فهرست مطالب

مواد پر انرژی - سال دوازدهم شماره 2 (پیاپی 34، تابستان 1396)

فصلنامه مواد پر انرژی
سال دوازدهم شماره 2 (پیاپی 34، تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/06/25
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مهدی اشرفی*، احمد ملایی، سیدامان الله موسوی ندوشن، علی خیرآبادی صفحات 79-86
    PBXN-109EB یک ماده منفجره پلاستیکی جدید با سیستم بایندر پرانرژی NHTPB-NPB است که خواص های انرژی زایی و عملکرد بهتری نسبت به PBXN-109 دارد. در این تحقیق، ابتدا پارامترهای سینتیکی تجزیه حرارتی نمونه PBXN-109EB به روش کسینجر و با استفاده از تکنیک کالری متری روبشی تفاضلی (DSC) در نرخ های گرمایش مختلف استخراج و سپس نیمه عمر تجزیه (کهولت) آن در دمای مشخص، 235 سال تخمین زده شد. در ادامه برخی از آزمون های ایمنی مربوط به مهمات غیرحساس (آزمون های اشتعال سریع، انفجار القایی، برخورد گلوله و برخورد ترکش) بر روی نمونه انجام و غیرحساس بودن آن مورد تایید قرار گرفت. همچنین آزمون های بلوک سربی (ترازل) و دنت به منظور مقایسه قدرت انفجار PBXN-109EB با PBXN-109 مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که بر اساس آزمون ترازل قدرت انفجاری PBXN-109EB در مقایسه با PBXN-109 13درصد بیشتر و بر اساس آزمون دنت نیز قدرت انفجاری PBXN-109EB 33 درصد بیشتر از PBXN-109 می باشد.
    کلیدواژگان: PBXN، 109EB، سیستم بایندر پرانرژی، کهولت، ایمنی، عملکرد، مهمات غیرحساس
  • امین حسنوند*، سعید توانگر صفحات 87-96
    در تحقیق حاضر موج انفجار با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) به شکل دینامیکی و سه بعدی شبیه سازی شده است. برای این منظور مشخصات ماده انفجاری و ابعاد موانع محیط انفجار در نرم افزار فلوئنت وارد شده و شبیه سازی انجام شده است. جهت اعتبارسنجی نتایج حاصل از شبیه سازی انفجار از داده های آزمایشگاهی استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که شبیه سازی انفجار در تحقیق حاضر، تطابق خوبی با داده های آزمایشگاهی دارد. در ادامه تاثیر پارامترهای مختلف بر موج انفجار بررسی شده است. این پارامترها شامل فاصله کانون انفجار از مانع، ارتفاع مانع، انرژی انفجاری، زمان آزاد سازی انرژی انفجاری و حضور و عدم حضور مانع می باشند.
    کلیدواژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، انفجار، موج شوک، اضافه فشار، اثر مانع
  • احمد کرامتی خلیل آباد، سید مهدی پورمرتضوی*، عباس لطیفی صفحات 97-103
    استرانسیم نیترات به عنوان ماده اکسید کننده قوی در ساختار پیروتکنیک ها استفاده می شود که با سوخت واکنش داده و تولید نور قرمز می کند. اندازه ذرات استرانسیم نیترات را می توان با روش حلال- ضدحلال کاهش داد و به ابعاد میکرو و نانو رسید. بطور کلی ذرات با سایز نانو خواص منحصر به فردی نسبت به همان ماده با ذرات بزرگتر دارند. عواملی که ممکن است بر اندازه ذرات استرانسیم نیترات موثر باشند با استفاده از روش تاگوچی بهینه شده اند. شرایط عملکردی در آزمایش شامل غلظت استرانسیم نیترات، نوع ضد حلال، روش افزودن حلال به ضد حلال، نوع تصحیح کننده، نسبت تصحیح کننده و دما می باشد که هر کدام در دو سطح مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس محاسبات آنالیز واریانس شرایط بهینه شامل غلظت استرانسیم نیترات برابر 85% (w/w)، متانول به عنوان ضد حلال، دما برابر 5 درجه، روش افزودن به صورت اسپری، نوع تصحیح کننده MEK و نسبت تصحیح کننده 1:4 مشخص شد. متوسط اندازه ذره استرانسیم نیترات در شرایط بهینه برابر 1/37 نانو متر تعیین شد.
