فهرست مطالب

مواد پر انرژی - سال یازدهم شماره 1 (پیاپی 29، بهار 1395)
  • سال یازدهم شماره 1 (پیاپی 29، بهار 1395)
  • تاریخ انتشار: 1395/06/21
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مهدی نوروزی *، مهندس محمد صداقت، علی سیف الله زاده صفحات 3-10
    برای تولید هیدرازین با غلظت بالای %wt64 ، مقادیر باقیمانده آب موجود در هیدرازین هیدرات به راحتی قابل حذف نیست. در این تحقیق، آلیفاتیک الکل چهار کربنه بوتانول به عنوان حلال در فرآیند استخراج مایع – مایع جهت خالص سازی هیدرازین مورد استفاده قرار گرفت. منحنی بینودال و داده های خطوط بست آزمایشگاهی سیستم سه جزئی {آب (1) – هیدرازین (2) – بوتانول (3)} در دماهای 2/15، 2/25 و C 2/40 و فشار اتمسفر توسط روش نقطه ابری با استفاده از معیار ضریب شکست تعیین شد. ضریب توزیع هیدرازین (D) و فاکتور جداسازی حلال (S) به ترتیب در محدوده 3628/0- 0425/0 و 5179/1- 2768/0 در بازه غلظت و دماهای مورد اندازه گیری، تعیین شدند. در ادامه؛ داده های خطوط بست آزمایشگاهی توسط مدل دو مایع غیر تصادفی (NRTL) و مدل جهانی شبه شیمیایی (UNIQUAC) با خطای جذر میانگین مربعات(RMSD) به ترتیب 0227/0 و 0495/0 مدل سازی گردید. همچنین؛ اثر افزایش %wt10 از NaOH به فاز آبی در دمای C 2/25 بررسی و مشخص شد که موجب افزایش میانگین ضریب توزیع و فاکتور جداسازی به ترتیب به مقدار 16/13 % و 26/96 % گردید.
    کلیدواژگان: هیدرازین، استخراج مایع - مایع، بوتانول، سدیم هیدروکسید، NRTL، UNIQUAC
  • حمیدرضا پوراعتدال *، سجاد دمیری، حمید سیناپور، ابولحسن ملک زاده صفحات 11-16
    یک از ویژگی های ترکیبات آلی جامد و بخصوص مواد منفجره آلی، رفتار حرارتی و سینتیک تجزیه حرارتی آنها می باشد. نتیجه مطالعه سینتیک واکنش های حالت جامد از جمله واکنش تجزیه شدن حرارتی، دست یابی به انرژی فعالسازی، ثابت آرنیوس و مدل واکنش حالت جامد می باشد. این اطلاعات به سه گانه سینتیکی معروف می باشند. در کار حاضر، روش آنالیز حرارتی دیفرانسیلی (DTA) غیر همدما، جهت بررسی سه گانه سینتیکی تجزیه حرارتی ماده منفجره اکفل استفاده شد. ماده منفجره اکفول شامل 5% واکس و 95% HMX می باشد. ترموگرام اکفول در نرخ های حرارت دهی 2، 4، 6 و 8 درجه سانتیگراد بر دقیقه در اتمسفر آرگون به دست آمد. روش های مستقل از مدل هم تبدیلKissinger-Akahira-Sunose (KAS) و Ozawa-Flynn-Wall (OFW) نیز برای یافتن انرژی فعالسازی مورد استفاده قرار گرفتند. مقدار میانگین انرژی فعالسازی در محدوده 9/0-1/0 = &alpha توسط روش هایKAS و OFW به ترتیب برابر با kJ/mol 22/25 ± 17/214 و kJ/mol 64/4 ± 45/233 به دست آمد. سه گانه سینتیکی شامل انرژی فعالسازی Ea))، فاکتور فرکانس (A) و مدل واکنش (توابع f(&alpha) و g(&alpha)) با استفاده از روش های وابسته به مدل نیز به دست آمدند. نتایج، یک واکنش تخریب گرمایی با مکانیسمی از نوع مدل A3 با توابع انتگرالی [-ln(1-a)]1/3 و دیفرانسیلی 3(1-a)[-ln(1-a)]2/3 ، انرژی فعالسازی kJ/mol 241-226 و logA برابر با 1/s 8/15- 5/13 برثانیه در نرخ های حرارت دهی مختلف را نشان داد.
