فهرست مطالب

مواد پر انرژی - سال چهارم شماره 2 (پیاپی 8، پاییز و زمستان 1388)

فصلنامه مواد پر انرژی
سال چهارم شماره 2 (پیاپی 8، پاییز و زمستان 1388)

  • تاریخ انتشار: 1389/07/13
  • تعداد عناوین: 10
|
  • علیرضا زارعی، علی صابری مقدم، سهیلا چلاوی صفحه 3
    ،- دی متیل هیدرازین یا دی متیل هیدرازین نامتقارن) (UDMHیکی از مشتقات هیدرازین است که به طور عمده به عنوان سوخت مایع در موشک استفاده می شود. علاوه بر کاربرد آن در صنایع دفاعی و فضایی، این ماده عامل رشد گیاهان بوده و در سنتز شیمیایی برخی از مواد و نیز تهیه مواد مورد استفاده در عکاسی کاربرد دارد.، - دی متیل هیدرازین علی رغم اهمیت آن، ماده ای بسیار سمی است که براحتی می تواند در هنگام تولید و استفاده وارد اتمسفر شده و باعث آلودگی آب و خاک گردد. با توجه به کاربرد این ماده و اهمیت سمیت آن، اندازه گیری مقادیر کم آن در نمونه های محیطی از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. در این مقاله یک روش جدید برای اندازه گیری اسپکتروفتومتری، - دی متیل هیدرازین بر اساس واکنش با آلدئیدهای آروماتیک ارائه شده است. پس از بهینه سازی شرایط، روش برای اندازه گیری مقادیر ناچیز، -دی متیل هیدرازین در گستره g.mL-0/6-4/0 خطی بوده و میزان حد تشخیصg.mL-0/0 و تکرارپذیری روش (RSD) برای ده اندازه گیری مکرر 45/% بدست آمده است. این روش برای اندازه گیری، -دی متیل هیدرازین در نمونه های آب به کار برده شد و نتایج رضایت بخشی بدست آمد.
    کلیدواژگان: اندازه گیری اسپکتروفتومتری، دی متیل هیدرازین، UDMH
  • سبحان امامی کوپایی، کیومرث مظاهری، حسین سوری صفحه 11
    در تحقیق حاضر انتشار موج تراک در مواد شدید الانفجار ایده آل و غیرایده آل مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. برای این منظور یک کد کامپیوتری تهیه شده است که از مدل ارائه شده توسط وود و کرک وود (مدل WK)، که برای تراک خوداتکا با انحنای کم جبهه جواب های مناسبی به دست می دهد، استفاده می کند. با استفاده از این مدل، می توان رابطه ی بین سرعت انتشار تراک و شعاع انحنای تراک خمیده را که در عمل مشاهده می شود با دقت نسبتا خوبی به دست آورد. در این تحقیق به ضعف تئوری چاپمن - ژوگت (CJ) در پیش بینی سرعت انتشار تراک در مواد منفجره ی غیرایده آل اشاره و با به کارگیری تئوری WK این ضعف تا حدودی بر طرف شده است. مقایسه ی نتایج به دست آمده از این مدل با نتایج تجربی، نشان از دقت نسبتا خوب این مدل در شبیه سازی انتشار تراک در مواد منفجره ی غیرایده آل مخصوصا در انحناهای کم دارد. مطالعه حاضر نشان می دهد که دقت معادلات حالت و نرخ سوزش به کار گرفته شده، نحوه ی کالیبره کردن آنها و همچنین نزدیکی قوانین مخلوط انتخابی به فیزیک مساله مورد مطالعه نیز در دقت نتایج تاثیر گذار می باشد.
    کلیدواژگان: مواد شدیدالانفجار، تراک غیرایده آل، مدل سازی تراک، تراک خمیده، مدل WK، تئوری CJ، قانون مخلوط
  • آرش کامران پیرزمان، محمد کاظمینی صفحه 29
    مطالعه سینتیکی واکنش پلی بوتادین دارای انتهای هیدروکسیل(HTPB) با ایزو فرن دی ایزو سیانات (IPDI) توسط تیتراسیون معکوس انجام شده است. در چهار دمای 0، 40، 50 و 60 درجه سانتیگراد میزان پیشرفت واکنش، ثابت سرعت واکنش و انرژی فعالیت بدست آمده است.
    نشان داده شده است که واکنش، دارای سرعت درجه دوم ظاهری از غلظت های HTPB وIPDI می باشد. در نمودارهای درجه دوم، یک عدم تداوم ظاهر شده است که این رفتار بدلیل واکنش پذیری متفاوت گروه های ایزوسیانات در مولکول ایزوفرن دی ایزوسیانات می باشد. مقادیر انرژی فعالیت برای دو قسمت منحنی /8 و /0 کیلو کالری بر مول بدست آمده است. در ادامه کار، اثرپارامترهای نسبت پخت (نسبت اکی والان NCO/OH) و کاتالیست فریک استیل استونات Fe(AA) برروی پلیمریزاسیون پلی بوتادین بررسی گردیده است نتایج این تحقیق نشان می دهد در نمودارهای درجه دوم این واکنش، یک عدم تداوم یا به عبارتی شکستگی وجود دارد. مولکولIPDI یک دی ایزوسیانات سیکلوآلیفاتیک می باشد که شامل یک گروه ایزوسیانات از نوع اول (CH-NCO) و یک گروه ایزوسیانات از نوع دوم (CH-NCO) میباشد. فعالیتهای متفاوت این گروه ها باعث بوجود آمدن عدم تداوم در نمودارهای درجه دوم می شود.
    در ادامه مطالعات، اثر دما، نوع ایزوسیانات و کاتالیست بر سیستم واکنش مطالعه شده است. نهایتا مقایسه ای نیز بین سینتیک واکنش سه دی ایزوسیانات شامل تولوئن دی ایزوسیانات(TDI)، هگزامتیلن دی ایزوسیانات (HMDI) و ایزو فرن دی ایزوسیانات (IPDI)انجام شده است و مشاهده گردید سهولت واکنش گری برای ایزوسیانات ها بترتیب بصورت آروماتیک، آلیفاتیک و سیکلو آلیفاتیک می باشد که با توجه به این نتیجه گیری می توان دی ایزوسیانات متناسب با واکنش مورد نظر را انتخاب نمود.
    کلیدواژگان: پلی یورتان، سینتیک، HTPB، IPDI
  • حسین سوری، کیومرث مظاهری * صفحه 39

