فهرست مطالب

مواد پر انرژی - سال دهم شماره 1 (پیاپی 25، بهار 1394)

فصلنامه مواد پر انرژی
سال دهم شماره 1 (پیاپی 25، بهار 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/03/06
  • تعداد عناوین: 7
|
  • احسان کمالی، منصور شهیدزاده * صفحات 3-12
    برای بهبود خواص مکانیکی و حرارتی پلی یورتان های بر پایه گلیسیدیل آزید پلیمر، یک سری پلی یورتان الاستومر با دو بخش نرم متفاوت از طریق فرمول بندی IPDI /GAP/PPG/TMP و HDI/GAP/PPG/TMP تهیه شد. نسبت وزنی دو بخش نرم /GAP PPG در نمونه-های تهیه شده به صورت 100:0؛ 30:70 و 50:50 در فرمول بندی تغییر کرده است. به منظور بررسی ارتباط بین ساختار - خواص نمونه های تهیه شده، وزن مولکولی بین اتصالات و دانسیته شبکه عرضی نمونه ها از طریق داده های آزمون تورم و آنالیز دینامیکی پویا محاسبه شد. نتایج نشان می دهد که با افزایش مقدار GAP در نمونه های پلی یورتانی، میزان دانسیته شبکه کاهش و جرم مولکولی بین اتصالات افزایش می یابد. همچنین نتایج آزمون دینامیکی پویا نشان می دهد که با افزایش میزان GAP، مدول ذخیره در ناحیه الاستیک کاهش و دمای انتقال شیشه ای نمونه ها افزایش می یابد. به علاوه نتایج اندازه گیری سختی نمونه ها نشان می دهد که در نمونه های با مقدار زیادترGAP، میزان مهاجرت بخش نرم به سطح نمونه های پلی یورتانی بیشتر شده و موجب کاهش سختی نمونه ها می شود.
    کلیدواژگان: گلایسیدیل آزید پلیمر، پلی پروپیلن گلیکول، دمای انتقال شیشه ای، مدول الاستیک، کوپلی یورتان
  • حسن رضایی حقیقت *، مهدی باریکانی، جلیل مرشدیان صفحات 13-22
    به منظور افزایش درجه عاملیت HTPB پلیمریزاسیون رادیکالی زنده با واسطه نایتروکساید درجا(In-situ NMP) 1،3-بوتادی ان در حضور عامل کنترل کننده TEPA به عنوان پیش ماده نایتروکساید سه عاملی انجام شده است. سپس از این HTPB که دارای درجه عاملیت بالایی می باشد(PFHTPB)، در تهیه الاستومر پلی یورتانی استفاده شده و تاثیر استفاده از این رزین در خواص دینامیکی- مکانیکی و انتقال های دمایی در آزمون های DMTA و DSC مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از رزین PFHTPB، افزایش جدی در دانسیته شبکه، همراه با افزایش ناچیز در دمای انتقال شیشه ای الاستومر پلی یورتان مربوطه مشاهده شد. به دلیل افزایش دانسیته شبکه در ساختار الاستومر تهیه شده از رزین PFHTPB، کاهش جدی در فاکتور اتلاف مشاهده شد. همچنین نتایج آزمون DSC نشان دهنده عدم تشکیل فاز بلوری در شبکه الاستومر تهیه شده از PFHTPB بود.
    کلیدواژگان: پلیمریزاسیون رادیکالی زنده با واسطه نایتروکساید، HTPB، درجه عاملیت، خواص دینامیکی، مکانیکی، الاستومر پلی یورتان
  • حسن توکلی، رسول صراف ماموری *، علیرضا زارعی صفحات 23-30
    در این پژوهش، اثر نانوکاتالیستی کرومیت مس ((CuO.Cr2O3و نانولوله های کربنی چنددیواره (MWCNTs) اصلاح شده روی رفتار تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات (AP)، با استفاده از کالریمتری پیمایشی تفاضلی (DSC) بررسی شد. ابتدا، نانوکاتالیست کرومیت مس به روش هم رسوبی معکوس سنتز شد. در روش همرسوبی معکوس از مواد اولیه نیترات مس سه آبه (Cu(NO3)2.3H2O) و نیترات کروم نه آبه (Cr(NO3)3.9H2O) با نسبت مولی 1 به 2 استفاده، سپس نانولوله های کربنی چنددیواره، با روش شیمیایی اصلاح شد. قطر تقریبی نانولوله های کربنی استفاده شده، 20 تا 30 نانومتر و طول آن 5 تا 10 میکرومتر است. مطالعات فازی با دستگاه الگوی پراش پرتو ایکس (XRD)، پیوندهای تشکیل شده با دو روش طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) و طیف سنجی رامان، و همچنین مشاهده ریزساختار و اندازه تقریبی نانو ذرات با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) بررسی شد. متوسط اندازه بلورک های کرومیت مسnm 18 به دست آمد. نتایج تجزیه حرارتی آمونیم پرکلرات در حضور نانوکاتالیست کرومیت مس و نانولوله های کربنی اصلاح شده نشان داد که 3 درصد وزنی نانوکاتالیست، دمای تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات را به اندازه °C 86/94 و °C 49/83 به ترتیب برای کرومیت مس وMWCNTs کاهش داد. در ضمن تغییر آنتالپی احتراق برای کرومیت مس مقدار J g -131/1132 و برای MWCNTsمقدار J g -171/1308به دست آمد.
