مجله تحقیق و توسعه مواد پرانرژی
سال نهم شماره 4 (پیاپی 21، زمستان 1392)

به منظور حفظ سازه ها و هم چنین دستیابی به تراست مورد نظر در موتور راکت، باید از افزایش بیش از حد دمای موتور و بدنه جلوگیری نمود که این عمل توسط عایق های حرارتی انجام می گیرد. لاستیک EPDM به دلیل مزیت های مانند وزن مخصوص کم، بهبود خواص کهولت، و عمر طولانی به عنوان عایق حرارتی مناسب برای موتور های سوخت جامد متصل به بدنه می باشد.که در این تحقیق معرفی و خواص آن بررسی شده است. با وجود این مزایا، EPDM، یک لاستیک غیرقطبی می باشد و این باعث تضعیف چسبندگی آن به سوخت جامد مرکب بر پایه HTPBمی باشد باتوجه به اهمیت برقراری اتصال قوی بین عایق و سوخت جامد، روش های مختلف اصلاح سطح لاستیکEPDM و بهبود استحکام چسبندگی آن مطالعه شده است.

روش فرا صوت یکی از بهترین روش های غیر مخرب برای ارزیابی موتورهای پیشرانه جامد می باشد. در این مقاله استفاده از روش فرا صوت برای اندازه گیری سرعت سوزش پیشرانه جامد در فشار های مختلف با انجام یک آزمون و همچنین سرعت سوزش لحظه ای در موتور های خاص ارائه شده است. همچنین استفاده از روش فرکانس روبشی در محدوده فرکانسی مناسب و روش فرکانس گسسته به ترتیب برای شناسایی جدایی لاینر – پیشرانه و لاینر – بدنه بررسی شده است. مشخصات دستگاه فرا صوت و روش کار آن برای بررسی میکرو ترک ها و میکرو حفره ها که سبب کاهش خواص مکانیکی و افزایش سطح سوزش و فشار شده و در نهایت باعث انفجار موتور می گردد، ارائه گردیده است. علاوه بر این مطالعات نشان داد که در تخلیه تبریدی موتور های پیشرانه جامد اسقاطی نیز بدنه موتور تا دمای پایین تر از محدوده دمای انتقال شیشه ای (Tg) بایندر پیشرانه سرد شده و سپس با امواج فراصوت دارای فرکانس حدود 2 مگا هرتز، موتور تخلیه می گردد. جهت پخش ذرات یکنواخت نانو در آمیزه اختلاط نیز از همزن فراصوت استفاده می شود.

به منظور بهبود خواص حرارتی و مکانیکی شبکه های پلی یورتانی برپایه گلایسیدیل آزید پلیمر (GAP)، الاستومرهای کوپلی یورتانی با استفاده از GAP و پلیمر پلی پروپیلن گلایکول(PPG) در نسبت های مختلف وزنی GAP:PPG، 0:100، 30:70 و 50:50 با استفاده از دی ایزوسیانات آلیفاتیک و نامتقارن ایزوفرن دی ایزوسیانات(IPDI) و دی ایزوسیانات آلیفاتیک و متقارن هگزا متیلن دی ایزوسیانات(HDI) تهیه شدند. خواص تورمی نمونه های پلی یورتانی از جمله جرم مولکولی بین اتصالات عرضی (Mc) و دانسیته اتصالات عرضی(νe) با استفاده از تئوری الاستیسیته و معادله فلوری-رنر تعیین شدند. با افزایش مقادیر بالاتر GAP در نمونه پلی یورتان، νe کاهش و مقدار Mc افزایش می یابد. خواص ویسکوالاستیک نمونه ها به وسیله آنالیز حرارتی مکانیکی- دینامیکی (DMTA) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آنالیز حرارتی DMTA، نشان داد که با افزایش محتوی GAP در فرمولاسیون الاستومرها، دمای انتقال شیشه ای (Tg) افزایش و مدول الاستیک الاستومرهای کوپلی یورتانی کاهش می یابد. ضمن آنکه در کوپلی یورتان های تهیه شده با عامل پختHDI جدایی فاز دیده شد. همچنین با استفاده از آنالیز سختی، سختی نمونه ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آنالیز سختی نشان داد که سختی کوپلی یورتان ها با افزایش محتوی P PG افزایش می یابد.

