فهرست مطالب

فصلنامه مواد پر انرژی
سال چهاردهم شماره 1 (پیاپی 41، بهار 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/01/14
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد میرزایی، سعید بابایی*، سید قربان حسینی صفحات 3-12

    در این پژوهش نوع جدیدی از پلیمرهای قالب یونی مغناطیسی انتخاب پذیر نسبت به یون های سرب (II) و کروم (VI) با استفاده از ذرات مغناطیسی Fe3O4@SiO2 به عنوان بستر، بنزوییل فنیل هیدروکسیل آمین و دیتیزون بترتیب به عنوان لیگاندهای عاملی یون های سرب و کروم، 4- وینیل پیریدین به عنوان منومر عاملی، اتیلن گلیکول دی متاکریلات به عنوان عامل شبکه ساز و  2 و 2- آزوبیس ایزوبوتیرو نیتریل به عنوان آغازگر سنتز شدند. پلیمرهای قالب یونی توسط هیدروکلریک اسید 2 مولار به عنوان محلول شوینده بدست آمد. بررسی ساختار شیمیایی، ریخت شناسی، رفتار حرارتی و مغناطیس پذیری پلیمرهای جاذب با استفاده از روش های طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه، میکروسکوپ الکترونی روبشی، تجزیه وزن سنجی حرارتی و اندازه گیری پسماند مغناطیسی انجام شد. بهینه سازی پارامترهای موثر بر جذب گونه ها شامل pH محیط، زمان جذب، نوع و غلظت محلول شوینده، زمان شویش و دمای جذب با استفاده از روش طیف سنجی جذب اتمی شعله ای انجام شد. نتایج بدست آمده نشان داد حداکثر مقدار ظرفیت جذب برای گونه های سرب و کروم بترتیب 3/92 و 8/96 میلی گرم بر گرم در pH 6 و 3 در دمای ◦C40 می باشد. جاذب های سنتز شده دارای حداکثر گزینش پذیری بودند و بطور موفقیت آمیزی برای حذف این آلاینده ها از پساب های مراحل مختلف فرایند تولید آمونیوم پرکلرات بکار گرفته شدند.

    کلیدواژگان: پلیمر قالب یونی، سرب، کروم، پساب، آمونیوم پرکلرات
  • ابراهیم اسدیان، غلامرضا خلج*، محمدرضا خانزاده قره شیران، سیروس بحری صفحات 13-25

    در این پژوهش تاثیر مقدار کرنش و دمای نورد بر ریزساختار و سختی اتصال انفجاری ورق های فولاد زنگ نزن 304- مس بررسی شد. جوشکاری انفجاری با دو ضخامت ماده منفجره (46 و 79 میلی متر) و دو فاصله توقف (2 و 3 میلی متر) انجام شد. نتایج میکروسکوپ نوری بعد از جوش نشان داد که همه نمونه ها دارای فصل مشترک موجی می باشند. نتایج میکروسکوپ الکترونی و آنالیز EDS قبل از نورد نشان داد که در همه نمونه ها ناحیه ذوب در فصل مشترک مشاهده شد. نتایج ریزسختی سنجی نشان داد که بیشترین سختی فصل مشترک مربوط به نمونه با بیشترین ضخامت ماده انفجاری و فاصله توقف است. عملیات نورد نمونه ها با میزان کاهش ضخامت mm2 در دو حالت مختلف بدون پیش گرم و با پیش گرم در دمای 300 و زمان 30 دقیقه انجام شد. نتایج میکروسکوپ نوری بعد از نورد نشان داد که در تمام حالت های بعد از نورد کاهش دامنه موج ها (ضخامت موج ها) ایجاد شده است. نتایج میکروسکوپ الکترونی و آنالیز EDS در شرایط بعد از نورد به همراه پیش گرم نشان داد که در نتیجه عملیات پیش گرم قبل از نورد نفوذ عناصر مس و آهن از فصل مشترک ناحیه ذوب- فلز مس اتفاق افتاده است. نتایج ریزسختی سنجی بعد از نورد در حالت بدون پیش گرم نشان داد که میزان سختی بعد از نورد در نمونه ها افزایش پیدا کرده است. اما در نمونه های پیش گرم شده میزان سختی کمتر از نمونه های قبل از نورد بود.