    کلیدواژگان: نانوکاتالیست، کرومیت مس، نانولوله های کربنی چند دیواره اصلاح شده، همرسوبی معکوس، آمونیم پرکلرات، تجزیه حرارتی
  • احمد ملایی، محمدرضا رحیمی پور *، محمد علی دهنوی صفحات 31-39
    خرج گودها با ایجاد جت بسیار سریع حاصل از تلاشی یک لاینر فلزی در اثر انفجار یک ماده منفجره، موجب انهدام زره می شوند. فرمولاسیون ماده منفجره از پارامترهای مهم و تاثیر گذار در میزان نفوذ یک خرج گود است. مواد منفجره بکار رفته در این مهمات عمدتا دارای سرعت انفجار و دانسیته بالایی هستند. در این تحقیق، ترکیباتی بر پایه HTPB و حاوی مقادیر مختلف پودر آلومینیوم (از صفر تا 40 درصد وزنی) در یک خرج گود خاص مورد مطالعه قرار گرفتند. وزن مواد شارژ شده در حدود 30 گرم است. خرج گودهای کالیبر mm 40 با لاینر مسی به ضخامت mm 1، پس از شارژ با فاصله توقف mm 25 بر روی یک هدف استوانه ای از جنس فولاد نرم تست شدند. نتایج نشان داد که بهترین عملکرد مربوط به فرمولاسیون فاقد پودر آلومینیوم می-باشد. نفوذ حاصل از انفجار این نمونه دارای عمق mm 61 و حجم cm3 4/4 است. با افزایش پودر آلومینیوم در فرمولاسیون های تهیه شده، میزان نفوذ در هدف به صورت غیر خطی کاهش می یابد. شبیه سازی نفوذ با نرم افزار LS-DYNA و مقایسه آن با مقادیر تست تجربی نشان داد که با افزایش میزان پودر آلومینیوم، تفاوت نتایج بیشتر می شود.
    کلیدواژگان: خرج گود، تست نفوذ، پودر آلومینیوم، فرمولاسیون PBX
  • یدالله بیات *، سمیه دمیرچی، پروین حنیفه زاده صفحات 41-46
    4، 10-دی نیترو-12،8،6،2-تترااکسا-10،4-دی آزاایزوورتزیتان (TEX) به عنوان یک ماده منفجره غیر حساس شناخته شده است.این ترکیب معمولا از واکنش نیتراسیون حدواسط 1، 4-دی فرمیل-3،2، 5، 6-تتراهیدروکسی پیپرازین ((DFTHP در حضور نیتریک اسید –سولفوریک اسید تهیه می شود. این اسیدها علی رغم فعالیت بالا، سمی و خورنده هستند و. پساب اسیدی زیادی تولیدمی کند.علاوه بر این، مخلوط اسیدی موجب تجزیه ی محصول و در نتیجه کاهش راندمان واکنش می شود. در این مقاله، استفاده از مایعات یونی اسیدی برای اولین بار به عنوان یک کاتالیست کارآمد و شرایط واکنش معتدل تر برای سنتز TEX بیان شده است. برای دسترسی به بازده بالا، انواع مایعات یونی، مقدار مایع یونی، مقدار نیتریک اسید، دمای واکنش و زمان واکنش مورد بررسی قرار گرفته شده است. آنالیز TEX به وسیله طیف مادون قرمز FTIR)) و طیف رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR) صورت گرفته است.
    کلیدواژگان: 4، 10، دی نیترو، 12، 8، 6، 2، تترااکسا، 10، 4، دی آزاایزوورتزیتان (TEX) 1، 4، دی فرمیل، 3، 2، 5، 6، تتراهیدروکسی پیپرازین ((DFTHP، 1، (4، سولفوبوتیل) 3، متیل ایمیدازولیوم هیدروسولفات
  • حمیدرضا قاینی *، منوچهر فتح الهی، سید محمدحسین رضوی صفحات 47-54
    فلیرهای نورزا از گذشته تا به امروز به منظور ایجاد روشنایی و علامت دادن در شرایط بحرانی مورد استفاده قرار گرفته است. فرمولاسیون فلیر شامل سه جز سوخت (منیزیم) و اکسیدکننده (نیترات سدیم) و بایندر می باشد. کارایی فلیرهای نورزا به پارامترهای زیادی از جمله نسبت سوخت به اکسیدکننده، اندازه ذرات سوخت، نوع بایندر و درصد وزنی بایندر وابسته است. در این فعالیت تحقیقاتی در ابتدا به بررسی تاثیر تغییر نوع بایندر و سپس اثر نسبت سوخت به اکسیدان بر میزان شدت و بازده روشنایی پرداخته می شود. در انتها با استفاده از داده های تجزیه حرارتی (DSC) و (TG)، مدل واکنش و پارامترهای سینتیکی و ترمودینامیکی این ترکیبات محاسبه و ارتباط ما بین کارایی و انرژی فعال سازی تعیین گردید.
