مواد پرانرژی
سال:1397 | دوره:13 | شماره:4 (پیاپی 40) |تعداد مقالات:7

در این تحقیق، ضمن مطالعه رابطه میان حساسیت الکترواستاتیکی ترکیبات نیتروی پرانرژی با حساسیت به ضربه آن ها، عوامل ساختاری ای که می تواند در بروز حساسیت بالای این مواد نسبت به محرک های خارجی مانند ضربه و یا تخلیه الکترواستاتیکی مؤثر باشد، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحقیق نشان داده که تعداد گروه عاملی NH2 و نسبت تعداد اتم های اکسیژن موجود در ساختار شیمیایی ترکیب به تعداد اتم های هیدروژن (nO/nH) و برخی عوامل ساختاری دیگر از مهم ترین عواملی هستند که در میزان حساسیت های مذکور اثرگذار هستند. یکی از نتایج مهم این تحقیق آنست که با داشتن یکی از این مقادیر حساسیت، می توان به پیش بینی مقدار خاصیت دیگر با قابلیت اطمینان بالا اقدام نمود. ضریب تعیین مدل استخراج شده، 99/. و مقدار انحراف ریشه میانگین مربعات و متوسط انحراف مطلق نتایج پیش بینی شده، به ترتیب 09/2 و 79/2 است. این مدل به کمک روش رگرسیون خطی چند گانه استخراج شده است و قابلیت اعتبار مدل و همچنین توان پیش بینی کنندگی آن به کمک روش های آماری مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به آن که در حال حاضر مکانیسم دقیق آغازش مواد پرانرژی در مقابل محرک های خارجی به خوبی شناخته نشده است، شناخت عوامل ساختار شیمیایی مؤثر در بروز حساسیت های انفجاری این مواد، می تواند به طراحی و سنتز ترکیبات جدید با خواص ایده آل و ایمنی مناسب منجر شود.

تأثیر پارامترهای دما و عامل پخت بر رفتار رئولوژی سیستم بایندر بر پایه پلی بوتادین خاتمه یافته با هیدروکسیل (HTPB) برای تولید گرین های متوسط و بزرگ حائز اهمیت است. در این پژوهش، اثر دمای ریخته گری º C40، º C50 و º C60 و همچنین اثر ساختار شیمیایی عوامل پخت TDI، IPDI و HDI بر رفتار رئولوژی سیستم بایندر برپایه پلی بوتادین با هیدروکسیل انتهایی مورد بررسی قرار گرفت. افزایش دمای ریخته گری به سبب افزایش میزان پخت، گرانروی را افزایش می دهد؛ بنابراین کاهش دمای ریخته گری، با کنترل فرآیند پخت، عمر کاربری را افزایش می دهد. تغییرات لگاریتم ویسکوزیته نسبت به زمان برای سه سیستم بایندر برپایه HTPB با عامل پخت TDI، IPDI و HDI در دماهای مختلف بیانگر آن است که سیستم بایندر برپایه HTPB با عامل پخت TDI، به دلیل وجود حلقه آروماتیک بیشترین سرعت افزایش ویسکوزیته و سیستم بایندر برپایه HTPB با عامل پخت IPDI به دلیل ساختار حلقوی و آلیفاتیک دارای کمترین سرعت افزایش ویسکوزیته بود.

در پیشرانه های مرکب بایندر نقشی کلیدی در عملکرد پیشرانه دارد. بایندرها به دو دسته خنثی و پرانرژی تقسیم می شوند. گلیسیدیل آزید پلیمر (GAP) یکی از مهمترین بایندرهای پرانرژی محسوب می شود ولی خواص مکانیکی و حرارتی مطلوبی ندارد. هدف این طرح بهبود خواص GAP بواسطه ی کوپلیمر کردن آن با پلی تتراهیدروفوران است. کوپلیمر سه دسته ای پر انرژی جدید با استفاده از 1و4 بوتان دی ال به عنوان آغازگر و روش پلیمری شدن کاتیونی حلقه گشا با استفاده از مونومر اپی کلروهیدرین و در حضور بور تری فلوراید اترات به عنوان کاتالیست سنتز شد. تشکیل کوپلیمر سه دسته ای پلی تتراهیدروفوران-پلی گلیسیدیل آزید – پلی تتراهیدروفوران با استفاده از 13CNMR, ˡ HNMR, GPC وIR تایید شد. رفتار حرارتی کوپلیمر سنتز شده نیز با استفاده از DSC-TGA بررسی شد که نتایج نشان دهنده افزایش پایداری حرارتی و کاهش دمای انتقال شیشه ای کوپلیمر سنتز شده نسبت به GAP است. تاثیر سه نرم کننده پرانرژی BuNENA، TMETN، BTTN بر روی دمای انتقال شیشه ای و ویسکوزیته کوپلیمر سنتز شده بررسی شد. همچنین الاستومرهای کوپلیمر سنتز شده نیز با استفاده از مخلوط N100 و IPDI به عنوان عامل پخت تهیه و خواص مکانیکی آن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

