فهرست مطالب

مواد پر انرژی - سال دهم شماره 4 (پیاپی 28، زمستان 1394)

فصلنامه مواد پر انرژی
سال دهم شماره 4 (پیاپی 28، زمستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/12/12
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سجاد دمیری*، سید احسان تقی زاده یوسف آباد، محمدحسین کشاورز، رضا کریمیان صفحات 3-10
    در سنتز ماده منفجره هگزامتیلن تترانیترامین (HMX) به روش بکمن، مورفولوژی ذرات HMX خام تولیدی سوزنی شکل و پلی​مورف آن آلفا (α) است که در مرحله ی جداسازی محصول از سوسپانسیون نهایی، ایجاد یک کیک نفوذناپذیر کرده و منجر به افزایش قابل توجه زمان فرایند فیلتراسیون مواد خام می گردد. از طرفی ذرات α-HMX نسبت به ضربه و اصطکاک حساس تر از β-HMX و غیر ایمن​تر می باشند. عوامل بیان شده سبب افزایش زمان تولید، کاهش ظرفیت تولید و کاهش ایمنی در فرایندهای تولید صنعتی HMX می گردد. در این تحقیق سعی شده است با افزودن میکرو دانه های β-HMX به محلول نیتراسیون سنتز HMX از هگزامین و حد واسط دی نیترو پنتا متیلن تترآمین (DPT)، مسیر تولید ذرات HMX از مورفولوژی سوزنی شکل با پلی​مورف آلفا به ذرات کروی با پلی​مورف بتا (β) کنترل گردد. لذا میکرو ذرات β-HMX در مراحل مختلف سنتز HMX از مواد اولیه هگزامین و DPT به نیتراتور اضافه شد، سپس بازده تولید تعیین شد و مورفولوژی ذرات محصول خام به وسیله طیف​بینی پراش اشعه X((X-ray و میکروسکوپ نوری بررسی گردید. نتایج نهایی حاکی از آن است که این فن جالب می​تواند با کنترل پلی​مورف و ساختار HMX خام از آلفا به بتا، ایمنی فرایند تولید را افزایش و زمان فرایند فیلتراسیون محصول HMX خام را کاهش دهد و شرایط مناسبی برای کریستالیزاسیون مجدد محصول به نوع استاندارد β -HMX ارائه نماید.
    کلیدواژگان: میکرودانه، پلیمورف، HMX، منفجره، DPT، نیتراسیون
  • زهرا منجزی، سعید بابایی*، میلاد سعادت تقرودی صفحات 11-18
    رزین های اپوکسی از جمله مواد پلیمری می باشند که برای تهیه عایق های حرارتی در راکت های با پیشرانه دو پایه استفاده شده اند. در این تحقیق، از روش طراحی آماری تاگوچی برای بررسی و بهینه سازی استحکام خمشی رزین های اپوکسی (پس از پخت) به کار گرفته شده در ساخت عایق های حرارتی استفاده شد. اثر چهار عامل نوع رزین، غلظت رقیق کننده (phr)، نوع عامل پخت و غلظت عامل پخت در سه سطح بر استحکام خمشی نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت و تحلیل واریانسی (ANOVA) نتایج نشان داد که نوع عامل پخت با درصد تاثیر 9/46 دارای بالاترین اثر بر روی استحکام خمشی رزین اپوکسی می باشد. تحلیل های آماری توسط نرم افزار تاگوچی پیش بینی کرد که بهینه ترین شرایط برای دست یابی به بالاترین استحکام خمشی در رزین اپوکسی شامل: رزین اپوکسی 2 (MANA POX 102)، عامل پخت H-35 و غلظت عامل پخت برابر phr57 می باشد. بهترین استحکام خمشی با تحلیل واریانسی داده ها توسط نرم افزار تاگوچی برای این شرایط بهینه غلظت MPa 3/13± 6/96 پیش بینی شد. میانگین نتایج تجربی استحکام خمشی برای نمونه ساخته شده تحت شرایط بهینه نیز با سه بار تکرار برابر با MPa 8/3±3/92 حاصل شد. در نهایت استحکام چسبندگی نمونه بهینه بر سطح پیشرانه دو پایه به وسیله آزمون تعیین چسبندگی بررسی و غلظت میانگین MPa (3=n) 1/0±2/2 به دست آمد.