    کلیدواژگان: فلیرهای نوری، بایندر، انرژی فعال سازی، گرماسنجی پویشی دیفرانسیلی(DSC)، بازده نوری، حساسیت دمایی
  • هاشم بابایی *، توحید میرزابابای مستوفی، ابوالفضل درویزه، مجید علی طاولی صفحات 55-65
    در این مقاله تغییر شکل پلاستیک ورق های دایره ای کاملا گیردار تحت بارگذاری انفجاری با سامانه پاندول بالستیک مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج تجربی به دست آمده از آزمایش های صورت گرفته، برحسب خیز مرکز ورق و پروفیل تغییر شکل ارزیابی می شود. برای بررسی تاثیر خواص مکانیکی ماده بر روی میزان تغییر شکل ورق، آزمایش هایی بر روی ورق با جنس و ضخامت های متفاوت اعم از مسی، فولادی و آلومینیومی صورت می گیرد. همچنین با تغییر فاصله استقرار خرج، تاثیر نوع بارگذاری در تغییر شکل ورق موردمطالعه قرار می گیرد. شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS/EXPLICIT انجام می گیرد. در شبیه سازی عددی، نتایج حاصل از محاسبه ضریب افت فشار با دو روش مختلف مقایسه می شود. لازم به ذکر است که برای صحه گذاری مدل عددی، نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج تجربی مقایسه شده است. این مقایسه نشان می دهد که نتایج عددی با نتایج تجربی به دست آمده سازگاری قابل قبولی دارد و به طور کلی با توجه به روابط ارائه شده، 74% و 67% از داده ها در محدوده قابل اطمینان قرار می گیرد، بنابراین استفاده از این مدل عددی برای پیش بینی پروفیل تغییر شکل و خیز مرکز ورق دایره ای مطلوب است.
    کلیدواژگان: بارگذاری انفجاری، پاندول بالستیک، تغییر شکل پلاستیک، شبیه سازی عددی، ورق دایره ای کاملا گیردار
|
  • E. Kamali*, M. Shahidzadeh Pages 3-12
    For improving the mechanical and thermal properties of polyurethanes based on glycidyl azide polymer (GAP), a series of polyurethane elastomers with two soft segments were prepared from hexamethylene diisocyanate (HDI) / (GAP) / (PPG) /TMP and isophorone diisocyanate (IPDI) / GAP/ PPG/ TMP formulation. The weight ratio of soft segments GAP/PPG in polyurethane samples is changed as following order: 0:100, 30:70 and 50:50. For the study the structure – property relationships of polyurethane samples, the average molecular weight between cross-link junctions and effective cross-link density (νe) of samples were calculated from swelling and dynamic mechanical analysis tests. Both tests have shown that, as the GAP contents of copolyurethane samples are increased, molecular weight between cross-links (Mc) is increased. Also, dynamic mechanical analysis results of polyurethane samples have shown that by increasing of GAP ratio in the soft segment of polyurethane, the storage modulus at elastic region decreased and the glass transition temperature (Tg) have increased. As well as, hardness of samples is measured and indicated that by increasing the GAP extent of polyurethane samples, the migration of soft segment to the surface of polyurethane is improved and causes the dropping of the sample hardness.
    Keywords: Glycidyl azide polymer, Polypropylene glycol, Glass transition temperature, Elastic module, Copolyurethane
  • Hassan Rezaei Haghighat *, Mehdi Barikani, Jalil Morshedian Pages 13-22
    In order to increasing of hydroxy functionality of HTPB, an in-situ nitroxide mediated polymerization (NMP) of 1,3-butadiene was carried out in presence of TEPA as a polyfunctional nitroxide precursor. The effects of this new hydroxyl-terminated polybutadiene on thermal and dynamic-mechanical properties of its corresponding polyurethane elastomer were studied by DSC and DMTA tests. A significant enhancement in crosslink density of the elastomeric product with small increase in glass transition temperature was achieved using PFHTPB. Also the absence of any endothermic peak in DSC thermogram was an indication of no crystalline domain existing in these samples.