    کلیدواژگان: انرژی فعالسازی، آنالیز حرارتی دیفرانسیلی، سه گانه سینتیکی، ماده منفجره اکفول
  • سعید بابایی *، بیژن اردویی صفحات 17-25
    کاغذ حرارتی به عنوان یک منبع پیروتکنیکی در باتری های حرارتی معمولا شامل ترکیباتی از باریم کرومات، زیرکونیوم و الیاف معدنی می باشد. برای نشاندن میکروذرات باریم کرومات و زیرکونیوم بر روی کاغذ حرارتی بایستی آن ها را در محلول پراکنده نمود. در این تحقیق به بررسی پراکندگی این ذرات در محیط آبی با استفاده از سورفکتانت های سدیم دودسیل سولفات (SDS)، تریتون X–114، کربوکسی متیل سلولز (CMC)، ستیل تری متیل آمونیوم برمید (CTAB) و ستیل پیریدینیوم کلراید (CPC) با استفاده از طیف سنجی مرئی-فرابنفش پرداخته شده است. در این راستا برای تعیین شرایط بهینه تاثیر پارامترهای زمان آسیاب کاری، زمان همزدن و دما مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا بایستی pH محلول مورد نظر در کمتر از نقطه ایزوالکتریک (8/6-5/6 =pH) تنظیم گردد تا بار سطح ذرات، مخالف با بار سورفکتانت شود. نتایج نشان دهنده کارایی مناسب CMC در مقایسه با سایر سورفکتانت ها در مورد هر دو ذره می باشد. بهینه سازی شرایط نیز برای محلولM 005/0 باریم کرومات و M 022/0 زیرکونیوم به ترتیب نشان دهنده زمان آسیاب کاری 120 دقیقه و 180 دقیقه، زمان همزدن 180 و 120 دقیقه و دمای بهینه 70 و 80 درجه سانتی گراد است.
    کلیدواژگان: پراکندن، کاغذ حرارتی، باریم کرومات، زیرکونیوم، سورفکتانت
  • منصور شهیدزاده *، وجیهه پیرهادی صفحات 27-37
    برگشت پذیری واکنش دیلز-آلدر می تواند به طور موفقیت آمیزی در مواد پلی یورتانی استفاده شده و به آنها خاصیت برگشت پذیری گرمایی و توانایی خودترمیم پذیری را ببخشد و محدوده ی کاربری آنها را گسترش دهد. در این مقاله، پلی یورتان خطی بر پایه HTPB که خاصیت ترمیم پذیری برگشت پذیر حرارتی دارد با استفاده از واکنش بیس مالئیمیدپروپان و پلی بوتادی ان با گروه فوران انتهایی تهیه شد. همچنین شبکه کننده چهار عاملی فورانی سنتز شد و با استفاده از FT-IR و 1HNMR شناسایی شد و پس از مخلوط شدن با پلی بوتادی ان با گروه فوران انتهایی و سپس واکنش با بیس مالئیمید، پلی یورتان شبکه ای ترمیم پذیر سنتز شد. برگشت پذیری واکنش از طریق چرخه حرارت دهی- سرد کردن با استفاده از گرماسنجی پیمایشی تفاضلی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که واکنش دیلز- آلدر برگشتی در 150 درجه سانتیگراد رخ می دهد. ارزیابی ترمیم پذیری پلی یورتان ها، از طریق برش پلیمر اولیه و بازیابی شکل اولیه پلیمر بریده شده پس از قرار گرفتن در 150 درجه سانتیگراد انجام شد.
