트리메틸렌, 프로필렌, 테트라메틸렌, 펜타메틸렌 등을 포함하지만 이로 제한되는 것은 아니다.As used herein, the term “alkylene” refers to a divalent linear or branched saturated hydrocarbon radical composed of only carbon and hydrogen atoms, and includes methylene, ethylene, trimethylene, propylene, tetramethylene, pentamethylene, and the like. It is not limited.

본 명세서의 용어, “알케닐렌”은 탄소원자를 갖고 하나 이상의 이중결합을 함유하는 2가의 선형 또는 분지된 불포화 탄화수소 라디칼을 의미하며, 에테닐렌, 2-프로페닐렌, 부테닐렌, 펜테닐렌 등을 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.As used herein, the term “alkenylene” refers to a divalent linear or branched unsaturated hydrocarbon radical having a carbon atom and containing one or more double bonds, and includes ethenylene, 2-propenylene, butenylene, pentenylene, and the like. However, it is not limited thereto.

본 명세서의 용어, “단일결합”은 해당 부위에 원자가 존재하지 않는 경우를 의미한다. 예를 들어, X-Y-Z의 구조에서 Y가 단일결합인 경우에 X 및 Z는 직접 연결되어 X-Z의 구조를 형성한다.As used herein, the term “single bond” refers to a case in which an atom does not exist in the corresponding site. For example, when Y is a single bond in the structure of X-Y-Z, X and Z are directly connected to form the structure of X-Z.

이하, 본 발명의 고체 추진제용 바인더 및 이의 제조방법에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the binder for a solid propellant of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to Examples and drawings.

본 발명의 프리폴리머는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다. The prepolymer of the present invention is characterized in that it comprises a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020115717660-pat00007
Figure 112020115717660-pat00007

(상기 화학식 1에서,(In Formula 1,

T1 T2는 각각 독립적으로 하이드록시 또는 아자이드이고;T 1 and each T 2 is independently hydroxy or azide;

R1 내지 R7은 각각 독립적으로 단일결합, (C1-C20)알킬렌 또는 (C2-C20)알케닐렌이고, 상기 R1 내지 R7의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -S-, -NH-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있으며, 상기 R1 내지 R7의 알케닐렌의 =CH-는 N으로 치환될 수 있고;R 1 to R 7 are each independently a single bond, (C1-C20)alkylene or (C2-C20)alkenylene, and —CH 2 — of the alkylene of R 1 to R 7 is —O—, —S -, -NH-, -C(=O)- or a combination thereof may be substituted, and =CH- of alkenylene of R 1 to R 7 may be substituted with N;

n은 1 내지 100에서 선택되는 정수이다.)n is an integer selected from 1 to 100.)

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1의 R1 내지 R7은 각각 독립적으로 (C1-C10)알킬렌이고, 상기 R1 내지 R7의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, R 1 to R 7 in Formula 1 are each independently (C1-C10)alkylene, and —CH 2 - of the alkylene of R 1 to R 7 is —O—, -C(=O)- or a combination thereof may be substituted.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1의 n은 1 내지 50에서 선택되는 정수일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 20에서 선택되는 정수일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 내지 10에서 선택되는 정수일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, n in Formula 1 may be an integer selected from 1 to 50, preferably an integer selected from 1 to 20, and more preferably an integer selected from 1 to 10. there is.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프리폴리머는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the prepolymer may be represented by the following Chemical Formula 2 or Chemical Formula 3.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112020115717660-pat00008
Figure 112020115717660-pat00008

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112020115717660-pat00009
Figure 112020115717660-pat00009

(상기 화학식 2 및 화학식 3에서,(In Formula 2 and Formula 3,

R2 내지 R6은 각각 독립적으로 단일결합, (C1-C20)알킬렌 또는 (C2-C20)알케닐렌이고, 상기 R2 내지 R6의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -S-, -NH-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있으며, 상기 R2 내지 R6의 알케닐렌의 =CH-는 N으로 치환될 수 있고;R 2 to R 6 are each independently a single bond, (C1-C20)alkylene or (C2-C20)alkenylene, and —CH 2 — of the alkylene of R 2 to R 6 is —O—, —S -, -NH-, -C(=O)- or a combination thereof may be substituted, and =CH- of alkenylene of R 2 to R 6 may be substituted with N;

n은 1 내지 100에서 선택되는 정수이다.)n is an integer selected from 1 to 100.)

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 2 및 화학식 3의 R2 내지 R6은 각각 독립적으로 (C1-C10)알킬렌이고, 상기 R2 내지 R6의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in Formulas 2 and 3, R 2 to R 6 are each independently (C1-C10)alkylene, and —CH 2 — of the alkylene of R 2 to R 6 — It may be substituted with O-, -C(=O)-, or a combination thereof.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 2 및 화학식 3의 n은 1 내지 50에서 선택되는 정수일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 20에서 선택되는 정수일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 내지 10에서 선택되는 정수일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, n in Formulas 2 and 3 may be an integer selected from 1 to 50, preferably an integer selected from 1 to 20, and more preferably selected from 1 to 10 may be an integer.