    کلیدواژگان: اتصال، جوشکاری انفجاری، فولاد زنگ نزن، مس، نورد، عملیات پیش گرم
  • شعبانعلی عزیزی، مرتضی غفوری، عباس کبریت چی* صفحات 27-35

    پلی بوتادی ان آکریلیک اسید آکریلونیتریل (PBAN) بایندر پیشرانه های جامد مرکب سامانه های فضایی بوده و سینتیک پخت آن حایز اهمیت می باشد. در این پژوهش اثر تعداد عاملیت عامل پخت اپوکسی بر سینتیک پخت PBAN بررسی شده است. نسبت های استوکیومتری برابر از PBAN و عوامل پخت دوعاملی DER 331 و سه عاملی LY 5052، در دمایºC 80 پخت شد. حین پخت با تهیه طیف FT-IR از 16 نمونه، میزان تشکیل گروه استری و میزان پیشرفت پخت مشخص شد. واکنش پخت با هر دو نوع عامل پخت دارای دو مرحله مجزا با سینتیک متفاوت می باشد. انتقال از مرحله اول به مرحله دوم برای عامل پخت دوعاملی بعد از 7 و برای عامل پخت سه عاملی بعد از 3 روز مشاهده شد. سرعت واکنش با عامل پخت دو عاملی تقریبا نصف سرعت واکنش با عامل پخت سه عاملی می باشد. این نتایج برای تنظیم و کنترل شرایط فرآیند تولید و خواص مکانیکی محصول نهایی، بسیار با اهمیت می باشند.

    کلیدواژگان: عامل پخت، اپوکسی، ترپلیمر پلی بوتادی ان آکریلیک اسید آکریلونیتریل (PBAN) و سینتیک پخت
  • سجاد دمیری*، حمیدرضا پوراعتدال، علیرضا شریفی صفحات 37-45

    در این تحقیق، با ارزیابی حلالیت ماده منفجره هگزامتیلن تترانیترامین (HMX) در غلظت های مختلف آب-حلال متیل اتیل کتون (MEK)، در محدوده دمایی °C 70-40، پارامترهای ترمودینامیکی حلالیت ماده ازجمله آنتالپی انحلال و اختلاط محاسبه شد. سپس جهت افزایش ظرفیت فرایند تبلور، تاثیر روش هضم a-HMX در فرایند کریستالیزاسیون تبخیری بر مورفولوژی و تبدیلات پلی مورف HMX خام با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، پراش اشعه X ((XRD و طیف سنجی رامان بررسی شد. در ادامه، دو روش تجزیه ای بر اساس XRD و طیف سنجی رامان جهت تعیین مقدار پلی مورف آلفا در محصول b-HMX ارایه شد. نتایج نشان می دهد که با روش XRD و رامان می توان a-HMX در محصول b-HMX رادر محدوده غلظتی خطی 25/5-32/0 درصد وزنی اندازه گیری نمود. همچنین مطالعات کریستالیزاسیون ماده در MEK، حاکی از تبدیل کامل پلی مورف HMX  خام به نوع استاندارد بتا، همراه با افزایش ظرفیت فرایند کریستالیزاسیون تبخیری به روش هضم است.

    کلیدواژگان: ماده منفجره HMX، متیل اتیل کتون، حلالیت، کریستالیزاسیون، اندازه گیری پلیمورف، XRD و رامان
  • احمد ملائی*، سید مهدی عطیفه، محمد طالبی صفحات 47-53

    اکسید آهن هماتیت یا  در صنایع نظامی به عنوان جزء اصلی مخلوط های ترمیتی، کاتالیزور نرخ سوزش پیشرانه های کامپوزیتی و آتشزنه های پیروتکنیکی مورد استفاده قرار می گیرد. فعالیت کاتالیستی و اکسیدکنندگی این ترکیب معدنی با کاهش اندازه ذرات به شدت افزایش می یابد. در این تحقیق، نانو ذرات اکسید آهن هماتیت به روش هم رسوبی جدید و با بکارگیری نیترات آهن 9 آبه در محیط قلیایی با pH=11 سنتز شد. برای تکمیل مرحله اکسیداسیون، از آب اکسیژنه 35 درصد در مرحله پایانی استفاده شد. محصول پس از جداسازی، شستشو و خشک کردن در دمای oC 60، با روش های SEM، TEM، FT-IR و XRD مورد آنالیز قرار گرفت. تصاویر SEM و TEM نشان داد که محصول به شکل میله ای با قطر متوسط nm 40 و طول nm 150 است در ادامه، اثرات بکارگیری آن در فرمولاسیون آتشزای ترمیتی بررسی شد. نتایج نشان داد که فرمولاسیون ترمیتی حاوی نانو  در مقایسه با نمونه مشابه حاوی  میکرونیزه، دارای اثرات اشتعالی شدیدتری است. زمان سوزش این دو ترکیب به ترتیب 3 و 4 ثانیه بوده است. ضمن اینکه قطر سوراخ ایجاد شده بر روی هدف فولادی، با بکارگیری نانو اکسید آهن حدود 23% افزایش داشته است.