    در این مقاله، برای مواد شدیدالانفجار با معادله حالت و نرخ سوزش کلی، بر مبنای روش «دینامیک شوک تراک» (DSD) معادلات اولر واکنشی در ناحیه ی واکنش مابین شوک پیشرو و مکان صوتی حل شده اند و به این وسیله تاثیر انحنای جبهه ی تراک در دو حالت واگرا و همگرا بر سرعت انتشار و خواص محصولات حاصل از آن به دست آمده است. معادلات حاکم، در دستگاه متصل به جبهه ی تراک نوشته شده اند و در استخراج آنها فرض شده که انحنای جبهه ی تراک نسبت به طول نیمه واکنش4، کم است و تغییرات هندسه ی آن نسبت به زمان عبور ذره از ناحیه ی واکنش به آهستگی صورت می گیرد. نتایج به دست آمده از این تحقیق بر نتایج مراجع معتبر کاملا منطبق می باشد. این تحلیل نشان می دهد که با افزایش انحنای جبهه، سرعت تراک واگرا نسبت به تراک تخت پایا کم شده و در صورتی که انحناء از حدی بیشتر شود، تراک میرا خواهد شد. در صورتی که تراک به صورت همگرا منتشر شود، با کوچک شدن اندازه ی شعاع موج تراک، سرعت و قدرت آن به شدت افزایش می یابد. در ناحیه ی واکنش مواد شدیدالانفجار، مواد اولیه و محصولات واکنش به صورت همزمان حضور دارند. برای محاسبه ی خواص این مخلوط، نیاز به استفاده از یک سری فرضیات است که با نام قواعد مخلوط شناخته می شوند. در این تحقیق، تاثیر قواعد مخلوط بر خواص تراک تخت پایا و تراک خمیده بررسی می شود. نتایج این تحقیق نشان می دهد که فرم قواعد مخلوط تاثیر چندانی بر خواص تراک تخت ندارد. اما این اثر در تراک خمیده واگرا کاملا مشهود و قابل توجه است. به نحوی که سرعت انتشار تراک و در نتیجه فشار، چگالی و سایر خواص پشت آن را به مقدار زیادی تغییر می دهد.