اکسیدکننده بیشترین قسمت پیشرانه را تشکیل می دهد و آمونیوم پرکلرات اکسیدکننده ای است که بیشترین استفاده را در بین اکسیدکننده های پیشرانه های جامد مرکب دارد. یکی از روش ها برای جلوگیری از کلوخه شدن و یا ایجاد خواص مطلوب دیگر بر آمونیوم پرکلرات، پوشش دهی می باشد. معمولا نوع عامل پوششی و روش پوشش دهی، بر اساس هدف مورد نظر انتخاب می شود. ممکن است هدف از پوشش دهی جلوگیری از کلوخه شدن و یا بهبود خواص تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات باشد و یا اینکه هدف، بهبود خواص پیشرانه باشد. این پوشش ها شامل گروه های مختلف ترکیبات شیمیایی از جمله ترکیبات ارگانوسیلیکون، ترکیبات آزیریدینی، برخی کمپلکس ها و پلیمرهای مختلف و حتی آلومینیوم می باشد. در اغلب موارد پس از پوشش دهی، آمونیوم پرکلرات پوشش داده شده در ترکیب پیشرانه بکار برده شده است و تاثیر پوشش دهی بر برخی خواص پیشرانه، از جمله خواص مکانیکی، خواص بالستیکی، رفتار ویسکوالاستیک، سرعت سوزش، نمای فشار، حساسیت، ویسکوزیته بررسی شده است. معمولا ترکیبات ارگانوسیلیکون و برخی از پلیمرها باعث بهبود خواص مکانیکی و کاهش حساسیت و سرعت سوزش می شوند در حالی که آلومینیوم، ویسکوزیته و سرعت سوزش را افزایش و حساسیت پیشرانه به اصطکاک را کاهش می دهد. ترکیبات آزیریدینی و حلال های خنثی اغلب برای جلوگیری از رشد ذرات و تولید ذرات بسیار ریز آمونیوم پرکلرات استفاده می شوند.

در این تحقیق مکانیسم های معمول در کهولت و تخریب مواد منفجره پلاستیکی (PBX) و اجزای آنها، همچنین روش های استاندارد برای ارزیابی آنها معرفی می گردد. همچنین با توجه به انواع ویژگی های اصلی فیزیکی، شیمیایی، ایمنی و عملکردی PBXها، تکنیک های در حال توسعه برای پیش بینی طول عمر شیمیایی و سرویس دهی آنها بررسی و تجزیه و تحلیل خواهد شد. از جمله موارد مذکور می توان به روش های تخمین طول عمر بر مبنای افت وزن و انرژی توسط تکنیک های آنالیز حرارتی گرماسنجی پیمایش دیفرانسیلی (DSC) و وزن سنجی (TG)، تکنیک گرماسنجی جریان حرارتی (HFC)، آزادسازی گاز، آزمون های مکانیکی - حرارتی مانند اصل انطباق سازی زمان- درجه حرارت، روش زمان القای اکسایش (OIT) و آزمون های کهولت تسریع یافته اشاره نمود. ارزیابی ها نشان می دهند که مطلوب ترین روش های تخمین طول عمر PBXها در هر کاربرد ویژه، تحلیل سینتیکی تغییرات ویژگی های تعیین کننده فیزیکی- مکانیکی، ایمنی، شیمیایی و عملکردی در آزمون های کهولت تسریع یافته در شرایط محیطی منتخب هستند. البته تحلیل ترموگرام های آنالیز حرارتی DSC و TG نیز تخمین سریعی از مدت زمان افت وزن یا کاهش انرژی این مواد در دماهای مختلف ارائه می دهند. لذا در پایان، یک الگوی مناسب برای تخمین طول عمر شیمیایی ایمن و سرویس دهی ترکیبات PBX منطبق بر آزمون های کهولت تسریع یافته و آنالیز حرارتی ارائه شده است.