    کلیدواژگان: پیشرانه دوپایه، رزین اپوکسی، طراحی آماری تاگوچی، استحکام خمشی
  • یونس کریمی کاکاوند، معین گنجی، علی مهذی پور عمرانی*، علی علیزاده صفحات 19-28
    دی بوراید تیتانیوم یک ترکیب مقاوم به سایش است که دارای سختی زیاد، چگالی پایین و رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا در حالت جامد است. در این تحقیق، فرآیند متالورژی پودر انفجاری برای تولید نمونه از پودر دی بوراید تیتانیوم مورد بررسی و امکان سنجی قرار گرفته است. ابتدا حل تحلیلی فرآیند متالورژی پودر انفجاری با محیط واسط آب به منظور تعیین ماده منفجره مناسب برای شکل دهی پودر دی بوراید تیتانیوم انجام گرفت. در بخش تجربی نیز با طراحی چیدمان های مختلف، قطعاتی با این روش تولید گردید. بررسی چگالی و سختی قطعات تولید شده نشان داد که در صورت استفاده از تله اندازه حرکت با ارتفاع مناسب و پودر تیتانیوم در ساختار چیدمان ها می توان موج شوک کششی برگشتی به داخل قالب را کاهش داده و دیسک هایی با چگالی نسبی 98% و سختی 2600 ویکرز تولید نمود. همچنین بررسی ریزساختار قطعات تولید شده با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که اتصال بین ذرات پودر به خوبی برقرار شده و نمونه ها فاقد هرگونه ترک می باشند.
    کلیدواژگان: متالورژی پودر انفجاری، موج شوک، پودر دی بوراید تیتانیوم
  • یدالله بیات*، مهوش مصاحبی محمدی صفحات 29-36
    گلیسیدیل نیترات یک ترکیب پرانرژی ارزشمند از خانواده اکسیران هاست که به عنوان مونومر برای سنتز بایندر پرانرژی پلی گلیسیدیل نیترات مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله تاثیری که کاتالیست های مختلف بر روی سنتز تک ظرفی گلیسیدیل نیترات از اپی کلروهیدرین می گذارند بررسی شده است. هدف عمده در این تحقیق دستیابی به یک کاتالیست موثر برای بهبود راندمان با استفاده از ماده اولیه ارزان و در دسترس در کنار به کارگیری یک روش ساده، ایمن و قابل عملیاتی شدن برای سنتز گلیسیدیل نیترات می باشد. برای این منظور کاتالیستهای مختلفی در کنار نیتریک اسید رقیق به کار گرفته شده که نهایتا راندمان واکنش توسط نانو کاتالیست Fe3O4 تا 72 % بهبود یافت که در مقایسه با عدم حضور این کاتالیست راندمان در حدود 12 % افرایش داده شد. در این روش ابتدا اپی کلروهیدرین نیتره شده و سپس توسط سود حلقه بسته می شود. در نهایت ساختار ترکیب سنتز شده توسط طیف سنجی IR و HNMR شناسایی گردید.
    کلیدواژگان: گلیسیدیل نیترات، نیتراسیون، کاتالیست، اپی کلروهیدرین، پرانرژی، پلی گلیسیدیل نیترات
  • عاطفه درویش شاهمرادی *، علیرضا زارعی، حکیمه زارع صفحات 37-46
    آشکارسازی سریع و آسان مواد منفجره مانند 2، 4، 6- تری نیترو تولوئن (TNT)، به منظور جلوگیری از حملات تروریستی و آلودگی خاک ها و آب های زیرزمینی بسیار حائز اهمیت است. به دلیل ویژگی های منحصربه فرد نقاط کوانتومی، حسگرهای فلوئورسانس مبتنی بر نقاط کوانتومی برای تشخیص TNT بسیار موردتوجه قرار گرفته است. در این مقاله برای اولین بار، روش جدیدی با استفاده از نقاط کوانتومی کادمیم تلوراید پوشش داده شده با تیوگلیکولیک اسید برای حسگری TNT ارائه شده است. نقاط کوانتومی کادمیم تلوراید در فاز آبی و باکیفیت بالا با اندازه ذرات nm 8/2 به عنوان پروب فلوئورسانس برای تشخیص TNT ساخته شد و رفتار خاموشی آن ها در حضور TNT در گستره خطی μM 300-6/0 با حد تشخیص μM 037/0بررسی شد. ثابت خاموشی بر اساس رابطه اشترن- ولمر، مقدار M-11293 محاسبه شد. همچنین انحراف استاندارد نسبی (RSD) برای پنج اندازه گیری مکرر در غلظت μM 140 از TNT، مقدار 3/3% تخمین زده شد. درصد خاموشی فلوئورسانس نقاط کوانتومی کادمیم تلوراید در حضور Mμ 140 از TNT، 2،4DNT و 2NT به ترتیب 16%، 7% و 4% به دست آمد. بنابراین نقاط کوانتومی کادمیم تلوراید پوشش داده شده با تیوگلیکولیک اسید به عنوان نانو مواد عالی برای تشخیص TNT هستند.