    کلیدواژگان: پلی یورتان، بیس مالئیمیدپروپان، ترمیم پذیری، واکنش دیلز، آلدر
  • فرهاد ستوده *، سید عباس سادات سکاک، علی رجب پور، منصور خانکی صفحات 39-47
    در این تحقیق به کمک روش شبیه سازی دینامیک مولکولی اثر وجود حفره ها در عبور موج ناشی از شوک در آرگون جامد و تاثیر آن برافزایش دما بررسی می شود. جسم مورد مطالعه یک جسم جامد غیر واکنشی است که اتم ها با پتانسیل دو جسمی باکینگهام با یکدیگر برهمکنش می کنند. موج ناشی از شوک توسط حرکت یک پیستون با سرعت های متفاوت در جسم ایجاد می شود که باعث افزایش ناگهانی دما بلافاصله بعد از انتشار شوک در جسم می گردد. سرعت موج شوک ایجادشده در تطابق خوبی با نتایج تجربی و منحنی هوگونیت می باشد. همچنین در این تحقیق نشان داده می شود که وجود حفره با هندسه و سایز متفاوت باعث می شود تا با سرعت پیستون کمتر (آستانه آغازگری کمتر) همان میزان افزایش دما توسط موج شوک حاصل گردد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی دینامیک مولکولی، موج شوک، نقاط داغ، حفره، آستانه آغازگری
  • حسین فخرائیان *، احد نساجی، حسین مومنیان، سیدمهدی پورمرتضوی صفحات 49-54
    در این مقاله آئروسل سازی مواد اشک آور با استفاده از سیستم فرمولاسیون پیروتکنیکی شامل سوخت، اکسید کننده، خنک کننده و بایندر مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، فرمولاسیون های مختلف شامل پتاسیم کلرات (اکسید کننده )، لاکتوز یا ساکارز (سوخت)، سیلیس و آلومینیوم اکسید (خنک کننده)، مخلوط نیتروسلولز، روغن کرچک و حلال اتیل استات (به عنوان سیستم بایندر) به همراه ترفتالیک اسید به عنوان ماده موثره بصورت قرص های یک گرمی تهیه شدند. فرمولاسیون بهینه با توجه به پارامتر های مورد بررسی (زمان، دما و نحوه احتراق) انتخاب گردیده و سپس از عوامل اشک آور CR (دی بنز[b،f][1،4] اکسازپین) و CS (ارتوکلروبنزیلیدن مالونونیتریل) به عنوان ماده موثره (عاملی که آئروسل سازی روی آن صورت می گیرد) در فرمولاسیون استفاده شد. برای شناسایی کیفی اجزای آئروسل های تولید شده از دستگاه کروماتوگرافی گازی (GC) و برای بررسی دمای شروع واکنش احتراق سیستم پیروتکنیک و پایداری حرارتی اجزا از آنالیز حرارتی شامل دو تکنیک TG/DTA استفاده گردید. نتایج نشان دادند که زمان احتراق و راندمان تولید آئروسل CR و CS در فرمولاسیون پیروتکنیک حاوی سوخت لاکتوز نسبت به ساکارز بیشتر است. آنالیز حرارتی TG نشان داد که کاهش جرم در فرمولاسیون ها با هر یک از دو سوخت در گستره دمایی C°180-125 مربوط به تبخیر شدن CR و در گستره دمایی C°175-105 مربوط به تبخیر شدن CS است. در نهایت بهترین آئروسل سازی CR و CS با سوخت لاکتوز در فرمولاسیون های پیروتکنیک با راندمان های 85% و 90% انجام شد.