    کلیدواژگان: نانو ذرات استرانسیم نیترات، طراحی آماری تاگوچی، روش حلال - ضدحلال
  • منصور شهیدزاده*، مسعود یارمحمدی صفحات 105-112
    پلی اوره-یورتان ها دسته ای از پلی یورتان ها هستند که به دلیل افزایش طول بخش سخت در پلیمر و همچنین افزایش برهمکنش های غیرکوالانسی در پلیمر ها موجب جدایش بهتر فازها می شوند. در این پژوهش پلی اوره- یورتان های بر پایه HTPB با استفاده از شبکه کننده کمپلکس تری فلوئور بور تری اتانول آمین، عامل پخت ایزوفورون دی ایزوسیانات و غلظت های متفاوت زنجیرافزاینده آمینی 4،4- بیس(فنیل آمین) متان سنتز شده و خواص مکانیکی و حرارتی آن ها با نمونه پلی یورتانی فاقد زنجیرافزاینده مقایسه شد. ساختار مولکولی این نمونه ها با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز و خواص مکانیکی و حرارتی آن ها با استفاده از آزمون های کشش و مکانیکی- دینامیکی پویا بررسی شد. نتایج نشان می دهد که وارد شدن زنجیرافزاینده به ساختار پلی اوره- یورتان موجب کاهش خواص مکانیکی نسبت به پلی یورتان با ساختار مشابه شده و پلیمر در دمای اتاق رفتار ویسکوالاستیک بهتری از خود نشان می دهد. همچنین افزایش میزان زنجیرافزاینده در نمونه موجب برهمکنش بیشتر بخش های سخت نمونه شده و به این واسطه پلیمر استحکام بالاتری از خود نشان می دهد.
    کلیدواژگان: پلی اوره، یورتان، پلی بوتادی ان با گروه انتهایی هیدروکسیل، اثر زنجیرافزاینده، خواص مکانیکی، خواص حرارتی
  • محمدرضا سویزی*، قاسم فخرپور، علیرضا مادرام صفحات 113-121
    در این تحقیق، سینتیک تخریب حرارتی یک نوع پیشرانه کامپوزیتی حاوی اپوکسی/آمونیوم پرکلرت/استرانسیوم نیترات/ آنتراسن توسط دستگاه های آنالیز وزن سنجی حرارتی و گرماسنجی پیمایشی تفاضلی بصورت همزمان و در شرایط غیر همدما در چند نرخ حرارتی و تحت اتمسفر جریان گاز نیتروژن مورد بررسی قرار گرفت. نمودارهای تغییرات انرژی فعالسازی تخریب کامپوزیت های اپوکسی/آمونیوم پرکلرات/آنتراسن، اپوکسی/آمونیوم پرکلرات/استرانسیوم نیترات و اپوکسی/آمونیوم پرکلرات/استرانسیوم نیترات/آنتراسن توسط روش های مختلف هم تبدیلی دیفرانسیلی و انتگرالی و همچنین نرم افزار AKTS مورد ارزیابی قرار داده شد. دمای انفجار بحرانی و دمای تجزیه خودشتابی نمونه ها نیز جهت ارزیابی پایداری آنها نیز محاسبه گردید. همچنین انرژی فعالسازی و ضریب پیش نمای تخریب آنها توسط روش کیسینجر تعیین شد و در پایان نیز طول عمر آنها توسط نرم افزار AKTS در دماهای مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت.
    کلیدواژگان: آنالیز حرارتی وزن سنجی، پیشرانه جامد کامپوزیتی، تخریب حرارتی، سینتیک تخریب
  • علی عسگری، حمیدرضا پوراعتدال*، سجاد دمیری، علی یگانه فعال صفحات 123-129
    هگزآمین محلول در استیک اسید، از جمله مواد اولیه فرآیند تولید ماده منفجره HMX می باشد. شرایط اسیدی، به تدریج منجر به تخریب هگزآمین می شود. تخریب تدریجی هگزآمین، سبب تاثیر بر خلوص محصول نهایی HMX و بازده فرآیند تولید آن می شود. در این تحقیق سینتیک تخریب هگزآمین در استیک اسید مطالعه شد. با اندازه گیری غلظت فرمالدئید به عنوان محصول تخریب هگزآمین و به روش اسپکتروفتومتری، غلظت های هگزآمین تخریب شده و ثابت های سرعت شبه درجه اول واکنش تخریب در دماهای مختلف 25، 35 و oC 45 تعیین شد. با استفاده از رابطه آرنیوس، انرژی فعال سازی واکنش تخریب 245/36 کیلو ژول بر مول بدست آمد. نتایج نشان داد، در مدت زمان 34 ساعت و در دمای oC 45، هگزآمین با غلظت اولیه 38% وزنی در استیک اسید، 5% تخریب می شود. همچنین، سنتز HMX با محلول تازه تهیه شده از هگزآمین و محلول با زمان ماند 30 روز، کاهش بازده تولید HMX از 49 به 5/31% و افزایش تولید ناخالصی RDX از 11 به 35% را نشان داد.