    کلیدواژگان: نقاط کوانتومی، فلوئورسانس، آشکارسازی، 2، 4، 6، تری نیترو تولوئن (TNT)
  • محمد کوزه گران، حسین خدارحمی *، رضا کسایی، علی خیرآبادی، احسان باصری صفحات 47-54
    پرتابه های شکل یافته چندگانه میدان اثر بیشتری نسبت به انواع تکی آن دارند. یکی از مسائلی که مهندسان در طراحی چنین پرتابه هایی با آن روبرو هستند محاسبه و تخمین رفتار شکل گیری همزمان چند پرتابه است. با توجه به پیچیدگی تحلیل مسائل انفجار مواد منفجره، انتشار موج شوک، تغییر فرم آستر در هنگام شکل گیری پرتابه و نفوذ آن در هدف، شبیه سازی عددی می تواند نقش تعیین کننده ای در طراحی پرتابه های شکل یافته چندگانه داشته باشد. در این مطالعه مراحل شکل گیری و نفوذ پرتابه اصلی و ترکش های محیطی با استفاده از کد اجزاء محدود «ال اس داینا» برای یک آستری مرکزی و شانزده آستری محیطی مورد بررسی قرار گرفته است. بعلاوه با ساخت نمونه و آزمون میدانی عملکرد این نوع سرجنگی بروش تجربی مورد ارزیابی قرار گرفته است. یافته های تجربی نفوذ حدود پنج سانتیمتر برای پرتابه اصلی و حدود یک سانتیمتر برای پرتابه های محیطی را نشان می دهد، که مقایسه نتایج به دست آمده از شبیه سازی تطابق خوبی با یافته های تجربی دارد. میزان انحراف محل برخورد پرتابه های محیطی از مرکز حدود 130 سانتیمتر است که بیانگر حداکثر 5 درصد اختلاف بین نتایج حل عددی و تجربی است.
    کلیدواژگان: پرتابه چندگانه، سرجنگی نافذ، ترکش زایی و شبیه سازی
  • کاظم براتی *، کیوان نصرت زادگان، محمد فردوسی، منوچهر فرزین، رضا ثقفی، سجاد اسدبگی صفحات 55-63
    ترکیب N''،N- بیس (2- هیدروکسی پروپیل) آنیلین (Isonol C100)یک آلکانول آمین است. این ترکیب به عنوان زنجیر افزاینده در پخت پیشرانه های جامد مرکب، پایدارکننده و نرم کننده در پیشرانه های دو پایه و همچنین به عنوان کمک نرم کننده در اتیل سلولز استفاده می شود. Isonol C100 از واکنش پروپیلن اکساید و آنیلین در فشار 7 بار، دمای 125 درجه سلسیوس و در حضور کاتالیزگر لیتیم برومید تولید گردید. پروپیلن اکساید ماده ای اکتیو بوده و در شرایط دمایی و کاتالیزگری متفاوت می تواند به پروپیلن گلایکول و پلی پروپیلن گلایکول تبدیل شده و علاوه بر تولید محصول جانبی و ناخواسته، راندمان واکنش و درصد خلوص محصول نهایی را کاهش دهد. تاثیر پارامترهایی نظیر دما، نحوه افزایش مواد، تزریق گاز ازت و فشار که موثر بر راندمان و خلوص محصول هستند موردبررسی قرار گرفته است. از مزایای این روش می توان به دمای پایین واکنش و عدم استفاده از حلال اشاره کرد. با توجه به اینکه پروپیلن اکساید (PO) دارای دو سایت متفاوت برای حمله آنیلین است، مخلوط واکنش شامل ترکیباتی است که با استفاده از GC/MS تعیین مقدار، توسط ستون کروماتوگرافی، جداسازی و با طیف سنجی های 13C-NMR، 1H-NMRو IR شناسایی شدند.