본 발명의 프리폴리머는 상기 화학식 1, 화학식 2 또는 화학식 3과 같이 트리아졸 골격(back bone)내에 에너제틱한 니트라민 작용기를 도입함으로써, 고에너지 고체 추진제용 바인더로 적용이 가능하며, 기계적 특성 및 열적 특성 등이 향상된 바인더로 제공될 수 있다. 구체적으로, 니트라민기는 독성이 낮고 상대적으로 저렴하여 바인더의 독성 및 제조 단가를 낮출 수 있으며, 니트라민기의 분해로 비교적 저온에서도 높은 에너지의 방출을 가능게한다. 또한, 상기 프리폴리머는 트리아졸 골격 구조를 가짐으로써, 수분에 강하고 물성 특성이 우수한 바인더로 적용될 수 있다.The prepolymer of the present invention can be applied as a binder for a high-energy solid propellant by introducing an energetic nitramine functional group into the triazole back bone as shown in Formula 1, Formula 2 or Formula 3, and has mechanical properties and thermal properties. A binder having improved properties and the like may be provided. Specifically, the nitramine group has low toxicity and is relatively inexpensive, so the toxicity and manufacturing cost of the binder can be lowered, and the decomposition of the nitramine group enables the release of high energy even at a relatively low temperature. In addition, since the prepolymer has a triazole skeleton structure, it can be applied as a binder that is strong in moisture and has excellent physical properties.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프리폴리머의 수평균 분자량은 2000g/mol 내지 4000g/mol일 수 있다. 비교적 좁은 범위의 수평균 분자량을 갖는 프리폴리머로써, 고에너지를 나타낼 뿐만 아니라, 고 충전시에도 낮은 점도를 가질 수 있기 때문에 고에너지 고체 추진제용 바인더 제조에 특히 적합할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the number average molecular weight of the prepolymer may be 2000 g/mol to 4000 g/mol. As a prepolymer having a relatively narrow number average molecular weight, it may be particularly suitable for manufacturing a binder for a high energy solid propellant because it may exhibit high energy and may have a low viscosity even at high filling.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프리폴리머의 유리전이온도(Tg)는 -20℃ 내지 20℃인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 -20℃ 내지 15℃의 유리전이온도를 가짐으로써, 보관 및 가공이 용이하며 바인더 제조 시 함량 및 온도 조절이 용이한 특성을 가진다. According to an embodiment of the present invention, the glass transition temperature (T g ) of the prepolymer may be -20°C to 20°C, and more preferably, by having a glass transition temperature of -20°C to 15°C, storage and easy processing, and easy to control content and temperature during binder manufacture.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프리폴리머는 무정형인 것으로, 결정성이 없고 흐름성을 갖는 저분자량 고분자로서, 가교 결합을 통해 거대 망상구조를 형성할 수 있다. 특히, 바인더 제조 시 온도 조건인 50~60℃에서도 안정한 무정형일 수 있기 때문에, 멜팅에 따른 열흐름 변화를 나타내지 않아 산화제 및 금속 연료분말과 혼합시 결착 특성이 우수하며 복합화된 후에도 성형성이 우수한 특성을 가진다.According to an embodiment of the present invention, the prepolymer is amorphous, has no crystallinity and is a low molecular weight polymer having flowability, and may form a macro network structure through cross-linking. In particular, since it can be amorphous even at 50 to 60 ° C, which is a temperature condition when manufacturing a binder, it does not show a change in heat flow due to melting. have

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프리폴리머를 포함하는 고체 추진제용 바인더를 제공할 수 있다. 고체 추진제용 바인더는 상기 프리폴리머 및 가교제를 포함할 수 있으며, 그 비율에 따라 바인더의 기계적 물성이 다르게 나타난다. 상기 가교제로는 히드록시기 또는 아자이드기에 대해 반응성을 가지는 반응성 관능기를 포함하는 화합물이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 비한정적인 예로서, 반응성 관능기로는 알킨기 또는 이소시아네이트기일 수 있으며, 하나의 화합물 내에 반응성 관능기의 수는 2 내지 6개일 수 있으나, 이에 제한받지 않는다. 상기 가교제는 프리폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 100 중량부, 구체적으로 5 내지 50 중량부일 수 있으나, 이에 제한받지 않는다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a binder for a solid propellant comprising the prepolymer. The binder for the solid propellant may include the prepolymer and the crosslinking agent, and the mechanical properties of the binder are different depending on the ratio. As the crosslinking agent, any compound including a reactive functional group having reactivity with a hydroxyl group or an azide group may be used without limitation. As a non-limiting example, the reactive functional group may be an alkyne group or an isocyanate group, and the number of reactive functional groups in one compound may be 2 to 6, but is not limited thereto. The crosslinking agent may be 1 to 100 parts by weight, specifically 5 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the prepolymer, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 프리폴리머의 제조방법은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물과 하기 화학식 5로 표시되는 화합물의 트리아졸 형성 반응으로 하기 화학식 1로 표시되는 프리폴리머를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, the method for preparing the prepolymer includes preparing a prepolymer represented by the following formula (1) by a triazole formation reaction of a compound represented by the following formula (4) and a compound represented by the following formula (5) characterized in that

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020115717660-pat00010
Figure 112020115717660-pat00010

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112020115717660-pat00011
Figure 112020115717660-pat00011

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112020115717660-pat00012
Figure 112020115717660-pat00012

(상기 화학식 1 및 화학식 4 내지 화학식 5에서,(In Formula 1 and Formula 4 to Formula 5,

T1, T2, T10 T11은 각각 독립적으로 하이드록시 또는 아자이드이고;T 1 , T 2 , T 10 and each T 11 is independently hydroxy or azide;

R1 내지 R6, R11 및 R21 내지 R23은 각각 독립적으로 단일결합, (C1-C20)알킬렌 또는 (C2-C20)알케닐렌이고, 상기 R1 내지 R6, R11 및 R21 내지 R23의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -S-, -NH-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있으며, 상기 R1 내지 R7의 알케닐렌의 =CH-는 N으로 치환될 수 있고,R 1 to R 6 , R 11 and R 21 to R 23 are each independently a single bond, (C1-C20)alkylene or (C2-C20)alkenylene, and R 1 to R 6 , R 11 and R 21 -CH 2 - of alkylene of to R 23 may be substituted with -O-, -S-, -NH-, -C(=O)-, or a combination thereof, and alkenylene of R 1 to R 7 =CH- of may be substituted with N,

n은 1 내지 100에서 선택되는 정수이다.)n is an integer selected from 1 to 100.)

본 발명의 일 실시예에 따른면, 상기 화학식 1 및 화학식 4 내지 화학식 5의 R1 내지 R6, R11 및 R21 내지 R23은 각각 독립적으로 (C1-C10)알킬렌이고, 상기 R1 내지 R6, R11 및 R21 내지 R23의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in Formulas 1 and 4 to 5, R 1 to R 6 , R 11 and R 21 to R 23 are each independently (C1-C10)alkylene, and R 1 -CH 2 - of alkylene of to R 6 , R 11 and R 21 to R 23 may be substituted with -O-, -C(=O)-, or a combination thereof.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1의 n은 1 내지 50에서 선택되는 정수일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 20에서 선택되는 정수일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 내지 10에서 선택되는 정수일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, n in Formula 1 may be an integer selected from 1 to 50, preferably an integer selected from 1 to 20, and more preferably an integer selected from 1 to 10. there is.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물과 상기 화학식 5로 표시되는 화합물은 1:0.1 내지 1:10 몰비로 반응시키는 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1:0.3 내지 1:3 몰비로 반응시키는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the compound represented by Formula 4 and the compound represented by Formula 5 may be reacted in a molar ratio of 1:0.1 to 1:10, more preferably 1:0.3 to 1: It may be reacted in a 3 molar ratio.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물 말단에 존재하는 아자이드와 상기 화학식 5로 표시되는 화합물 양쪽 말단에 존재하는 에티닐기가 반응함으로써, 트리아졸 링 결합이 형성된다. According to an embodiment of the present invention, a triazole ring bond is formed by reacting an azide present at the terminal of the compound represented by Formula 4 and an ethynyl group present at both terminals of the compound represented by Formula 5.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 촉매는 구리금속을 기반으로 하는 촉매라면 모두 가능하나, 구체적인 일례로 CuI일 수 있으며, 사용되는 촉매의 량은 상기 화학식 5, 1몰에 대하여 0.01 내지 0.1 몰 일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the catalyst is any catalyst based on copper metal, but as a specific example, it may be CuI, and the amount of the catalyst used is 0.01 to 0.1 moles per 1 mole in Chemical Formula 5, 1 mole can