    کلیدواژگان: نانو ذرات هماتیت، سنتز، هم رسوبی، مخلوط ترمیتی، اشتعال
  • سید قربان حسینی*، کیوان معینی صفحات 55-60

    در این کار پژوهشی کمپلکس جدید پرانرژی مس با لیگاند 5،4-دی آمینو-3-متیل-H4،2،1-4-تری آزول-1-یوم کلرید (DAMT.HCl)، [Cu (μ-DAMT) Cl2]2، تهیه و با استفاده از روش های طیفی (FT-IR)، فیزیکی (هدایت سنجی و نقطه ذوب) و تجزیه ی عنصری شناسایی شد. بررسی داده های طیفی و خواص فیزیکی ترکیب حاصل اثبات کننده تشکیل یک کمپلکس دو هسته ای از مس (II) می باشد. در ساختار پیشنهادی کمپلکس، اتم مس دارای عدد کیوردیناسیون چهار و هندسه مسطح مربعی می باشد. رفتار حرارتی کمپلکس و لیگاند آزاد با استفاده از نمودار TGA/DSC مورد بررسی قرار گرفت که نتایج این بررسی پرانرژی بودن ماهیت کمپلکس را اثبات می کند. بر اساس این داده ها تخریب کمپلکس همراه با آزادسازی Jg−1 08/279− انرژی می باشد.

    کلیدواژگان: تری آزول، کمپلکس مس، رفتار حرارتی، کمپلکس پرانرژی، شناسایی طیفی
|
  • M. Mirzaei, S. Babaee*, S. G. Hosseini Pages 3-12

    In this research a new type of magnetic Pb(II) and Cr(VI) ion-imprinted polymers were synthesized using Fe3O4@SiO2 magnetic particles as supporter, benzoyl phenyl hydroxylamine and dithizone as ligands for Pb and Cr ions respectively, 4vinyl pyridine as functional monomer, ethylene glycol dimethacrylate as crosslinker and 2,2′-azobis(isobutyronitrile) as the initiator. The ionic templates were achieved using HCl 2M as an eluent solution. The chemical structure, morphology, thermal behavior and magnetic properties of the sorbent polymers were evaluated using Fourier-transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, thermal gravimetric analysis and vibrating sample magnetometry methods. Optimization of affecting parameters of the adsorption of analytes (adsorption time, pH, kind and concentration of the eluent solution, elution time and temperature) were performed using flame atomic absorption spectroscopy method. The results showed that the maximum adsorption capacities for lead and chromium at 40 ◦C were 92.3 and 96.8 milligrams per gram at pH of 6 and 3 respectively. The synthesized sorbents had high selectivity and were successfully applied for these pollutants removing from waste waters in vdifferent stages of ammonium perchlorate production process.

    Keywords: Ion Imprinted Polymer, Lead, Chromium, Wastewater, Ammonium Perchlorate
  • E. Asadian, Gh. Khalaj*, M. R. Khanzadeh GharahShiran, S. Bahri Pages 13-25

    In this research, the effect of the amount of strain and rolling temperature on the microstructure and the hardness of the explosively bonded 304 stainless steel- copper sheets were investigated. Explosive welding was performed using two explosive thickness of 46 and 79 mm with a stand-off distance of 2 and 3 mm. The results of the optical microscope after welding showed that all samples had a common wavy interface. The results of scanning electron microscopy and EDS analysis showed that in all samples the melting region was observed in the joint. The results of micro-hardness tests showed that the most hardness in interface was the sample with the highest thickness of the explosive and the stand-off distance. Rolling operations were carried out with a thickness reduction of 2 mm in two different conditions without preheating and preheating at 300 ℃ and 30 minutes. The results of the optical microscopy after rolling showed that in all cases after rolling, a decrease in the amplitude of the waves (wavelength thickness) was created. The results of the scanning electron microscopy and EDS analysis in the post-rolling and pre-heat conditions indicated that as a result of pre-heat before rolling operation, the copper and iron elements diffused from the interface of copper melting-metal region. Investigating the results of post-rolling non-treating samples showed that hardness after rolling in all samples increased. But in pre-heated samples, the hardness was less than that of as-welded samples.