    کلیدواژگان: پیروتکنیک، آئروسل سازی، اشک اور، دی بنز[b، f][1، 4] اکسازپین (CR)
  • رضا فارغی علمداری *، سید امان الله موسوی ندوشن، نگار ذکری، مجید محمدی والا صفحات 55-60
    داشتن خواص مکانیکی مطلوب و تعیین سرعت سوزش پیشرانه به مقدار دلخواه از جمله مواردی است که همواره مورد نظر محققان و طراحان در حوزه پیشرانه می باشد. در این مقاله به بررسی تاثیر پایدارکننده بر روی این پارامترها با استفاده از تغییر در نوع و مقدار پایدارکننده (آکاردیتII، 2- نیترو دی فنیل آمین و سانترالیتI ) پرداخته شده است. پس از نمونه سازی و انتخاب پیشرانه مورد نظر، آزمون های خواص مکانیکی و سرعت سوزش روی نمونه ها انجام پذیرفت. نتایج به دست آمده از آزمون های خواص مکانیکی و سرعت سوزش نشان داد که خواص مکانیکی پیشرانه شامل پایدارکننده سانترالیتI بیشتر از پیشرانه با پایدارکننده آکاردیتII و 2- نیترو دی فنیل آمین است. همچنین افزایش درصد پایدارکننده آکاردیتII در پیشرانه سرعت سوزش پیشرانه را کاهش می دهد، در صورتی که افزایش پایدارکننده 2- نیترودی فنیل آمین در پیشرانه سرعت سوزش پیشرانه را افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: پیشرانه جامد دو پایه، پایدارکننده، آکاردیتII، 2، نیترودی فنیل آمین، سانترالیتI، سرعت سوزش، خواص مکانیکی
|
  • Dr Mahdi Norouzi *, Dr Ali Seifollahzadeh Pages 3-10
    For hydrazine producing with concentration more than 64 wt%, remaining amount of water in hydrazine Hydrate, could not be removed easily to produce hydrazine with concentration more than 64wt%. In this work, Butanol, an aliphatic alcohol with four carbone atoms, was used as a solvent in liquid - liquid extraction of hydrazine. The binodal curve and the experimental tie lines for the ternary {water (1) – hydrazine (2) – butanol (3)} system were determined by cloud point method using the refractive index criteria at the temperatures of 15.2, 25.2 and 40.2 C, in atmospheric pressure. The distribution coefficient of Hydrazine (D) and its separation factor (S) were determined equal to 0.0425-0.3628 and 0.2768- 1.5179, in the usage concentration and temperature ranges, respectively. Afterword the experimental tie lines were correlated by the Non-Random Two-liquid model (NRTL) and the Universal Quasi Chemical model (UNIQUAC) with Root Mean Square Deviation (RMSD) equal to 0.0227 and 0.0495, respectively. In addition, the sodium hydroxide addition effect was studied on equilibrium behaviour of the system at 25.2 C. Addition of 10 wt% NaOH causes an increase of 13.16 % in the average distribution coefficient of hydrazine as well as 96.26% in the average separation factor.
    Keywords: Hydrazine, Liquid – Liquid Extraction, Butanol, sodium hydroxide, NRTL, UNIQUAC
  • H. R. Pouretedal*, S. Damiri, H. Sinapour, A. Malekzadeh Pages 11-16
    One of the characteristics of solid organic compounds and especially organic explosives is thermal behavior and kinetic of thermal decomposition. The activation energy, Arrhenius constant and model of solid state reaction as kinetic triplet can be obtained by study thermal decomposition kinetic in a solid state reaction. In the present work, the non-isothermal differential thermal analysis (DTA) was used to study of kinetic triplet of thermal decomposition of Acfol explosive with composition of 5% wax and 95% HMX explosive. The DTA thermograms of Acfol were investigated in heating rates of 2, 4, 6 and 8 ° C per minute in an argon atmosphere. The model-free methods of Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) and Ozawa-Flynn-Wall (OFW) were used for calculation of activation energy. The average of activation energy was obtained 214.17±25.22 and 233.45±4.63 kJ/mol by KAS and OFW methods respectively in the range of conversion fraction (&alpha) of 0.1-0.9. The kinetic triplet of activation energy, Ea, frequency factor (A) and the reaction model (functions of f(&alpha) and g(&alpha)) were also investigated using model-dependent methods. The obtained results were showed the A3 model with functions integral of [-ln(1-a)]1/3 and differential of 3(1-a)[-ln(1-a)]2/3, activation energy of 226-241 kJ/mol and logA of 13.5-15.8 1/s for thermal decomposition of Acfol explosive.
    Keywords: Activation energy, Differential thermal analysis, Kinetic triplet, Acfol explosive
  • S. Babaee*, B. Ordoee Pages 17-25
    Thermal paper as a pyrotechnic source of thermal batteries is typically including combinations of barium chromate, zirconium and mineral fibers. For the deposition of barium chromate and zirconium microparticles on thermal paper, these should be dispersing in solution. In this study, dispersion of these particles in aqueous medium by using sodium dodecyl sulfate (SDS), Triton X-114, carboxymethyl cellulose (CMC), cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), cetylpyridinium chloride (CPC) surfactants and using of UV-Visible spectroscopy were investigated. In this regard to determine the optimal condition, the effect of parameters of milling time, mixing time and temperature has been studied. First the medium pH must be adjusted lower that the isoelectric point (pH=6.5-6.8) because the particle surface charges opposite to the surfactant charge. The results showed that in comparison with the other surfactants, CMC is more effective for the both particle. Condition Optimization for 0.005 M of barium chromate and 0.022 M of zirconium indicated that the milling times of 120 and 180 minutes, the stirring times of 180 and 120 minutes and the temperatures of 70 and 80 °C were optimize respectively.