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제조방법에서 사용되는 용매는 상기 본 발명의 성분들을 용해할 수 있는 것이라면 특별히 제한하지 않지만, 1,4-다이옥산(1,4-dioxane), 다이클로로메탄(DCM), 다이클로로에탄(DCE), 톨루엔(Toluene), 아세토나이트릴(MeCN), 나이트로메탄(nitromethan), 테트라하이드로퓨란(THF), N,N-다이메틸포름아마이드(DMF), N,N-다이메틸아세트아마이드(DMA) 및 클로로벤젠(CB)를 사용하는 것이 바람직하며, N,N-다이메틸포름아마이드(DMF) 또는 N,N-다이메틸아세트아마이드(DMA)을 용매로 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 반응시간은 반응물질, 용매의 종류 및 용매의 양에 따라 달라질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the solvent used in the preparation method is not particularly limited as long as it can dissolve the components of the present invention, but 1,4-dioxane, dichloromethane (DCM) ), dichloroethane (DCE), toluene (Toluene), acetonitrile (MeCN), nitromethan (nitromethan), tetrahydrofuran (THF), N,N-dimethylformamide (DMF), N,N -It is preferable to use dimethylacetamide (DMA) and chlorobenzene (CB), and it is preferable to use N,N-dimethylformamide (DMF) or N,N-dimethylacetamide (DMA) as a solvent. more preferably. The reaction time may vary depending on the reactant, the type of the solvent, and the amount of the solvent.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 반응 온도는 25℃내지 150℃인 것이 바람직하며, 50℃ 내지 120℃인 것이 더욱 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, the reaction temperature is preferably 25 °C to 150 °C, more preferably 50 °C to 120 °C.

이하, 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명의 고체 추진제 바인더용 프리폴리머 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니며 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, the prepolymer for a solid propellant binder of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples. However, the following Examples and Comparative Examples are merely references for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto and may be implemented in various forms.

[제조예 1] 양 말단에 에티닐기를 가지는 모노머 A의 제조[Preparation Example 1] Preparation of monomer A having ethynyl groups at both terminals

Figure 112020115717660-pat00013
Figure 112020115717660-pat00013

97% Nitric acid(64.26g, 1.02mol)과 98% sulfuric acid(7.32g, 0.07mol)를 2-neck flask에 넣은 후 0℃ 하에서 교반하며 cooling 시킨다. 산에 imidazolidinone(20.90g, 0.25 mol)을 0℃로 유지하며 portion wise 시킨다. 1 시간 동안 0℃에서 교반한 후, 2 시간 동안 상온에서 교반한다. 차가운 증류수로 반응을 종결시킨 후 감압 여과하여 흰색 고체인 1,3-dinitroimidazolidin-2-one을 얻었다(10.50g, 58%). 얻은 흰색 고체를 끓는 증류수(1L)에 첨가한다. Gas가 생기지 않을 때까지 끓인 후 flask를 상온에 올려 식힌 다음 0℃에서 재결정시킨다. 재결정 한 고체를 한 번 더 감압여과 하여 흰색고체인 N,N'-(ethane-1,2-diyl)dinitramide(21g, 60%)를 얻었다. N,N'-(ethane-1,2-diyl)dinitramide (10.00g, 0.06mol)과 paraformaldehyde(4g, 0.13mol)을 dioxane(150mL)에 첨가한 후 교반하였다. 이후 유리관을 통하여 dry HCl gas를 반응물이 있는 dioxane 용액 속에 bubbling 시키며 주입하였다. 2 시간 후에 용액 내의 색깔이 투명해지면 1 시간 간격으로 1H NMR을 통하여 peak의 변화를 확인하였다(produdct 1H-NMR(400MHz, DMSO-d6) δ5.89(s,4H), 4.15(s,4H),13C-NMR(100MHz, DMSO-d6) δ60.3, 48.1).97% nitric acid (64.26g, 1.02mol) and 98% sulfuric acid (7.32g, 0.07mol) were put in a 2-neck flask and cooled under 0℃ stirring. Imidazolidinone (20.90g, 0.25 mol) in acid is maintained at 0°C and portion wise. After stirring at 0° C. for 1 hour, the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. After completion of the reaction with cold distilled water, it was filtered under reduced pressure to obtain 1,3-dinitroimidazolidin-2-one as a white solid (10.50 g, 58%). The obtained white solid is added to boiling distilled water (1 L). After boiling until no gas is generated, the flask is brought to room temperature to cool, and then recrystallized at 0℃. The recrystallized solid was filtered under reduced pressure once more to obtain N,N'-(ethane-1,2-diyl)dinitramide (21 g, 60%) as a white solid. N,N'-(ethane-1,2-diyl)dinitramide (10.00 g, 0.06 mol) and paraformaldehyde (4 g, 0.13 mol) were added to dioxane (150 mL) and stirred. Then, dry HCl gas was injected through the glass tube while bubbling into the dioxane solution with the reactant. When the color in the solution became transparent after 2 hours, the change in the peak was confirmed through 1 H NMR at 1 hour intervals (produdct 1 H-NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ) δ5.89(s, 4H), 4.15(s) , 4H), 13 C-NMR (100 MHz, DMSO-d 6 ) δ 60.3, 48.1).

완벽하게 peak의 위치가 product의 peak로 변하게 되면 dioxane을 감압 증류하여 반응을 종결시킨다. 남아있는 반응물이 불투명한 색의 oil이 되면 CHCl3에 용해시켜 0℃에서 재결정한 후에 감압 여과하여 흰색 고체인 1,6-dichloro-2,5-dinitrazahexane(9.41g, 63.5%)를 얻었다.When the position of the peak is completely changed to the peak of the product, dioxane is distilled under reduced pressure to terminate the reaction. When the remaining reactant becomes an opaque colored oil, it is dissolved in CHCl 3 , recrystallized at 0° C., and filtered under reduced pressure to obtain 1,6-dichloro-2,5-dinitrazahexane (9.41 g, 63.5%) as a white solid.

