سنتز و بررسي رفتار حرارتي مايعات يوني هايپرگول جديد بر پايه كاتيون ايميدازوليوم و آنيون دي سياناميد

Synthesis and Thermal Behavior of New Hypergolic Imidazolium Cation–Dicyanamid Anion Based Ionic Liquids

پيشرانه هاي دوجزيي هايپرگول تنها متشكل از سوخت و اكسيدكننده بوده كه به محض تماس با يكديگر بدون نياز به منبع احتراق خارجي، مشتعل مي-شوند. چنين فرايند احتراق خودبه‌خودي سبب شده تا موتور، احتراقي بسيار قابل‌اطمينان و با كاربري تكرارپذير داشته باشد. در سال هاي اخير، مايعات يوني با خاصيت هايپرگوليك در تماس با اسيد نيتريك غليظ بسيار مورد توجه قرار گرفته اند. در تحقيق حاضر، دو مايع يوني هايپرگول جديد با كاتيون ايميدازول و آنيون پرانرژي دي سياناميد طراحي و سنتز شده است. ساختار مايعات يوني سنتز شده توسط طيف هاي 1H-NMR و FTIR تاييد شد و رفتار حرارتي آن‌ها توسط آناليز وزن سنجي (TGA) و آناليز گرماسنجي ديفرانسيلي (DSC) بررسي شدند. نتايج آناليز حرارتي نشان‌دهنده پايداري حرارتي خوب (دماي حدودي °C 200 بدون كاهش وزن قابل‌توجه) و منحني تغيير فاز هر دو مايع يوني جديد سنتز شده همخواني خوبي با تغييرات افت وزني در اثر افزايش دما نشان داد. علاوه بر اين، خاصيت هايپرگوليك مايعات يوني سنتز شده توسط آزمون قطره در حضور اسيد نيتريك غليظ بررسي شد كه بر اساس آن، هر دو به محض تماس با سطح اكسيدكننده به صورت خودبه‌خود مشتعل شدند.

A hypergolic bipropellant consist of fuels and oxidizers that can ignite rapidly upon mixing without external ignition devices. This self –ignition technology makes the engine ignition more reliable with the repeated use. Recently, ionic liquids with the dicyanamide anion showing good hypergolic properties when contacted with common oxidizer (such as concentrated nitric acid), have attracted a lot of attentions. In this study, two new hypergolic ionic liquids with imidazole cations and energetic dicyanamide anions have been designed and synthesized. The synthesized ionic liquids was characterized by 1H-NMR and FT-IR, and their thermal properties were investigated by thermal gravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). The results suggested that these ionic liquids have good thermal stability (approximately up to 200 °C without significant weight loss) and phase change curves shown good agreement with the changes in weight loss by increasing temperature. In addition, hypergolic properties of synthesized ionic liquids were investigated by drop test in the presence of concentrated nitric acid following which, they shown spontaneous ignition in contact of oxidizer surface.