    کلیدواژگان: آلکانول آمین، سنتز، شناسایی، N، N، بیس(2، هیدروکسی پروپیل) آنیلین، Isonol C100، افزایش دهنده طول زنجیر
|
  • S. Damiri*, S. E. Taghizadeh Yousefabad, M. H. Keshavarz, R. Karimian Pages 3-10
    the synthesis of hexamethylenetetranitramine (HMX) by Bachmann method, the morphology of crude HMX products are needle-like with alpha polymorph. This quality of materials leads to separation of α-HMX from final suspension to be time-consuming and difficult. On the other hands, crude product of α-HMX are the more sensitive and unsafe than β-HMX. Herein, a seeding strategy was developed in the synthesis of HMX by hexamine and 1,5-dinitroendomethylene-1,3,5,7-tetraazacyclooctane (DPT) as raw materials, to control the polymorphism of the crude products from a to b type, and their morphology from needle-like to spherical shape. Therefore, the microparticles of β-HMX, as micro-seeds, were added to the nitrator in the various steps of production process from hexamine and DPT reactants, then the yield of process was determined and morphology of products were characterized using X-ray diffraction spectroscopy (X-ray) and optical microscopy. The results show that this interesting technique can control the polymorphism and structure of crude HMX from a to b type, improving the safety of crude product and its filtration time. Also, micro-seeding provides a useful conditions to the preparation and crystallization of β-HMX.
    Keywords: Micro, Seeding, Polymorph, HMX, Explosive, DPT, Nitration
  • S. Babaee*, Z. Monjezi, M. Saadat Tagharoodi Pages 11-18
    Epoxy resins are the most important polymeric materials used in the preparation of thermal insulator in double base rocket propellants. In this work, Taguchi statistical method was used for the flexural strength investigation of epoxy resins (after curing). The effects of the type of resin, concentration of diluent (phr), type of curing agent and concentration of curing agent were investigated on the flexural strength and data given of ANOVA showed that the type of curing agent with 46.9 percent has the highest influence on the flexural strength of the epoxy insulator. The data given of ANOVA showed that the best flexural strength of 96.6 ± 13.3 MPa was obtained for the optimum conditions of MANA POX-102 as epoxy resin, H-35 as curing agent with 57 phr. In comparison, practical result of flexural strength with three replicate runs was obtained 92.3 ± 3.8 MPa. Finally, adhesion strength for optimal sample on the surface of a double base propellant by Pull-off test with three replicate runs was resulted as 2.2 ± 0.1 (n=3) MPa.
    Keywords: Double base propellant, Epoxy Resin, Taguchi statistical Design, Flexural Strength
  • Y. Karimi Kakavand, M. Ganji, A. Mehdipoor Omrani*, A. Alizadeh Pages 19-28
    Titnium diboride is a wear-resistant compound having high hardness, low density and high electrical and thermal conductivity in the solid state. In this study, the explosive powder metallurgy process for production of samples from TiB2 powder was investigated. At first, analytical solution of the explosive powder metallurgy process with water as interface medium was performed in order to determine the suitable explosive material to consiolidate the TiB2 powder. In the experimental section, with the different design of assemblies the pieces were produced with this method. Analysis of the density and hardness of the produced parts showed that the use of momentum traps with proper height and titanium powder in the assemblies, can reduce the shock wave stretching back into the die and produce disks with relative density of 98% and a hardness of 2600 Vickers. In addition, investigation of the microstructure of the produced components using scanning electron microscopy showed that there was a good connection between the powder particles and the samples were free of any cracks.