이후 1,6-dichloro-2,5-dinitrazahexane(26.00g, 0.11mol)과 propargyl alcohol(53.46g, 0.95mol)을 넣고 Ar 기체 하에서 7 시간동안 상온에서 교반한다. 반응물을 그대로 5℃ 이하에서 14 시간동안 보관하여 재결정시킨 후에 감압 여과하여 흰색고체인 모노머 A(20g, 68%)를 얻었다(product 1H-NMR(400MHz, DMSO-d6) δ5.21(s,4H), 4.27(d,J=4.0Hz,4H), 4.08(s,4H), 3.53(t,=4.0Hz,2H),13C-NMR(100MHz, DMSO-d6) δ79.2, 78.5, 77.3, 56.3, 47.8).After that, 1,6-dichloro-2,5-dinitrazahexane (26.00 g, 0.11 mol) and propargyl alcohol (53.46 g, 0.95 mol) were added and stirred at room temperature for 7 hours under Ar gas. The reaction product was stored at 5° C. or lower for 14 hours and recrystallized, followed by filtration under reduced pressure to obtain a white solid monomer A (20 g, 68%) (product 1 H-NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ) δ5.21(s) ,4H), 4.27(d,J=4.0Hz,4H), 4.08(s,4H), 3.53(t,=4.0Hz,2H), 13 C-NMR (100MHz, DMSO-d 6 ) δ79.2, 78.5, 77.3, 56.3, 47.8).

[제조예 2] 양 말단에 아자이드기를 가지는 모노머 B의 제조[Preparation Example 2] Preparation of monomer B having azide groups at both ends

Figure 112020115717660-pat00014
Figure 112020115717660-pat00014

Bis(2-bromoethyl)ether(46.38g, 0.20mol)과 sodium azide(39.00g, 0.60mol)을 DMF (500mL)에 녹인 후 60℃ 하에서 28 시간 반응 시킨다. 증류수를 넣어 반응을 종결시킨 후 diethyl ether를 사용하여 유기 층으로 3회 추출하였다. MgSO4를 사용하여 유기 층을 dry한 후 감압 증류하였다. 남은 반응물은 실리카겔 컬럼 (hexane/EtOAc=5/1)으로 분리하여 무색의 액체인 모노머 B(32.05g, 99%)를 얻었다(product 1H-NMR(400MHz, CDCl3) δ3.70(t,J=8.0Hz,4H), 3.42(d,J=4.0Hz,4H), 4.08(s,4H), 3.53(t,=4.0Hz,2H), 13C-NMR(100MHz, CDCl3) δ69.9, 50.6).Bis(2-bromoethyl)ether (46.38g, 0.20mol) and sodium azide (39.00g, 0.60mol) were dissolved in DMF (500mL) and reacted at 60℃ for 28 hours. After the reaction was terminated by adding distilled water, the organic layer was extracted three times using diethyl ether. The organic layer was dried using MgSO 4 and distilled under reduced pressure. The remaining reactant was separated by a silica gel column (hexane/EtOAc=5/1) to obtain a colorless liquid, monomer B (32.05 g, 99%) (product 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ3.70 (t, J=8.0Hz,4H), 3.42(d,J=4.0Hz,4H), 4.08(s,4H), 3.53(t,=4.0Hz,2H), 13 C-NMR (100MHz, CDCl 3 ) δ69. 9, 50.6).

[제조예 3] 양 말단에 아자이드기와 하이드록시기를 가지는 모노머 C의 제조[Preparation Example 3] Preparation of monomer C having an azide group and a hydroxyl group at both ends

Figure 112020115717660-pat00015
Figure 112020115717660-pat00015

(2-Chloroethyloxy)ethanol(10.00g, 0.08mol)과 sodium azide(10.44g, 0.16mol)을 증류수(80mL)에 녹인 후 90℃ 에서 18 시간 반응 시킨다. 증류수를 넣어 반응을 종결시킨 후 CH2Cl2를 사용하여 유기 층으로 3회 추출하였다. MgSO4를 사용하여 유기 층을 dry한 후 감압 증류하여 무색의 액체인 모노머 C(10g, 99%)를 얻었다(product 1H-NMR(400MHz, CDCl3) δ3.69-3.60(m,4H), 3.56-3.51(m,2H), 3.35(t,J=4.0Hz,2H), 2.89(t,J=4.0Hz,2H), 13C-NMR(100MHz, CDCl3) δ72.7, 69.6, 61.3, 50.4).(2-Chloroethyloxy)ethanol (10.00g, 0.08mol) and sodium azide (10.44g, 0.16mol) are dissolved in distilled water (80mL) and reacted at 90℃ for 18 hours. After the reaction was terminated by adding distilled water, the organic layer was extracted three times using CH 2 Cl 2 . The organic layer was dried using MgSO 4 and distilled under reduced pressure to obtain a colorless liquid, monomer C (10 g, 99%) (product 1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ3.69-3.60 (m, 4H) , 3.56-3.51(m,2H), 3.35(t,J=4.0Hz,2H), 2.89(t,J=4.0Hz,2H), 13 C-NMR(100MHz, CDCl 3 ) δ72.7, 69.6, 61.3, 50.4).

[실시예 1] 양 말단에 하이드록시기를 가지는 프리폴리머 1의 제조[Example 1] Preparation of prepolymer 1 having hydroxyl groups at both ends

Figure 112020115717660-pat00016
Figure 112020115717660-pat00016

Figure 112020115717660-pat00017
Figure 112020115717660-pat00017

상기의 트리아졸 계열 prepolymer 합성 반응은 양쪽 말단에 에티닐(ethynyl) 작용기를 가지는 prepolymer를 합성하는 반응과, 말단의 에티닐(ethynyl) 작용기를 하이드록시기(-OH)로 바꿔주는 반응으로 총 2 step에 걸쳐서 진행되었다. 양쪽 말단에 에티닐(ethynyl) 작용기를 가지는 prepolymer(AEE-PGDNH)를 합성하는 1st step은 제조예 1에서 합성된 모노머 A 를 제조예 2에서 합성된 모노머 B와 함께 CuI를 촉매로 하여 50°C DMF 용매 하에서 12 시간 동안 진행되었다. 이후 말단의 에티닐(ethynyl) 작용기를 하이드록시기(-OH)로 바꿔주는 2nd step은 1st step에서 합성한 반응물에 제조예 3에서 합성된 모노머 C를 과량 투입하여 50℃ DMF 용매 하에서 6 시간 동안 진행되었다. 2nd step까지 진행된 반응물은 methanol에 침전시켜 정제를 진행하였고, 진공 오븐을 사용하여 60℃에서 12 시간 동안 건조시켜 말단에 하이드록시기를 가지는 프리폴리머 1(PGDNH-AEE-OH)을 합성하였다. The above triazole-based prepolymer synthesis reaction is a reaction for synthesizing a prepolymer having ethynyl functional groups at both ends and a reaction for changing an ethynyl functional group at the terminal to a hydroxyl group (-OH). progressed through steps. The 1st step of synthesizing a prepolymer (AEE-PGDNH) having ethynyl functional groups at both ends is at 50 °C using the monomer A synthesized in Preparation Example 1 and CuI as a catalyst together with the monomer B synthesized in Preparation Example 2 It was carried out for 12 hours under DMF solvent. After that, in the 2nd step of changing the terminal ethynyl functional group to a hydroxyl group (-OH), an excess of the monomer C synthesized in Preparation Example 3 was added to the reactant synthesized in the 1st step, and at 50° C. under a DMF solvent for 6 hours. proceeded The reaction product proceeded to the 2nd step was purified by precipitation in methanol, and dried at 60° C. for 12 hours using a vacuum oven to synthesize prepolymer 1 (PGDNH-AEE-OH) having a hydroxyl group at the end.