    کلیدواژگان: شدیدالانفجار، دینامیک شوک تراک (DSD)، قاعده ی مخلوط، تراک همگرا، تراک واگرا
  • جواد اکبردوست صفحه 57
    داخل پوسته ی استوانه ای منفجر می شود، انرژی زیادی به طور ناگهانی آزاد می کند که سبب شکسته شدن پوسته به تکه هایی (ترکش-هایی) با ابعاد و اندازه های مختلف می شود. برای کنترل ابعاد و شکل ترکشها، روش هایی همچون ایجاد شیار بر سطح مخزن ماده منفجره ارائه شده است. عمق، راستا، شکل و فاصله بین شیارها از جمله عوامل موثر درکنترل شکست استوانه ها می باشد. به منظور بررسی شکست با توجه به پیچیده بودن، پرهزینه و خطرناک بودن پدیده ی انفجار، از شبیه سازی عددی استفاده شده است. در این مقاله پس از بررسی شبیه سازی شکست استوانه تحت اثر بار انفجاری، به بررسی تاثیر چندین چیدمان شیار با عمق های متفاوت در فرآیند ایجاد ترکش در استوانه ها پرداخته شده است. برای شبیه سازی عددی، از روش حل صریح و نرم افزار LS-DYNA استفاده شده است. نتایج تحلیل ها نشان می دهد که شیارهای طولی، تاثیر بسیار بیشتری نسبت به شیارهای حلقوی در نحوه ی شکست استوانه شیاردار دارد، به طوریکه فرآیند شکست عمدتا توسط شیارهای طولی کنترل می شود. همچنین شیارهایی که در خارج پوسته استوانه ای ایجاد می شوند، کارآیی چندانی در کنترل شکست ندارند.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، شکست استوانه، چیدمان شیار، بار انفجاری، LS، DYNA
  • سیروس سرمستی، کیومرث مظاهری صفحه 71
    در کار حاضر بر اساس فرضیه ی تراک چپمن-ژوگت و با توصیف رفتار محصولات انفجار توسط معادله حالت BKW، کد کامپیوتری جهت پیش بینی خواص انفجاری مواد شدیدالانفجار تهیه شده است. جهت تعیین ترکیب شیمیایی حالت تعادل مخلوط غیرایده آل و چندفازی محصولات انفجار، روش جدیدی برای کمینه سازی انرژی آزاد گیبس به کار رفته است. روش جدید، نوعی روش نیوتن-رافسن می باشد که مشتقات دوم انرژی آزاد لازم برای استفاده از آن، برای مخلوط غیر ایده آل محاسبه شده اند. دقت روش جدید در مقایسه با دقت روش به کار رفته در کد FORTRAN BKW (که مشتقات دوم انرژی آزاد برابر با مقدار آنها برای مخلوط گاز کامل فرض شده است) بیشتر می باشد. نتایج کد ترموشیمیایی تهیه شده با نتایج تجربی و همچنین نتایج منتشر شده از کدهای ترموشیمیایی دیگر، تطابق خوبی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: فرضیه تراک CJ، معادله حالت BKW، کد ترموشیمیایی، تراک، مواد شدیدالانفجار
  • سید مهدی عطیفه، حسین مومنیان *، ابوالقاسم مقیمی صفحه 81

    برخی نرم کننده ها و نگهدارنده های پر انرژی دارای گروه های پرانرژی از قبیل نیترو (-NO)، فلوئورودی نیترو (FC(NO)-)، دی فلوئوروآمینو (-NF)، نیترات استر (-ONO)، نیترامین (-NNO)و آزید(-N) توسعه داده شده و مورد استفاده قرار گرفته اند. در این مقاله سعی شده ترکیبی پرانرژی با درصد ازت بالا سنتز شود که دو گروه عاملی پر انرژی ONO و N را توام در ساختار مولکولی داشته باشد. ترکیب انتخاب شده آزیدوداکسی سلولز نیترات (II) می باشد. برای رسیدن به مولکول مورد نظر، نیتراسیون آزیدوداکسی سلولز(I) با مخلوطی از اسیدنیتریک 98% و انیدرید استیک در حلال دی کلرومتان در دمای ◦C0 انجام شد. حضور گروه عاملی آزید و افزایش درصد نیتروژن در محصول به دست آمده توسط طیف سنجی IR،CNMR و همچنین تجزیه عنصری اثبات شد. گرمای انفجار و حجم گاز حاصل به ترتیب با روش های کالریمتری و گازسنجی مورد بررسی قرار گرفت.