    Keywords: Joining, Explosive Welding, Stainless Steel, Copper, Rolling, Preheating Treatment
  • Sh. A. Azizi, M. Ghafoori, A. Kebritchi* Pages 27-35

    Polybutadiene acrylic acid acrylonitrile (PBAN) is binder for composite solid propellants used in spacecraft systems, curing kinetics of which is very important. In this research, the effect of functionality of epoxy curative on the curing kinetics of PBAN is researched. Equivalent stoichiometric ratios of PBAN and di-functional (DER 331) and tri-functional (LY 5052) epoxy curatives was cured at 80ºC. During curing reaction, 16 in-situ FT-IR spectra were obtained from the samples to monitor the progress of ester group formation (curing progress). Curing reaction of PBAN with both curatives consists of two separated steps with dissimilar kinetics. Transition from first step to second step of curing reaction, for difunctional curative is occurred after 7 days while, for tri-functional curative after 3 days. The rate of curing reaction using di-functional epoxy curative, is approximately half of tri-functional epoxy curative. These results are important in the aspect of production process and mechanical properties of final product.

    Keywords: Curing Agent, Epoxy, Polybutadiene Acrylonitrile Acrylic Acid (PBAN), Curing Kinetics
  • S. Damiri*, H. R. Pouretedal, A. Sharifi Pages 37-45

    In this research, with evaluation of the solubility of cyclotetramethylene tetranitramine (HMX) explosive in different concentrations of water- methyl ethyl ketone (MEK) solvent, at a temperature range of 40-70 °C, the solubility and some thermodynamic parameters such as enthalpy of dissolution and mixing were calculated. Thereafter, in order to increase the capacity of the crystallization process, the effect of digestion of HMX in evaporative crystallization procedure on the morphology and polymorph conversion of crude HMX was investigated using electron microscopy, X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy. Then, two quantitative methods based on the XRD and Raman spectroscopy were developed for the determination of -HMX in  -type samples. The results showed that with the mentioned methods, -polymorph can be determined in the linear dynamic range of 0.32-5.25 wt. % in  -HMX. Also, the crystallization studies in MEK using digestion and evaporative crystallization showed complete conversion of crude HMX polymorphs to  -type, along with significant increasing in the crystallization capacity.

    Keywords: HMX Explosive, Methyl-ethyl-ketone, Solubility, Crystallization, Polymorph Determination, XRD, Raman
  • A. Mollaei*, S. M. Atifeh, M. Talebi Pages 47-53

    Hematite iron oxide (α-Fe2O3) is used in military industries as a main component of thermite mixtures, burning rate catalyst of composite propellants and pyrotechnic igniter systems. Catalytic and oxidation activity of this mineral combination increases strongly with reduction of particle size. In this research, nanoparticles of hematite iron oxide was synthesized by a new co-precipitation method by using iron (III) nitrate monohydrate in alkaline environment (pH=11). In order of completion of oxidation, hydrogen peroxide 35% was added in the final step. Product was analyzed by SEM, TEM, FT-IR and XRD techniques after separation and drying at 60 °C. SEM and TEM images indicated that the product is rodshape by mean diameter of 40 nm and length of 150 nm. Afterward, this product was applied in incendiary thermite formulation. Results showed that the thermite formulation containing nano 𝐹𝑒2𝑂3 has more intense ignition effects compared to the same composition containing micronized 𝐹𝑒2𝑂3. Burning time of these formulations were 3 and 4 sec respectively. Furthermore, the hole diameter created in steel target increased about 23% by using nano-iron oxide.

    Keywords: Nano Hematite Particles, Synthesis, Co-precipitation, Thermite Mixture, Ignition
  • S. G. Hosseini*, K. Moeini Pages 55-60

    A new high energetic copper(II) complex, [Cu(μ-DAMT)Cl2]2, was prepared by the reaction of 4,5-diamino-3-methyl-4H1,2,4-triazol-1-ium chloride (DAMT.HCl) with copper(II) nitrate and identified by elemental analysis, spectral characterization (FT-IR), melting point and molar conductivity. The spectral and physical characterizations of the product confirm the formation of a binuclear structure of copper(II). In the predicted structure of the complex, copper atom has a coordination number of four with a square planar geometry and CuN2Cl2 environment. In the copper complex, the DAMT ligand acts as N2-donor through its 2 and 3 triazolic sp2 nitrogen atoms. The amine nitrogen atoms do not participate in the coordination process. Thermal property of the ligand and complex was studied by TGA/DSC thermogram. These data reveals that although the salty ligand has an endothermic decomposition whilst after coordination to the copper atom, forms a high energetic complex with exothermic decomposition. This complex releases –279.08 Jg–1 energy during the second step of decomposition in thermal range of 262-271 °C.

    Keywords: Triazole, Copper Complex, Thermal Behavior, High Energetic Complex, Spectral Characterization