합성 시에 모노머 A와 모노머 B의 비율을 달리하여, 합성하는 프리폴리머의 분자량을 조절하였으며, 합성에 사용한 모노머 A 및 모노머 B의 비율에 따른 프리폴리머의 분자량 및 분자량 분포 결과를 표 1에 나타내었다.The molecular weight of the synthesized prepolymer was controlled by varying the ratio of the monomer A and the monomer B during the synthesis, and the molecular weight and molecular weight distribution results of the prepolymer according to the ratio of the monomer A and the monomer B used for the synthesis are shown in Table 1.


프리폴리머 prepolymer
[A] : [B] : [Cat.][A] : [B] : [Cat.] MM nn PDIPDI

PGDNH-AEE-OH-1

PGDNH-AEE-OH-1
1 : 0.55 : 0.061: 0.55: 0.06 23002300 1.21.2

PGDNH-AEE-OH-2

PGDNH-AEE-OH-2
1 : 0.70 : 0.061: 0.70: 0.06 30003000 1.21.2

PGDNH-AEE-OH-3

PGDNH-AEE-OH-3
1 : 0.78 : 0.061: 0.78: 0.06 40004000 1.51.5

도 1은 실시예 1의 양 말단에 에티닐기를 가지는 AEE-PGDNH의 1H-NMR 측정 결과이고, 도 2는 실시예 1의 양 말단에 하이드록시기를 가지는 프리폴리머 1(PGDNH-AEE-OH)의 1H-NMR 측정 결과이다.1 is a 1 H-NMR measurement result of AEE-PGDNH having ethynyl groups at both ends of Example 1, and FIG. 2 is a prepolymer 1 (PGDNH-AEE-OH) having hydroxyl groups at both ends of Example 1. 1 This is the result of H-NMR measurement.

도 1을 참조하면, 실시예 1의 1st step을 통해 합성된 AEE_PGDNH의 말단인 에티닐기(-C≡C)는 3.55ppm에서 peak을 나타내며, 5.26, 4.67 ppm에서의 peak을 통해 니트라민기(-N-NO2)가 존재함을 확인할 수 있다. 또한, 7.99 ppm에서의 peak를 통해 click reaction을 통해 형성된 트리아졸 링이 존재함을 확인할 수 있고, 4.14 ppm에서의 peak을 통해 폴리 에테르 형태로 중합된 폴리머 골격을 확인할 수 있다. 1H-NMR측정 결과, 양 말단이 에티닐기로 이루어진 트리아졸 링과 폴리 에테르 형태의 폴리머 골격을 가지는 저분자량 프리폴리머(AEE-PGDNH)가 합성되었음을 알 수 있다. Referring to FIG. 1, the ethynyl group (-C≡C), which is the terminal of AEE_PGDNH synthesized through the 1st step of Example 1, shows a peak at 3.55 ppm, and a nitramine group (-N through the peaks at 5.26 and 4.67 ppm). -NO 2 ) can be confirmed to exist. In addition, it can be confirmed that the triazole ring formed through the click reaction exists through the peak at 7.99 ppm, and the polymer backbone polymerized in the form of polyether can be confirmed through the peak at 4.14 ppm. As a result of 1 H-NMR measurement, it can be seen that a low molecular weight prepolymer (AEE-PGDNH) having a triazole ring composed of ethynyl groups at both ends and a polymer backbone in the form of polyether was synthesized.

AEE_PGDNH : 1H-NMR(500MHz, DMSO-d6); δ7.99, 5.26, 4.67, 4.53, 4.30, 4.14, 3.82, 3.55.AEE_PGDNH: 1 H-NMR (500 MHz, DMSO-d 6 ); δ7.99, 5.26, 4.67, 4.53, 4.30, 4.14, 3.82, 3.55.

도 2를 참조하면, 실시예 1의 2nd step을 통해 합성된 프리폴리머 1(PGDNH_AEE-OH)의 말단의 하이드록시기(-OH)가 4.53ppm에서 peak을 나타내고 5.26, 4.67 ppm에서의 peak을 통해 니트라민기(-N-NO2)가 존재함을 확인할 수 있다. 또한, 7.99 ppm에서 peak를 통해 click reaction을 통해 형성된 트리아졸 링이 존재함을 확인할 수 있고, 4.11 ppm에서의 peak을 통해 폴리 에테르 형태로 중합된 폴리머 골격을 확인할 수 있다. 1H-NMR측정 결과, 양 말단이 에티닐기로 이루어진 트리아졸 링과 폴리 에테르 형태의 폴리머 골격을 가지는 저분자량 프리폴리머가 합성되었음을 알 수 있다.Referring to Figure 2, the 2nd of Example 1 The hydroxyl group (-OH) at the end of the prepolymer 1 (PGDNH_AEE-OH) synthesized through the step shows a peak at 4.53 ppm, and a nitramine group (-N-NO 2 ) exists through the peaks at 5.26 and 4.67 ppm. can confirm. In addition, it can be confirmed that the triazole ring formed through the click reaction is present through the peak at 7.99 ppm, and the polymer skeleton polymerized in the form of polyether can be confirmed through the peak at 4.11 ppm. As a result of 1 H-NMR measurement, it can be seen that a low molecular weight prepolymer having a triazole ring composed of ethynyl groups at both ends and a polymer backbone in the form of polyether was synthesized.

프리폴리머 1(PGDNH-AEE-OH) : 1H-NMR(500MHz, DMSO-d6); δ7.99, 5.26, 4.67, 4.53, 4.11, 3.85, 3.82, 3.47, 3.43.Prepolymer 1 (PGDNH-AEE-OH): 1 H-NMR (500 MHz, DMSO-d 6 ); δ7.99, 5.26, 4.67, 4.53, 4.11, 3.85, 3.82, 3.47, 3.43.

도 3는 실시예 1의 양 말단에 하이드록시기를 가지는 프리폴리머 1(PGDNH-AEE-OH)의 FT-IR 측정 결과이다.3 is an FT-IR measurement result of prepolymer 1 (PGDNH-AEE-OH) having hydroxyl groups at both ends of Example 1.