    کلیدواژگان: هگزآمین، استیک اسید، سینتیک، ماده منفجره HMX، تخریب
  • مصطفی قربانی، یدالله بیات* صفحات 131-137
    بایندر نقش اساسی و مهمی در پیشرانه های جامد مرکب دارد و محققان صنایع دفاعی جهت افزایش عملکرد پیشرانه ها، به دنبال بایندرهای انرژی زای جدید هستند. در این تحقیق، تری بلاک بوتادی ان با هیدروکسیل انتهایی(HTPB) با گلسیدیل آزید پلیمر(GAP) به عنوان بایندر انرژی زا جدید سنتز گردید. در مرحله اول، کوپلیمر PECH-HTPB-PECH از واکنش اپی کلروهیدرین(ECH) با درشت آغازگر HTPB در حضور کاتالیست تری فلوئور بور(BF3) اترات سنتز گردید و باIR وNMR مورد بررسی و شناسایی قرار گرفت. سپس کوپلیمر GAP-HTPB-GAP از آزیداسیون تری بلاک پلی اپیکلرو هیدرین(PECH) و HTPB در حضور سدیم آزید و مخلوط حلال تولوئن/دی متیل استامید، در دمای OC70 با راندمان %90 سنتز شد. اثر مقدار مونومر و کاتالیست و همچنین نوع حلال بر جرم مولکولی و راندمان کوپلیمر(GAP-HTPB) مورد بررسی قرارگرفت. کوپلیمرهای سنتز شده با IR، NMR، GPC، DSC، TGA، ویسکوزیته و TLC مورد بررسی و شناسایی قرار گرفتند. همچنین پس از دستیابی به شرایط پخت، خواص مکانیکی پلی یورتان های بر پایه GAP-HTPB مانند استحکام کششی و کرنش مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتند.
    کلیدواژگان: کوپلیمر، بایندر انرژی زا، GAP-HTPB
|
  • M. Ashrafi*, A. Mollaei, S. A. Moosavi Nadoushan, A. Kheyrabadi Pages 79-86
    PBXN-109EB is a new plastic bonded explosive containing energetic binder system NHTPB NPB, RDX and Aluminum that has better performance and energetic properties than PBXN-109 with inert binder system. In this work, at first, morphology of PBXN-109EB was investigated by Scanning Electron Microscopy (SEM) and then thermal behavior and its kinetic parameters of thermal decomposition were extracted via kissinger method by Differential Scanning Calorimetery (DSC) technique in various heating rates. After wards, some of the safety tests for insensitive munitions (such as fast cook off, inductive explosion, bullet impact and fragment impact tests) were performed on the sample and approved its insensitivity. Moreover, lead block (trauzl) and dent tests for comparison betweenexplosion power of PBXN-109EB with PBXN-109 were performed. Results showed that the explosion power of PBXN-109EB enhanced 13 % and 33 % related to PBXN-109 based on trauzl test and dent test, respectively.
    Keywords: PBXN-109EB, Energetic Binder System, Thermal Decomposition, Safety, Performance, Insensitive Munitions
  • A. Hassanvand*, S. Tavangar Rousta Pages 87-96
    In this research, three dimensional transient simulations of explosion shockwaves have been performed by using computational fluid dynamics (CFD). For this purpose, the characteristics of explosive mass and the geometry of explosion environment have been imported to Ansys Fluent CFD software. The simulation results have been validated by using experimental data obtained from literature. The comparisons between computational and experimental results show that CFD is a versatile means to predict the characteristics of explosion shockwaves. Afterwards, the effects of different parameters on explosion shockwaves have been investigated. These parameters are the distance of explosive from barrier, barrier height, explosion energy, explosion energy release time and the absence of barrier.
    Keywords: Computational Fluid Dynamics (CFD), Explosion, Shockwaves, Overpressure, Barrier Effect
  • A. Keramati, S. M. Pourmortazavi*, A. Latifi Pages 97-103
    Strontium nitrate as a strong oxidizing agent in the formulation of pyrotechnics, reacts with fuel and produces red light. The factors which may affect the particle size of strontium nitrate have been optimized using Taguchi method. These factors include strontium nitrate concentration, type of non-solvent, addition method of solvent to non-solvent, modifier type and modifier ratio, all considered at double levels. The ANOVA showed that 85 % (w/w) as Sr(NO3)2 concentration, methanol as type of non-solvent, temperature at 5 oC, spraying as addition method, modifier type of MEK and modifier ratio 1:4 are optimal conditions for the production of Sr(NO3)2 nanoparticles. The average particle size of produced Sr(NO3)2 is about 38 nm.
