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2-Dimetilaminoetilazida

La 2-dimetilaminoetilazida ( DMAZ ) es un combustible líquido para cohetes que se está investigando para su uso como propulsor de naves espaciales para reemplazar a la tóxica y cancerígena monometilhidrazina . [1] Es un miembro de la familia de hipergol no cancerígeno de impulso competitivo (CINCH) que se evaluó como un reemplazo para los propelentes derivados de la hidrazina . [2] [3] También se descubrió que la DMAZ era sensible al impacto, la llama directa, la onda de choque, el calor en espacios confinados y la descarga electrostática. [4]

Formación y reacciones

La DMAZ es una azida orgánica que se prepara haciendo reaccionar el cloruro de la alquilamina correspondiente (en este caso dimetiletilamina ) con azida sódica : [1]

NaN 3 + N(CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 −Cl → NaCl + N(CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 −N 3

Idealmente, la combustión completa de DMAZ produce dióxido de carbono, agua y nitrógeno:

2 (CH 3 ) 2 NCH 2 CH 2 N 3 + 13 O 2 → 8 CO 2 + 10 H 2 O + 4 N 2

Retrasos en el encendido

Durante su investigación para encontrar combustible hipergólico alternativo, un esfuerzo conjunto del Centro de Investigación, Desarrollo e Ingeniería de Aviación y Misiles (AMRDEC), el Laboratorio de Investigación del Ejército de los EE. UU. (ARL) y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) determinó que DMAZ podría competir con Aerozine-50 y es menos tóxico que los combustibles a base de hidracina. [4] [5] Sin embargo, los sistemas de ácido nítrico fumante rojo inhibido por DMAZ (IRFNA) han demostrado retrasos de ignición más largos que los sistemas de monometilhidrazina -IRFNA. En un esfuerzo por abordar este problema, los investigadores sintetizaron los compuestos relacionados 2-azidoetanaminas - 2-azido- N -metiletanamina (MMAZ) y 2-azido- N -ciclopropiletanamina (CPAZ) con la esperanza de mejorar la reactividad del nitrógeno amínico de DMAZ para reducir los retrasos de ignición. MMAZ no es hipergólico, mientras que CPAZ sí lo es . [6]

Según una investigación realizada por el Laboratorio de Investigación del Ejército, el grupo azido en la estructura de energía más baja de DMAZ evitará la transferencia de protones del ácido nítrico al ácido de par solitario de amina, una reacción química que puede estar asociada con un paso limitante de la velocidad en la ignición de DMAZ-IRFNA. [6]

Sin embargo, según un informe de ARL de 2014, no se observó una correlación entre las basicidades de los compuestos y los retrasos en la ignición, lo que indica que la transferencia de protones del ácido nítrico a la amina de DMAZ puede no ser un paso de control de la velocidad en el proceso de ignición de los sistemas DMAZ-IRFNA. [7]

Referencias

  1. ^ ab Mellor, B. (2004). "Una revisión técnica preliminar de DMAZ: un combustible hipergólico de baja toxicidad". Actas de la 2.ª Conferencia internacional sobre propulsores ecológicos para la propulsión espacial . Vol. 557. pág. 22. Código Bibliográfico :2004ESASP.557E..22M.
  2. ^ "Army Develops New Fuel" (El ejército desarrolla un nuevo combustible). Spacedaily.com. 23 de febrero de 2000. Consultado el 12 de julio de 2014 .
  3. ^ Michael J. McQuaid (abril de 2004). "La estructura de las 2-azidoetanaminas secundarias: un combustible hipergólico frente a un combustible no hipergólico". Centro de Información Técnica de Defensa . Laboratorio de Investigación del Ejército.
  4. ^ ab Xie, Hui; Mu, Xiaogang; Zhang, Yue; Wang, Xuanjun (8 de mayo de 2017). "Progreso de la investigación teórica de DMAZ". Actas de la conferencia AIP . 1839 (1): 020016. Bibcode :2017AIPC.1839b0016X. doi : 10.1063/1.4982381 .
  5. ^ McQuaid, Michael (diciembre de 2003). "Medidas computacionales de la basicidad de la azida de amina y su correlación con los retrasos de ignición hipergólicos". Centro de Información Técnica de Defensa . Laboratorio de Investigación del Ejército.
  6. ^ ab McQuaid, Michael (septiembre de 2002). "Caracterización computacional de 2-azidocicloalcanaminas: variaciones nocionales en el hipergol 2-azido-N,N-dimetiletanamina (DMAZ)". Centro de Información Técnica de Defensa . Laboratorio de Investigación del Ejército.
  7. ^ Chen, Chiung-Chu; McQuaid, Michael (enero de 2014). "Un estudio termoquímico basado en la cinética de los retrasos de ignición para sistemas de ácido nítrico fumante rojo 2-azidoetanamina: 2-azido-N-metiletanamina (MMAZ) frente a 2-azido-N,N-dimetiletanamina (DMAZ)". Centro de Información Técnica de Defensa . Laboratorio de Investigación del Ejército.