도 3는 참조하면, 프리폴리머 말단의 수산화기(-OH)에 의하여 3200~3500cm-1에서 broad한 peak이 나타나고 트리아졸 링의 주요 작용기는 각각 1350 cm-1, 1600~1650cm-1, 3100~3200cm-1부근에서, 이산화질소기(-NO2)는 1290~1360 cm-1, 1475~1550cm-1에서 peak가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 고분자 사슬 내에 니트라민기가 존재하며, 말단이 수산화기(-OH)로 이루어진 프리폴리머 1을 합성하였음을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, a broad peak appears at 3200-3500 cm -1 due to the hydroxyl group (-OH) at the end of the prepolymer, and the main functional groups of the triazole ring are 1350 cm -1 , 1600-1650 cm -1 , 3100-3200 cm -1 , respectively . In the vicinity of 1 , it can be seen that the nitrogen dioxide group (-NO 2 ) peaks at 1290 to 1360 cm -1 and 1475 to 1550 cm -1 . Through this, it can be seen that a nitramine group exists in the polymer chain and prepolymer 1 having a hydroxyl group (-OH) at the end was synthesized.

[실시예 2] 양 말단에 아자이드기를 가지는 프리폴리머 2의 제조[Example 2] Preparation of prepolymer 2 having azide groups at both ends

Figure 112020115717660-pat00018
Figure 112020115717660-pat00018

양 말단에 아자이드기(-N3)말단을 가지는 플리폴리머 2(PGDNH-AEE-N3)의 합성은 양쪽 말단에 에티닐(ethynyl) 작용기를 가지는 모노머 A를, 양쪽 말단에 아자이드 작용기를 가지는 모노머 B와 함께 CuI를 촉매로 하여 50℃ DMF 용매 하에서 12 시간 동안 진행되었다. 반응물은 acetonitrile에 침전시켜 정제를 진행하였고, 진공 오븐을 사용하여 60℃에서 12 시간 동안 건조시켜 말단에 아자이드(-N3)기를 가지는 프리폴리머 2(PGDNH-AEE-N3)를 합성하였다.Synthesis of prepolymer 2 (PGDNH-AEE-N 3 ) having azide group (-N 3 ) ends at both ends is a monomer A having ethynyl functional groups at both ends, and an azide functional group at both ends Eggplant was run for 12 hours under a DMF solvent at 50°C using CuI as a catalyst together with monomer B. The reaction product was purified by precipitation in acetonitrile, and dried at 60° C. for 12 hours using a vacuum oven to synthesize a prepolymer 2 (PGDNH-AEE-N 3 ) having an azide (-N 3 ) group at the end.

합성 시에 모노머 A와 모노머 B의 비율을 달리하여 합성하는 프리폴리머 2의 분자량을 조절하였으며, 합성에 사용한 모노머 A 및 모노머 B의 비율에 따른 프리폴리머 2의 분자량 및 분자량 분포 결과는 표 2에 나타내었다.The molecular weight of the synthesized prepolymer 2 was adjusted by varying the ratio of the monomer A and the monomer B during the synthesis, and the molecular weight and molecular weight distribution results of the prepolymer 2 according to the ratio of the monomer A and the monomer B used for the synthesis are shown in Table 2.


프리폴리머prepolymer
[A] : [B] : [Cat.][A] : [B] : [Cat.] MM nn PDIPDI

PGDNH-AEE-N3-1

PGDNH-AEE-N 3 -1
1 : 1.50 : 0.061:1.50: 0.06 19001900 1.21.2

PGDNH-AEE-N3-2

PGDNH-AEE-N 3 -2
1 : 1.33 : 0.061:1.33: 0.06 29502950 1.21.2

PGDNH-AEE-N3-3

PGDNH-AEE-N 3 -3
1 : 1.22 : 0.061:1.22:0.06 39003900 1.51.5

도 4는 실시예 2에서 제조된 양쪽 말단에 아자이드기를 가지는 프리폴리머 2(PGDNH-AEE-N3)의 1H-NMR 측정 결과이다.4 is a 1 H-NMR measurement result of the prepolymer 2 (PGDNH-AEE-N 3 ) having azide groups at both ends prepared in Example 2.

도 4를 참조하면, 합성된 프리폴리머 2(PGDNH-AEE-N3)의 말단인 아자이드기와 연결된 탄소는 3.36ppm에서 peak을 나타내고 5.26, 4.67 ppm에서의 peak을 통해 니트라민기(-N-NO2)가 존재함을 확인할 수 있다. 또한, 7.99ppm에서 peak를 통해 click reaction을 통해 형성된 트리아졸 링이 존재함을 확인할 수 있고, 4.11ppm에서의 peak을 통해 폴리 에테르 형태로 중합된 폴리머 골격을 확인할 수 있다. 1H-NMR측정 결과, 양 말단이 아자이드기로 이루어진 트리아졸 링과 폴리 에테르 형태의 폴리머 골격을 가지는 저분자량 프리폴리머 2가 합성되었음을 알 수 있다.4, the carbon linked to the azide group at the end of the synthesized prepolymer 2 (PGDNH-AEE-N 3 ) shows a peak at 3.36 ppm and a nitramine group (-N-NO 2 through the peaks at 5.26 and 4.67 ppm) ) can be verified. In addition, it can be confirmed that the triazole ring formed through the click reaction is present through the peak at 7.99 ppm, and the polymer skeleton polymerized in the form of polyether can be confirmed through the peak at 4.11 ppm. As a result of 1 H-NMR measurement, it can be seen that low molecular weight prepolymer 2 having a triazole ring composed of azide groups at both ends and a polymer backbone in the form of polyether was synthesized.

프리폴리머 2(PGDNH-AEE-N3):1HNMR(500MHz, DMSO-d6); δ7.99, 5.26, 4.67, 4.53, 4.11, 3.85, 3.56, 3.36.Prepolymer 2 (PGDNH-AEE-N 3 ): 1 HNMR (500 MHz, DMSO-d 6 ); δ7.99, 5.26, 4.67, 4.53, 4.11, 3.85, 3.56, 3.36.

도 5는, 실시예 2에서 제조된 양쪽 말단에 아자이드기를 가지는 프리폴리머 2(PGDNH-AEE-N3)의 FT-IR 측정 결과이다.5 is an FT-IR measurement result of the prepolymer 2 (PGDNH-AEE-N 3 ) having azide groups at both ends prepared in Example 2.