برای کاهش آسیب سازه ها در بارگذاری انفجاری، می توان دال های بتن مسلح موجود را با ورق های CFRP و GFRP بهسازی و مقاوم سازی نمود. در این مقاله با مدل سازی عددی نمونه هایی از دال های بتن مسلح با و بدون تقویت نشان داده شد که استفاده از ورق های فوق که موادی با مقاومت بسیار زیاد و رفتاری الاستیک هستند اگرچه در کاهش تغییر شکل دال مؤثرند ولی به ظرفیت جذب انرژی سازه چندان نمی افزایند. استفاده از پوشش Polyurea (PU) با رفتار الاستو پلاستیک بر روی ورق های فوق، علاوه بر کاهش تغییر شکل، جذب انرژی را تا 40% افزایش می دهد. این ترکیب تقویتی به نحوه استقرار حساس است به طوری که اگر ابتدا پوشش PU بر روی بتن و سپس ورق های سخت روی آن قرار گیرد کار آیی آن نسبت به حالت قبل 30% کاهش خواهد یافت. در حالتی که تقویت در وجه رو به انفجار نصب گردد نسبت به نصب در وجه پشتی دال، جذب انرژی را تا 50% می افزاید. همچنین در این تحقیق نشان داده شده است که استفاده از PU به تنهایی مفید نیست و باید با مواد سخت توأمان بکار گرفته شود.

در این کار پارامترهای رئولوژیکی نظیر تنش تسلیم، ضریب ویسکوزیته و توان پاورلا برای دسته ای از فرمولاسیون های پیشرانه دوپایه و دوپایه بهبود یافته با استفاده از روش رئومتری جریان اسکوئیز به دست آمد. آزمون Squeeze Flow به منظور بررسی رفتار رئولوژیکی فارغ از اثرات لغزش در دیواره و تعیین نوع سیالیت در دماهای مختلف در پیشرانه های دو پایه و دوپایه بهبود یافته استفاده شد. نتایج نشان داد که در پیشرانه های دو پایه و دو پایه بهبود یافته رفتار الاستیک اولیه از نظر پدیده شناسی یکسان ولی از نقطه نظر مقدار متفاوت است، همچنین در منحنی جریان، تقعر و شیب نمودارها حاکی از تفاوت ساختاری و رفتار متفاوت رئولوژیکی میان پیشرانه های دوپایه و دوپایه بهبود یافته است. با افزایش ترکیب درصد مواد پر انرژی نیترآمینی (RDX) در پیشرانه دو پایه بهبود یافته، نیروی متوسط جریان اسکوییز به سمت مقادیر بالاتر انتقال می یابند. با کاهش درصد نیترو گلیسیرین نیز، رفتاری مشابه مشاهده می گردد. نتایج نشان داد مدل برازش منحنی شروود برای منحنی های جریان حاصل از پیشرانه های دوپایه بهتر از منحنی های جریان پیشرانه های دوپایه بهبود یافته عمل می کند که نشان دهنده انحراف رفتار رئولوژیکی پیشرانه های دوپایه بهبود یافته از سیالات هرشل-باکلی است.

از پلیمر گلیسیدیل آزید (GAP) به عنوان بایندر در پیشرانه های جامد کامپوزیت استفاده می شود. برای اصلاح خواص پلیمر می توان از مایعات یونی پر انرژی به عنوان نرم کننده استفاده کرد. در این پژوهش ابتدا مایع یونی را با میزان مشخصی به GAP اتصال داده و سپس از آنیون های پرانرژی نیترات (NO3) و آزید (N3) برای تبادل آنیون استفاده شد. آنالیزهای FTIR تبادل آنیون ها را به درستی تأیید می کنند. آنالیزهای DSC، ویسکومتر و گرمای احتراق نیز انجام شد. با تغییر آنیون، دمای انتقال شیشه ای، ویسکوزیته و انرژی GAP تغییر یافت دمای انتقال شیشه ای برای پلیمر اصلاح شده با مایعات یونی حاویآنیون های نیترات (NO3) و آزید (N3) به ترتیب ° C 25/43-و ° C 91/40-، ویسکوزیته Pa. s 4 و Pa. s 5 و گرمای احتراق kJ/g 46/20 و kJ/g 98/19اندازه گیری شد. نتایج آنالیزها نشان دهنده این است که مایع یونی حاوی آنیون نیترات در مقایسه با مایع یونی حاوی آنیون آزید نتایج بهتری حاصل می کند.

در مطالعه حاضر گرمای انفجار ترکیبات پرانرژی با فرمول CaHbNcOd بر اساس قواعد کیستیاکوسکی-ویلسون به دست آمدند. مقایسه نتایج به دست آمده با داده های تجربی، روش جمع پذیر گروهی و روش کملت نشان می دهد که نتایج به دست آمده بر اساس قواعد کیستیاکوسکی-ویلسون دقیق تر هستند. در ادامه سرعت و فشار انفجار چند ترکیب پرانرژی با استفاده از معادلات کملت بر اساس گرمای انفجار حاصل از قواعد کیستیاکوسکی-ویلسون به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان می دهند که میانگین خطای روش کملت بر اساس قواعد کیستیاکوسکی-ویلسون که گرمای انفجار را دقیق تر پیش بینی می کنند، در تخمین مقادیر سرعت و فشار انفجار به ترتیب برابر 27/5 درصد و 7/10 درصد است. برای افزایش دقت نتایج روش کملت بر اساس قواعد کیستیاکوسکی-ویلسون، ثابت های معادله کملت را از طریق رگرسیون نتایج به دست آمده به نتایج تجربی، مجدداً بازیابی کردیم. میانگین خطای معادلات جدید در پیش بینی مقادیر سرعت و فشار انفجار به ترتیب برابر 3 درصد و 3/97 درصد است که نسبت به معادلات کملت بهبود قابل ملاحظه ای پیدا کرده اند.