    Keywords: nitroxide, mediated polymerization, hydroxy terminated polybutadiene, functionality, polyurethane elastomer, dynamic, mechanical properties
  • Hassan Tavakoli, Rasoul Sarraf Mamoory *, Ali Reza Zarei Pages 23-30
    In this study, the effect of copper chromite (CuO.Cr2O3) nanoparticles and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) as nanocatalysts on the thermal decomposition behavior of ammonium perchlorate (AP) has been investigated using Differential Scanning Calorimetry (DSC). At first, copper chromite (CuO.Cr2O3) nanoparticles were prepared by inverse co-precipitation method. In this method, cupric nitrate trihydrate (Cu (NO3)2.3H2O), and chromium nitrate nonahydrate (Cr (NO3) 3.9H2O) with a mole ratio of 1:2 were used. Then, multi-walled carbon nanotubes were modified by a chemical method.The MWCNTs were used with the average approximate diameter of nanotubes varies from 20 to 30 nm and their lengths from 5 to 10 μm. Phase study by X-ray Diffraction Spectroscopy (XRD), the obtained bonds via two methods of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and Raman Spectroscopy, and also microstructure observations and size of nanoparticles were determined by Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM). The average crystallite size of obtained copper chromite was 18 nm. The results showed that using 3 wt.-% nano catalysts lowered the decomposition temperature of AP to 94.86 °C and 83.5 °C for copper chromite (CuO.Cr2O3) and nano- MWCNTs, respectively. Meanwhile, the total enthalpies, for these two cases, were 1132.31 J g -1 and 1308.71 J g -1 respectively.
    Keywords: Nanocatalyst, Copper chromite, Functionalized MWCNTs, Inverse co, precipitation, Ammonium Perchlorate, Decomposition
  • A. Mollaei, M. R. Rahimipour*, M. A. Dehnavi Pages 31-39
    Shaped charges defeat armours by means of high velocity jets formed by the collapse of a metallic liner as a result of the detonation of an explosive. The explosive formulation is an important factor influencing the properties of a shaped charge. Explosive charges used in penetrating devices have usually high detonation velocity and high density. In this research, composition based on HTPB having different amount of aluminum (0 up to 40 percent by weight) was examined in a specific shape charge. Total weight of explosive was about 30 g. Shaped charges of 40 mm calibers were prepared and penetration experiments were carried out at 25 mm stand-off distance on mild steel targets. The results established high penetration capability of aluminum-free formulation. Penetration resulted by this charge has a 61 mm depth and 4.4 cm3 volume. There is a nonlinear decrease in the penetration of the shaped charges by adding aluminum in formulation of explosives.
    Keywords: Shaped charge, Penetration, Aluminum powder, PBX
  • Y. Bayat*, S. Damirchi, P. Hanifezadeh Pages 41-46
    4, 10- Dinitro-2, 6, 8, 12- tetraoxa-4, 10- diazaisowurtzitane (TEX) is well known as an efficient Insensitive high explosive. It was usually prepared via nitration of 1, 4- diformyl- 2, 3, 5, 6- tetrahydroxy piperazine reaction using a mixture of fuming nitricacid and concentrated sulfuric acid. However, these traditional liquid acids are toxic, corrosive and produce hazardous waste. In addition, these acidic mixture cause product decomposition and low yields despite their high catalyst activity. In this research the use of an efficient catalyst and mild reaction condition for TEX synthesis is reported for the first time. To access the high yields of ionic liquids, the ionic liquid, the amount of nitric acid, reaction temperature and reaction time have been studied. TEX was characterized by nuclear magnetic resonance spectra (NMR) and Fourier transform infrared (FTIR).
    Keywords: 4_10_Dinitro_2_6_8_12_tetraoxa_4_10_diazaisowurtzitane (TEX)_1_4 – Diformyl_2_3_5_6_tetrahydroxypiperazine (DFTHP)_1_(4_sulfobutyl)_3_methylimidazolium hydrogensulfate
  • H.Ghayeni*, M. Fathollahi, H. Razavi Pages 47-54
    Illumination flares from the past to the present have been used in order to create light and signal in critical conditions. Flare formulation consists of three components i. e., fuel (magnesium) and oxidants (sodium nitrate) and a binder. Performance of illumination flares depend on many parameters such as ratio of oxidizer to fuel, particle size of fuel, binder type and binder weight percent. In this research work, the impact of a change in the type of binder was examined at the first step and then and the effects of ratio oxidant to fuel on light intensity and illumination efficiency were studied. Finally, thermal analysis (DSC) and (TG) data was used to calculate reaction model, kinetic and thermodynamic parameters. Then the relationship between the performance and activation energy was determined.
    Keywords: Illumination flare, binder, activation energy, differential scanning calorimetry (DSC), illumination efficiency, Thermal sensitivity