도 5를 참조하면, 프리폴리머 2의 말단인 아자이드기(-N3)에 의하여 2200~2300cm-1에서 peak이 나타나고 트리아졸 링의 주요 작용기는 각각 1350cm-1, 1600~1650cm-1, 3100~3200cm-1부근에서, 이산화질소기(-NO2)는 1290~1360cm-1, 1475~1550cm-1에서 peak가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 고분자 사슬 내에 니트라민기가 존재하며, 말단이 아지드기(-N3)로 이루어진 프리폴리머 2를 합성하였음을 알 수 있다.5, the peak appears at 2200-2300 cm -1 by the azide group (-N 3 ), which is the terminal of prepolymer 2, and the main functional groups of the triazole ring are 1350 cm -1 , 1600-1650 cm -1 , 3100- In the vicinity of 3200 cm -1 , it can be seen that the nitrogen dioxide group (-NO 2 ) peaks at 1290 to 1360 cm -1 and 1475 to 1550 cm -1 . Through this, it can be seen that a nitramine group exists in the polymer chain, and prepolymer 2 having an azide group (-N 3 ) at the end was synthesized.

[실험예 1] 열적 특성 측정[Experimental Example 1] Measurement of thermal properties

시차 주사 열량계(Instrumnet DSC Q20 V24.11 Build 124)로 질소 가스 하에서 10℃/min으로 -80℃내지 100℃ 온도범위에서 프리폴리머 1 및 2의 열적 특성을 측정했다.The thermal properties of prepolymers 1 and 2 were measured with a differential scanning calorimeter (Instrumnet DSC Q20 V24.11 Build 124) at a temperature range of -80°C to 100°C under nitrogen gas at 10°C/min.

또한 상기 실시예 1(프리폴리머 1) 및 2(프리폴리머 2)와의 비교 평가를 위해, 시중에 판매되는 아디프산과 디에틸렌글리콜로 합성된 폴리에스테르 계열의 프리폴리머(수평균분자량: 2,000)를 준비하였으며 이를 비교예 1로 명명하고, 실험예 1과 동일한 방법으로 열적 특성을 측정했다.In addition, for comparative evaluation with Examples 1 (prepolymer 1) and 2 (prepolymer 2), a polyester-based prepolymer (number average molecular weight: 2,000) synthesized from commercially available adipic acid and diethylene glycol was prepared. It was named Comparative Example 1, and thermal properties were measured in the same manner as in Experimental Example 1.

도 6은 비교예 1의 시차 주사 열량계 열분석도(DSC Thermogram)이다.6 is a differential scanning calorimeter thermal analysis diagram (DSC Thermogram) of Comparative Example 1.

도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따라 합성한 실시예 1의 하이드록시기 말단을 가지는 프리폴리머 1(PGDNH-AEE-OH)의 시차 주사 열량계 열분석도(DSC Thermogram)이다.7 is a differential scanning calorimetry thermogram (DSC Thermogram) of prepolymer 1 (PGDNH-AEE-OH) having a hydroxyl group terminal of Example 1 synthesized according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따라 합성한 실시예 2의 아자이드기 말단을 가지는 프리폴리머 2(PGDNH-AEE-N3)의 시차 주사 열량계 열분석도(DSC Thermogram)이다.8 is a differential scanning calorimetry thermogram (DSC Thermogram) of prepolymer 2 (PGDNH-AEE-N 3 ) having an azide group terminal of Example 2 synthesized according to an embodiment of the present invention.

도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 실시예 1의 하이드록시기 말단을 가지는 프리폴리머 1(PGDNH-AEE-OH)과 실시예 2의 프리폴리머 2(PGDNH-AEE-N3)는 비교예 1 보다 더 높은 유리 전이온도(Tg)를 갖는 것을 확인할 수 있다(비교예 1의 Tg는 -40℃, 프리폴리머 1의 Tg는 -16℃, 프리폴리머 2의 Tg는 9℃).6, 7 and 8 , the prepolymer 1 (PGDNH-AEE-OH) having a hydroxyl group terminal of Example 1 and the prepolymer 2 (PGDNH-AEE-N 3 ) of Example 2 are Comparative Example 1 It can be confirmed that it has a higher glass transition temperature (T g ) (T g of Comparative Example 1 is -40°C, T g of prepolymer 1 is -16°C, and T g of prepolymer 2 is 9°C).

여기서, 비교예 1은 아디프산과 디에틸렌글리콜로 합성된 폴리에스테르 계열의 프리폴리머로서, 실험예 1과의 비교를 통해 트리아졸 골격 구조내에 니트라민 작용기를 가지는 프리폴리머의 구조에 따른 물성 차이를 비교할 수 있다.Here, Comparative Example 1 is a polyester-based prepolymer synthesized with adipic acid and diethylene glycol. Through comparison with Experimental Example 1, the difference in physical properties according to the structure of the prepolymer having a nitramine functional group in the triazole skeleton structure can be compared. there is.

이를 고려해볼 때, 실험예 1의 유리 전이온도(Tg)가 비교예 1의 유리 전이온도(Tg) 보다 높게 나타나는 것은, 프리폴리머의 에너제틱한 니트라민기와 트리아졸 계열의 골격 구조로 인하여 폴리머 사슬의 응집 특성을 나타내는 응집 에너지 밀도(cohesive energy density)가 높기 때문인 것으로 판단된다.Considering this, the reason that the glass transition temperature (T g ) of Experimental Example 1 is higher than the glass transition temperature (T g ) of Comparative Example 1 is due to the skeletal structure of the energetic nitramine group and triazole series of the prepolymer. It is considered that this is because the cohesive energy density indicating the cohesive properties of the chain is high.

또한, 실험예 1은 바인더 제조 조건인 60℃에서 고분자 멜팅에 의한 열 흐름(heat flow)의 변화가 나타나지 않음으로 결정을 형성하지 않는 무정형의 고분자임을 확인할 수 있다.In addition, it can be confirmed that Experimental Example 1 is an amorphous polymer that does not form crystals because there is no change in heat flow due to polymer melting at 60° C., which is a binder manufacturing condition.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by specific matters and limited examples, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above examples, and the field to which the present invention belongs Various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims described below, but also all of the claims and all equivalents or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (10)

하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는, 프리폴리머.
[화학식 1]
Figure 112020115717660-pat00019

상기 화학식 1에서,
T1 T2는 각각 독립적으로 하이드록시 또는 아자이드이고;
R1 내지 R7은 각각 독립적으로 단일결합, (C1-C20)알킬렌 또는 (C2-C20)알케닐렌이고, 상기 R1 내지 R7의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -S-, -NH-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있으며, 상기 R1 내지 R7의 알케닐렌의 =CH-는 N으로 치환될 수 있고;
n은 1 내지 100에서 선택되는 정수이다.
A prepolymer comprising a compound represented by the following formula (1).
[Formula 1]
Figure 112020115717660-pat00019