    کلیدواژگان: ترکیبات پر انرژی آزیدی، آزیدوداکسی سلولز، نیتراسیون، گرمای انفجار، گازهای حاصل از انفجار، تجزیه حرارتی
  • فرم عضویت در انجمن
    صفحه 91
  • راهنمای تدوین مقالات
    صفحه 92
  • چکیده مقالات به انگلیسی
    صفحه 97
|
  • Ar.Zarei, A. Saberi Moghaddam, S. Chalavi Page 3
    1,1-Dimethylhydrazine (unsymmetrical dimethylhydrazine, UDMH) is one of the hydrazine derivatives that is mainly used as a high-energy fuel in military applications as a rocket propellant and as a fuel for thrusters, and small electrical power generating units. 1,1-Dimethylhydrazine is volatile and toxic, and is readily absorbed by oral, dermal or inhalation routes of exposure. Because of the environmental and toxicological significance of 1,1-dimethylhydrazine, sensitive and reliable analytical methods are necessary for determination of 1,1-dimethylhydrazine in samples. In this paper, a new spectrophotometric method for the determination of trace amounts of 1,1-dimethylhydrazine is described. The method is based on the reaction of 1,1-dimethylhydrazine with p-nitrobenzaldehyde in micellar media. The optimal reaction conditions were studied and the analytical characteristics of the method were obtained. The method allowed the determination of 1,1-dimethylhydrazine at concentration between 0.40 – 6.0 mg.mL-1 with detection Limit (DL) of 0.1mg.mL-1 and relative standard deviation of 1.45%, respectively. Under working conditions, the proposed method was successfully applied to the determination of 1,1-dimethylhydrazine in water samples.
  • S. Emami Koupaee, K. Mazaherih., Soury Page 11
    In this article, the detonation wave propagation in the ideal and non-ideal high explosives has been studied and compared. This study is performed utilizing the Wood-Kirkwood theory (WK theory), which is valid for slightly curved self-sustained detonations. Utilizing this model, a relation between detonation velocity and the front curvature is obtained. In this study, it has been shown that non-ideal explosives are poorly modeled by Chapman-Jouguet (CJ) theory. Comparison of the results of WK model with empirical data reveals that WK model has good accuracy in modeling detonation propagation in non-ideal explosives, especially for small curvatures. The present study shows that of the accuracy of state equations, the employed burning rate, their calibration, and also the mixture rules influence the results considerably.
  • A. Kamran Pirzaman, M. Kazemini Page 29
    A kinetic study of the reaction between a hydroxyl-terminated poly butadiene (HTPB) and isophorone diisocyanate(IPDI) was carried out by using back titration. At four temperatures 30, 40, 50 and 60 degrees centigrade, the progress of reaction, rate constant and activation energy were obtained. It was shown that reaction has an apparent second -order in terms of HTPB and IPDI concentration. In the second-order plots, a discontinuity was observed. This behavior depends on differences in reactivity of the isocyanate groups at isophorone diisocyanate molecule site. The activation energies for the two parts of the reaction were determined to be 8.3 and 10.1 Kcal/mole.Next, effects of curing ratio parameter (equivalent ratio of NCO/OH) and ferric Acetyl Acetonate catalyst for butadiene polymerization were investigated. Results of this research shows that a discontinuity exist at second-order plots.The IPDI molecule is a cycloaliphatic diisocyanate that includes a group of first type isocyanate (CH2-NCO) and a group of second type isocyanate (CH-NCO). This activity difference of these groups produce a discontinuity at second-order plots. In the next phase of the study, effect of temperature, type of isocyanate and catalyst on the reachen system was investigated. Finally, a comparative kinetic study between the three different diisocyanates, i.e, Toluene diisocyanate (TDI), hexametylene diisocyanate (HMDI) and isophorone diisocyanate), was carried out. It was observed that the order of reactivity for diisocyanates was aromatic, aliphatic and cycloaliphatic. Considering this finding, we can select adiisocyanate appropriate for the reaction in question.
  • H.Soury, K.Mazaheri Page 39