    Keywords: Explosive Powder Metallurgy, Shock Wave, Titanium Diboride Powder
  • Y. Bayat*, M. Mosahebi Mohammadi Pages 29-36
    Glycidyl nitrate is a valuable chemical used for manufacturing poly (glycidyl nitrate) as an energetic polymer. In this study glycidyl nitrate was synthesized by ring opening reaction of epichlorohydrin by nitric acid as nitrating agent in the presence of several different catalysts, and the effect of different catalysts on one pot synthesis of glycidyl nitrate was evaluated. The main purpose of this research is to find an effective catalyst for improving the yield of the reaction under mild conditions. The result was show that the synthesis of glycidyl nitrate used of nitric acid and in the present of the nano Fe3O4 for the nitration of epichlorohyrin gave the highest yield towards the other catalyst. This catalyst in the presence of nitrating agent reacted smoothly and efficiently with epoxide under mild conditions to produce the glycidyl nitrate with 72% yield that in contrast to synthesis from epichlorohydrin without the presence of the nano catalyst with 60% yield increased about 12%. Its structure was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and hydrogen nuclear magnetic resonance.
    Keywords: Glycidyl nitrate, Nitration, Catalyst, Epichlorohydrin, Energetic, Poly glycidyl nitrate
  • A. R. Zarei*, A. Darvish Shahmoradi, H. Zare Pages 37-46
    The rapid and simple detection of 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) as a high consumption explosive from nitroaromatic family, because identification of anti-terrorist sabotage and terrorism, always has been of high importance..Nowadays, methods for explosive compounds detection have been developed by using quantum dots (QDs). Quantum dots are nanoparticles of a new generation of nanotechnology that due to the unique characteristics of the optical properties such as fluorescence intensity up to a certain position in the production of sensors have found. In this paper, for the first time, Water soluble thioglycolic acid-capped Cadmium Tellurium quantum dots were synthesized and its quenching behavior were investigated in the presence of TNT. under optimum conditions and according to Stern – Volmer equation, the quenching constants for this quantum dots with TNT were obtained 1293 M-1. Due to the high value of quenching constants, The quantum dots can be used as a sensor with high sensitivity in the detection of explosives.
    Keywords: uantum dots, Fluorescence, Detection, 2, 4, 6, Trinitrotoluene (TNT)
  • M. Kozehgaran, H. Khodarahmi*, R. Kasai, A. Kheirabadi, E. Basery Pages 47-54
    Multiple formed projectile is more effective than the single types. Calculation and estimation of multiple projectiles formation behavior is one of the problems that engineers face with it. Given the complexity of issues analysis of explosive detonation, shock wave propagation, liner deformation during the formation of projectiles and its penetration in target, numerical simulation of formation and penetration of the projectiles can play a decisive role in the anti-armor warheads design. In this study, the formation and penetration of central and lateral projectiles have been simultaneously investigated by lsdyna finite element code. Comparison of numerical simulation shows good ageement with experimental test. In addition, the empirical test show that the central projectile and the lateral projectiles have penetrated about 5 cm and about 1 cm, respectively. The hitting deviation of lateral projectiles from the center is about 130 cm, with a maximum of 5% difference between the experimental and numerical results.
    Keywords: Multi EFP, penetrating warhead, fragmention, simulation
  • K. Barati*, K. Nosratzadegan, M. Ferdosi, M. Farzin, R. Saghafi, S. Asadbegi Pages 55-63
    N,N’-bis(2-hydroxypropyl)aniline (Isonol C100) is an alkanolamine. This compound is intended to increase the chain length of curing composite solid propellants, stabilize and soften the double base propellants, and assist in the softening of the ethyl cellules. Isonol C100 was synthesized through the reaction of propylene oxide and aniline at a pressure of 7 bar, a temperature of 125 °C and in the presence of lithium Bromide as catalyst. Due to the existence of active sites on propylene oxide, different catalytic and temperature conditions can causes the production of propylene glycol and polypropylene glycol, in addition to the production of undesired and additional products which reduces the purity of the final product and decrease the reaction efficiency. Control of the parameters such as the temperature, method of addition of materials, injection of nitrogen gas, and pressure, can increase the reaction efficiency and product purity. The advantages of this method include the low temperature reaction and absence of solvent. Propoxylation products were determined by GC/MS, separated by column chromatogaphy, and characterized using the 1H-NMR, 13C-NMR, and IR spectrometry.
    Keywords: Alkanolamine, Synthesis, Characterization, N, N', bis (2, hydroxypropyl) aniline, Isonol C100, Increase the chain length