In Formula 1,
T 1 and each T 2 is independently hydroxy or azide;
R 1 to R 7 are each independently a single bond, (C1-C20)alkylene or (C2-C20)alkenylene, and —CH 2 — of the alkylene of R 1 to R 7 is —O—, —S -, -NH-, -C(=O)- or a combination thereof may be substituted, and =CH- of alkenylene of R 1 to R 7 may be substituted with N;
n is an integer selected from 1 to 100.
제 1항에 있어서,
상기 화학식 1의 R1 내지 R7은 각각 독립적으로 (C1-C10)알킬렌이고, 상기 R1 내지 R7의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있는, 프리폴리머.
The method of claim 1,
In Formula 1, R 1 to R 7 are each independently (C1-C10)alkylene, and -CH 2 - of the alkylene of R 1 to R 7 is -O-, -C(=O)-, or these A prepolymer that may be substituted with a combination of
제 1항에 있어서,
하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는, 프리폴리머.
[화학식 2]
Figure 112020115717660-pat00020

[화학식 3]
Figure 112020115717660-pat00021

상기 화학식 2 및 화학식 3에서,
R2 내지 R6은 각각 독립적으로 단일결합, (C1-C20)알킬렌 또는 (C2-C20)알케닐렌이고, 상기 R2 내지 R6의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -S-, -NH-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있으며, 상기 R2 내지 R6의 알케닐렌의 =CH-는 N으로 치환될 수 있고;
n은 1 내지 100에서 선택되는 정수이다.
The method of claim 1,
A prepolymer represented by Formula 2 or Formula 3 below.
[Formula 2]
Figure 112020115717660-pat00020

[Formula 3]
Figure 112020115717660-pat00021

In Formula 2 and Formula 3,
R 2 to R 6 are each independently a single bond, (C1-C20)alkylene or (C2-C20)alkenylene, and —CH 2 — of the alkylene of R 2 to R 6 is —O—, —S -, -NH-, -C(=O)- or a combination thereof may be substituted, and =CH- of alkenylene of R 2 to R 6 may be substituted with N;
n is an integer selected from 1 to 100.
제 3항에 있어서,
상기 화학식 2 및 화학식 3의 R2 내지 R6은 각각 독립적으로 (C1-C10)알킬렌이고, 상기 R2 내지 R6의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있는, 프리폴리머.
4. The method of claim 3,
In Formulas 2 and 3, R 2 to R 6 are each independently (C1-C10)alkylene, and -CH 2 - of the alkylene of R 2 to R 6 is -O-, -C(=O) - or a prepolymer, which may be substituted with a combination thereof.
제 1항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 프리폴리머의 수평균 분자량은 2000g/mol 내지 4000g/mol인 것인, 프리폴리머.
According to any one of claims 1 to 4 selected from,
The number average molecular weight of the prepolymer will be 2000g/mol to 4000g/mol, the prepolymer.
제 1항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 프리폴리머의 유리전이온도(Tg)는 -20℃ 내지 20℃인 것인, 프리폴리머.
According to any one of claims 1 to 4 selected from,
The glass transition temperature (T g ) of the prepolymer is -20 ℃ to 20 ℃, the prepolymer.
제 1항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
상기 프리폴리머는 무정형인 것인, 프리폴리머.
According to any one of claims 1 to 4 selected from,
The prepolymer is amorphous, the prepolymer.
제 1항 내지 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 프리폴리머를 포함하는 고에너지 고체 추진제용 바인더.A binder for a high energy solid propellant comprising the prepolymer according to any one of claims 1 to 4. 하기 화학식 4로 표시되는 화합물과 하기 화학식 5로 표시되는 화합물의 트리아졸 형성 반응으로 하기 화학식 1로 표시되는 프리폴리머를 제조하는 단계를 포함하는, 하기 화학식 1로 표시되는 프리폴리머의 제조방법.
[화학식 1]
Figure 112020115717660-pat00022

[화학식 4]
Figure 112020115717660-pat00023

[화학식 5]
Figure 112020115717660-pat00024

상기 화학식 1 및 화학식 4 내지 화학식 5에서,
T1, T2, T10 T11은 각각 독립적으로 하이드록시 또는 아자이드이고;
R1 내지 R6, R11 및 R21 내지 R23은 각각 독립적으로 단일결합, (C1-C20)알킬렌 또는 (C2-C20)알케닐렌이고, 상기 R1 내지 R6, R11 및 R21 내지 R23의 알킬렌의 -CH2-는 -O-, -S-, -NH-, -C(=O)- 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있으며, 상기 R1 내지 R7의 알케닐렌의 =CH-는 N으로 치환될 수 있고,
n은 1 내지 100에서 선택되는 정수이다.
A method for preparing a prepolymer represented by the following formula (1), comprising the step of preparing a prepolymer represented by the following formula (1) by a triazole-forming reaction of a compound represented by the following formula (4) and a compound represented by the following formula (5).
[Formula 1]
Figure 112020115717660-pat00022

[Formula 4]
Figure 112020115717660-pat00023

[Formula 5]
Figure 112020115717660-pat00024

In Formula 1 and Formula 4 to Formula 5,
T 1 , T 2 , T 10 and each T 11 is independently hydroxy or azide;
R 1 to R 6 , R 11 and R 21 to R 23 are each independently a single bond, (C1-C20)alkylene or (C2-C20)alkenylene, and R 1 to R 6 , R 11 and R 21 -CH 2 - of alkylene of to R 23 may be substituted with -O-, -S-, -NH-, -C(=O)-, or a combination thereof, and alkenylene of R 1 to R 7 =CH- of may be substituted with N,
n is an integer selected from 1 to 100.
제 9항에 있어서,
상기 화학식 4로 표시되는 화합물과 상기 화학식 5로 표시되는 화합물은 1:0.1 내지 1:10 몰비로 반응시키는 것인, 프리폴리머의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The method for preparing a prepolymer, wherein the compound represented by Formula 4 and the compound represented by Formula 5 are reacted in a molar ratio of 1:0.1 to 1:10.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08500325A (en) * 1991-12-23 1996-01-16 オリン コーポレイション Energetic polymer and method for producing the same
KR20140124911A (en) * 2013-03-05 2014-10-28 국방과학연구소 Solid propellant binder and method of manufacturing the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08500325A (en) * 1991-12-23 1996-01-16 オリン コーポレイション Energetic polymer and method for producing the same
KR20140124911A (en) * 2013-03-05 2014-10-28 국방과학연구소 Solid propellant binder and method of manufacturing the same

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Conference: International Autumn Seminar on Propellants, Explosives and Pyrotechnics *
J. Macromol. Sci. C Polym. Rev. 2003, 43, 505-545.
POLYMERS, VOL.11, P.1966(1-14) *

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