    Keywords: Dispersion, Thermal Paper, Barium Chromate, Zirconium, Surfactant
  • Dr Mansour Shahidzadeh *, Vajiheh Pirhadi Pages 27-37
    The reversibility of the Diels-Alder reaction can be used advantageously in polyurethane materials to endow them with recyclable, thermally reversible properties and self-healing ability to expand their application range. In this paper, linear and crosslink polyurethanes based on HTPB, which exhibit thermal reversibility through Diels-Alder and retro Diels-Alder reactions, were prepared and characterized from reaction of bismaleimide and furan terminated polybutadiene. Also tetrafuran cross linker is synthesized and characterized by FT-IR and NMR for preparation of Diels-Alder network. Reversibility of Diels-Alder reaction was investigated through heating and cooling cycle by using differential scanning calorimetry (DSC). The results have shown that the retro Diels-Alder reaction is occurred at 150°C. Evaluation of healability of prepared polyurethane was done by cutting of polymer and recovering of its initial shape after reheating at 150°C.
    Keywords: HTPB, bismaleimide, healability, Diels, Alder reaction
  • Farhad Sotoudeh *, Seyed Abbas Sadatsakkak, Ali Rajabpour, Mansor Khanaki Pages 39-47
    In this study, the method of molecular dynamics simulation is performed to investigate the effect of voids on shockwave propagation in solid argon. The case study is a non-interactive solid modeled by Buckingham potential function. The shockwave is generated using the motion of a piston with different velocities in the solid that leads to increase the temperature after its propagation. The resulted shockwave velocity is in good agreement with the experimental data and the Hugoniot curve. It is also found that voids with different geometries and sizes lead to have the same temperature increment with less initiation piston velocity (less threshold initiation).
    Keywords: Molecular dynamics simulation, shockwave, hot spots, void, threshold initiation
  • Hosseien Fakhraian *, Ahad Nassaji, Hosseien Momenian, Syed Mehdi Pourmortazavi Pages 49-54
    Aerosolization of tear agents using pyrotechnic formulation containing fuel, oxidant, coolant and binder was investigated. In this study, various tablets including different amounts of potassium chlorate (as oxidizer), lactose or sucrose (as fuel), silica and aluminium oxide (as coolant), nitrocellulose, castor oil and ethyl acetate mixture (as binding system) together with terphtalic acid (as effective agent) were prepared. The optimized formulation was chosen regarding to the various parameters such as time, temperature, and ignition procedure and then CR was used as tear agent in the optimized formulation. Gas chromatography (GC) and thermal analysis (TG/DTA) techniques were used to determine the quality of aerosolization. The results showed that the time of ignition and efficiency of aerosol production by pyrotechnic formulation containing lactose is higher than using sucrose as fuel. TG thermal analysis showed that mass reduction in the formulations with each of the two types of fuel in temperature range of 125-180 ºC was related to evaporation of CR. Finally, CR aerosolization with the efficiency of 45% and 85% were obtained with sucrose and lactose as fuel, respectively.
    Keywords: Pyrotechnic, Aerosolization, Riot control agent, Dibenz[b, f][1, 4]oxazepine (CR)
  • R. Fareghi Alamdari*, S. A. Moosavi Nadooshan, N. Zekri, M. Mohammadi Vala Pages 55-60
    Mechanical properties and burning rate are very important parameters for solid propellants. In this work, the effects of quality and quantity of stabilizers as AkarditeII, 2-NDPA and CentraliteI on the Mechanical properties and burning rate of double-based is investigated. The results showed that, by CentraliteI increased mechanical properties of propellant and for AkarditeII and 2-NDPA stabilizers mechanical properties was lower than CentraliteI. Increasing the amount of AkarditeII decreased burning rate and increasing the amount 2-NDPA increased burning rate.
    Keywords: Double, Based Propellant, Stabilizer, AkarditeII, 2, NDPA, CentraliteI, Mechanical Properties, Burning rate