Os altos explosivos são ferramentas usadas em diferentes áreas de pesquisa e são componentes críticos em armas convencionais e nucleares. Para se obter mais energia em menor volume, iniciou-se o desenvolvimento dos explosivos plásticos (PBX). Os PBXs foram desenvolvidos para reduzir a sensibilidade do explosivos, e são amplamente usados em ambas as aplicações, civil e militar, onde alta performance seja requerida. Um método para obtenção de cargas explosivas é a prensagem do explosivo coberto por meio de prensa hidráulica, e representa o mais importante processo para manufatura de cargas explosivas de alto desempenho. Como os armamentos podem ser expostos em ambientes térmicos e mecânicos agressivos, é importante caracterizar os PBXs, de modo a conhecer seu comportamento e propriedades. Portanto, contribuindo para a pesquisa de PBXs, foi desenvolvida nesta Tese uma metodologia para caracterizar e quantificar o teor de polímero em PBX por Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), utilizando-se como técnicas de referência para o método quantitativo, a Cromatografia a Líquido de Alta Performance (HPLC) e a Termogravimetria (TG). A metodologia proposta para a quantificação dos polímeros em PBX usando técnica FT-IR de Reflexão Total Atenuada (ATR) e Universal Reflexão Total Atenuada (UATR) apresentou excelentes resultados, mostrando-se mais rápida que as metodologias usuais e eliminando a desvantagem da geração de resíduos químicos. Tendo-se ainda a destacar que o desenvolvimento desta metodologia FT-IR, incluindo técnicas de análise de superfície, para quantificar polímeros, constitui uma nova linha de pesquisa em nosso Centro de Pesquisa, a qual já está servindo de base para desenvolvimento de novas metodologias aplicadas no setor aeroespacial.

Os materiais energéticos compósitos têm tempo de vida útil dependente de vários fatores que podem reduzir esta estimativa, tais como temperatura, umidade, e a proximidade de outros produtos químicos. Em função de estes materiais serem utilizados como principal matéria prima para a fabricação de propelentes e explosivos, há uma necessidade de conhecer os processos de decomposição destes explosivos e as principais causas que podem influenciar na segurança, no manuseio e na estocagem por longos períodos sem perder as propriedades, as quais foram desenvolvidas. Com o desenvolvimento e fabricação de explosivos e propelentes pela Divisão de Sistemas de Defesa - ASD torna-se evidente a utilização de metodologias que possam ser utilizadas para validar a vida útil destes artefatos bélicos para a segurança do pessoal e das instalações. Neste trabalho foram utilizadas análises térmicas de Calorimetria Exploratória Diferencial, Termogravimetria, análise de estabilidade química a vácuo, e testes de descarga eletrostática para verificar as condições do explosivo após a maceração e cura, comparando com os testes realizados após o envelhecimento acelerado, conforme os parâmetros cinéticos obtidos pela técnica de DSC e pelos métodos de Ozawa e método de Kissinger. A energia de ativação apresentou um valor aproximado de 200 KJmol-1, com desvio patrão de 1 % para ambos os lotes, após um período de 12 e 7 anos de envelhecimento natural a 25 C e mais 25 semanas de envelhecimento acelerado a 60 C.

Dinitramida de amônio (ADN) é um oxidante utilizado em propelentes de foguetes. Para a obtenção de ADN, foram utilizados, nesse estudo, como materiais de partida, sulfamato de amônio e ácido sulfâmico, em rotas de síntese, com diferentes condições. A proporção de reagentes e os métodos de purificação foram testados, e as amostras resultantes foram analisadas por espectroscopia na região do infravermelho médio (MIR). Para a síntese em que sulfamato de amônio foi utilizado como reagente de partida, as amostras foram, também, analisadas por espectroscopia na região do infravermelho próximo (NIR). Para as amostras cristalizadas, foram realizadas análises por calorimetria exploratória diferencial (DSC), para determinar seu ponto de fusão e valor de entalpia, durante seu processo de decomposição, além da obtenção de sua micrografia por microscopia eletrônica de varredura (SEM). Podem ser destacados, nesse estudo, os seguintes resultados: a) a síntese de ADN, utilizando-se o sulfamato de amônio como material de partida e nitração com HNO3/H2SO4, mostrou-se mais promissora, sendo esse produto obtido, pela primeira vez em nosso país; b) foi necessário o desenvolvimento de metodologia específica, nos laboratórios do IAE, para a obtenção e purificação do ADN sintetizado, constituindo uma contribuição do estudo na área de síntese deste oxidante para propelentes; c) o ADN obtido foi caracterizado, não somente por MIR mas também por NIR, que apresenta um número menor de estudos na literatura; d) as análises DSC e SEM mostraram boa concordância com os dados encontrados na literatura. A possibilidade de interação entre o sistema à base do polímero de azoteto de glicidila e da dinitramida de amônio (GAP/ADN) foi também avaliada, por FT-IR, nas regiões MIR e NIR. O sistema GAP e perclorato de amônio (GAP/AP), com oxidante mais usual, foi analisado por MIR. Maiores alterações espectrométricas foram observadas para o sistema GAP/ADN. Foi observado um alargamento de bandas para ambos os sistemas na região entre 3100-3500 cm-1, sugerindo interações entre os grupos OH do GAP e NH4+ do ADN ou AP. A diminuição da intensidade da banda do grupo N3 do GAP e o aumento de intensidade do nitroílo (NO2+) do ADN também foram notados, sugerindo interação entre esses grupos, no sistema GAP/ADN. Na tentativa de extrair o material usado no microencapsulamento do ADN utilizado como referência, foi feito um tratamento com tolueno. As análises FT-IR UATR/ATR/PAS da superfície do ADN referência mostraram que, basicamente, possa existir um composto orgânico éster e/ou amínico, aromático, heterocíclico e/ou contendo hidroxila.