    In this study, the reactive Euler equations are solved in the reaction zone between the leading shock and sonic locus for curved detonations propagating in high explosives. The explosive material is described by general equation of states and reaction rate law. The investigation is carried out by the "Detonation Shock Dynamics" (DSD) method. The effects of the front curvature on the detonation velocity and its properties are determined for divergent and convergent detonations. Governing equations are written in shock attached frame and simplified assuming small detonation front curvature (relative to half-reaction length) and slow-varying shape (relative to particle pass time through reaction zone). It is observed that increasing the front curvature leads to decreasing of the diverging detonation velocity relative to the corresponding ZND detonation. Besides, for curvature higher than a critical limit the detonation fails. Decreasing the converging detonation curvature radius causes a dramatic increase in the detonation velocity and pressure. In the reaction zone of the high explosive materials, the reactant and products exist simultaneously. Computation of the mixture properties needs some assumptions known as the mixture rule. In the present work, the effects of the mixture rule on the planar and curved detonation is studied. It is demonstrated that the kind of the mixture rule does not have considerable effects on the planar detonation. However, its effect on the curved diverging detonation is significant and leads to a substantial change of the detonation properties such as the velocity and pressure.

  • J. Akbardoost Page 57
    The detonation of explosive materials in a cylindrical shell releases abruptly a large amount of energy that may cause fracture of shell to a number of fragments with various shapes, sizes and masses. There are several methods for controlling fracture such as creating grooves on the surfaces of the cylinder. The depth, direction and cross section of the grooves and the distance between the grooves are important parameters for the fracture control of cylinders. The numerical simulation of fracture can be one of the most appropriate techniques for studying this phenomenon and for reducing the number of complicated, expensive and dangerous experiments that have to be performed. In this paper, the first fracture of a cylindrical shell under explosive loading is simulated numerically using the code LS-DYNA (CLE Method) and then the effects of groove arrangements on the cylinder fragmentation are evaluated. The results show that the longitudinal grooves have the major effect in controlling fracture. However, by choosing appropriate groove depths one may control the fragmentation both in the axial and in the circumferential directions. Moreover, the external grooves are not suitable for controlling the fragmentation.
  • S. Sarmasti, K. Mazaheri Page 71
    In this research work, a computer code is developed to predict the detonation properties of high explosives on the basis of the Chapman-Jouguet theory. A new free energy minimization scheme was employed to calculate the equilibrium composition of non-ideal and multiphase mixture of detonation products. The new minimization scheme is a variant of the Newton-Raphson algorithm. In the present work, the second derivatives of free energy are computed for non-ideal mixture. It is found that the developed algorithm calculates the chemical equilibrium properties more accurately than the FORTRAN BKW scheme which takes the second derivatives of free energy as equal to their values in a perfect gas mixture. The calculated detonation velocities and C-J pressures are compared with experimental data as well as the data reported from other thermo-chemical codes. The results are very promising.
  • S. M. Atifeh, H. Momenian, A. Moghimi Page 81

    Binders and plasticizers containing energetic groups such as nitro (-NO2), fluorodinitro (FC(NO2)2-), difluoroamino (-NF2), azide (-N3) and nitrate (-ONO2) have been developed and used in formulation of energetic materials. In this research paper, the synthesis of a high N-component energetic material possessing both energetic functional groups ONO2 and N3 in its molecular structure has been investigated. This compound is Azidodeoxycellulose nitrate(II). To reach the target molecule, nitration of azidodeoxycellulose(I) was performed using acetic anhydride, 98% HNO3 at 0◦C in CH2Cl2 Solvent. The presence of azido groups and the enhancement of nitrogen percent were confirmed by IR spectroscopy and elemental analysis. The heat of explosion and the volume of the obtained gas were investigated by calorimetric and gasometric methods respectively.