    Keywords: Strontium Nitrate Nanoparticles, Taguchi Design, Solvent, Non-Solvent Method
  • M. Shahidzadeh*, M. Yarmohammadi Pages 105-112
    Polyurethane- ureas are one of the polyurethane categories that exhibit better phase separation due to increasing the hard segment length and higher strength due to presence of three-dimension non-covalent interactions specially hydrogen boding. In this research, hydroxyl-terminated polybutadiene based polyurethane-ureas network have been synthesized via one-pot polymerization of triethanol amine triflouroborate comlex as cross-linker, isophoron diisocyanate as curing agent and variable values of 4,4`- bis (phenyl amine) methane as chain-extender and their mechanical and thermal properties have been investigated and compared to same polyurethane sample with no chain extender. The results revealed that chain-extender insertion in polyurethane-ureas structure led to decreasing in samples mechanical propertie in contrast to previous reported results. In addition, samples exhibit more viscous behavior in room temperature, too. Moreover, chainextender content increasing caused higher mechanical properties due to intensifying non-covalent interaction between polymer hard segments. Samples chemical structure characterized by FT-IR and their mechanical and thermal properties investigated by Tensile and Dynamical- Mechanical Analysis respectively.
    Keywords: Polyurethanes- Urea, Hydroxyl- Terminated Polybutadiene, Chain-Extender Effect, Mechanical Properties, Thermal Properties
  • M. R. Sovizi*, Gh. Fakhrpour, A. Madram Pages 113-121
    In this work, thermal degradation behavior of a solid composite propellant containing Epoxy/Ammonium perchlorate\Strontium nitrate\Anthracene was studied by simultaneous thrmogravimetric analysis and differential scanning calorimetry under dynamic nitrogen atmosphere at different heating rates. Variation curves of the thermal degradation activation energy of Epoxy\Ammonium perchlorate\Strontium nitrate, Epoxy\Ammonium perchlorate\Anthracene and Epoxy\Ammonium perchlorate\Strontium nitrate\Anthracene calculated were evaluated by differential and integral isoconversional methods and AKTS software package. Self-accelerating decomposition temperature and explosion critical temperature of the composites has been determined to evaluate their thermal stability. Thermal degradation activation energy and pre-exponential factor of the composites were determined by Kissinger method. Finally, life-time prediction of the composites was done by AKTS software.
    Keywords: Composite Solid Propellant, Kinetic Degradation, Thermal Degradation, Thermogravimetric Analysis
  • A. Asgary, H. R. Pouretedal*, S. Damiri, A. Yeghaneh Faal Pages 123-129
    Dissolved hexamine in acetic acid is used as precursor in production of HMX explosive by Beckmann procedure. But, the gradual degradation of hexamine is occurred in acidic media, leading to decrease of purity and efficiency of HMX. In this research, the kinetic of degradation reaction of hexamine is studied in acetic acid media. The concentration of formaldehyde as product of degradation reaction of hexamine is measured by spectrophotometric method. The pseudo first order constants of degradation reaction are determined at 25, 35 and 45 oC. The activation energy of degradation reaction of hexamine is obtained 32.2 kJ/mol by Arrhenius equation. The obtained results showed degradation 5% for dissolved hexamine in acetic acid at conditions of initial concentration of 38% W/W, time of 34 h and temperature of 45 oC. The efficiency of HMX production in Beckman procedure is obtained as 49.0 and 31.5%, respectively, for fresh and aged hexamine solution after 30 days. The impurity of RDX as a by-product is increased from 11 to 35% with aging of hexamine solution.
    Keywords: Hexamine, Acetic Acid, Kinetic, HMX Explosive, Degradation
  • M. Ghorbani, Y. Bayat* Pages 131-137
    The binder is an essential ingredient of solid composite propellants. Today, the industrial military scientists have been focused on finding and developing the new energetic binders to enhance the performance of composite propellants. In this research, triblock hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB) with Glycidyl azide polymer (GAP) was synthesized as a new energetic binder. In the first step, PECH-PB-PECH copolymer was synthesized from the reaction of epichlorohydrin (ECH) with HTPB as a macro initiator in the presence of boron trifluoride etherate as catalyst; which then was characterized by FTIR, 1H-NMR spectroscopies. In the second step, the GAP-PB-GAP copolymer was synthesized by azidation of the triblock polyepichlorohydrin (PECH) and HTPB in the presence of sodium azide and mixed solvents of dimethyl acetamide and toluene at 70OC (90% yield). The effects of monomer, catalyst, and solvents on molecular weight, as well as the yield of copolymer (GAP-PB-GAP) were studied. The synthesized copolymers were identified by IR, NMR, GPC, DSC, TGA, viscosity and TLC (tin layer chromatography) methods. In addition, after finding the curing conditions, the mechanical properties of polyurethane-based GAP-PB-GAP (such as tensile strength and strain) were investigated.
    Keywords: Copolymer, Energetic Binder, GAP-PB-GAP