Nghiên cứu ảnh hưởng của y-polyoxymethylene đến độ bền cơ học của thuốc phóng trên nền nitroxenlulo và nitroglyxerin

Bài báo đưa ra kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của γ-polyoxymetylen (y- POM) tới độ bền cơ học của thuốc phóng trên nền nitroxelulo và nitroglyxerin. Kết quả nghiên cứu cho thấy, để đảm bảo độ bền cơ học của thuốc phóng hàm lượng y- POM không nên vượt quá 12% tổng khối lượng các thành phần.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ảnh hưởng của y-polyoxymethylene đến độ bền cơ học của thuốc phóng trên nền nitroxenlulo và nitroglyxerin Hóa học và Kỹ thuật môi trường NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA -POLYOXYMETHYLENE ĐẾN ĐỘ BỀN CƠ HỌC CỦA THUỐC PHÓNG TRÊN NỀN NITROXENLULO VÀ NITROGLYXERIN Dương Ngọc Cơ1*, Phạm Văn Toại1, Phạm Kim Đạo1, Nguyễn Mạnh Tường2 Tóm tắt: Bài báo đưa ra kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của γ-polyoxymetylen (- POM) tới độ bền cơ học của thuốc phóng trên nền nitroxelulo và nitroglyxerin. Kết quả nghiên cứu cho thấy, để đảm bảo độ bền cơ học của thuốc phóng hàm lượng - POM không nên vượt quá 12% tổng khối lượng các thành phần. Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học trong việc thiết kế và chế tạo các loại thuốc phóng.Từ khóa: Thuốc phóng; Độ bền cơ học; γ-polyoxymetylen. 1. MỞ ĐẦU Thuốc phóng (TP) và nhiên liệu tên lửa hỗn hợp rắn (NLTLHHR) khác nhau về bảnchất và các tính chất là do chúng chứa các polyme có các nền cao phân tử khác nhau [1].Nền của thuốc phóng pirocxilin đó là nitroxenlulo không hóa dẻo nên chúng thuộc loạipolyme mạch thẳng cứng và giòn. Đối với thuốc phóng balistic, nền của chúng lànitroxenlulo hóa dẻo, còn nền của NLTLHHR, về cơ bản, chính là các chất dẻo mạngkhông gian [2]. Cho nên, các tính chất cơ lý của thuốc phóng và nhiên liệu được xác địnhbằng cấu trúc hóa học, trạng thái pha và trạng thái vật lý của các polyme nền. Thực tế, trong quá trình gia công, chế tạo thuốc phóng và nhiên liệu tên lửa rắn khôngthể bỏ qua các điều kiện về nhiệt độ thủy tinh hóa và các tính chất cơ lý như: độ bền kéođứt hoặc nén, tính đàn hồi cao, độ đàn hồi cưỡng bức, độ nhớt, độ giòn,... [1, 3]. Thêm vàođó, các tính chất nêu trên chịu ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau như: nhiệt độ, thànhphần các chất, áp suất ép, thời gian gia công, hàm ẩm, chất độn,... Trong đó, thành phầncác chất đóng vai trò quan trọng nhất. Đối với thuốc phóng trên nền nitroxenlulo và nitroglyxerin thường sử dụng -polyoxymethylen (-POM) làm chất ức chế cháy [2, 4], bởi vì nó có độ bền nhiệt cao (Tnc -160ºC-180ºC) và hấp thụ nhiệt trong quá trình thuốc phóng cháy [5]. Việc đưa -POM vàotrong thành phần thuốc phóng sẽ ảnh hưởng đến các đặc tính năng lượng, xạ thuật và tínhchất cơ lý của thuốc phóng. Trong đó, sự ảnh hưởng của -POM đến tính chất cơ lý củathuốc phóng chưa được nghiên cứu và công bố trong công trình khoa học nào. Vì vậy, việctiến hành nghiên cứu để làm rõ sự ảnh hưởng -POM đến độ bền cơ học của thuốc phóngtrên nền nitroxenlulo và nitroglyxerin là rất cần thiết. Đây là mục tiêu nghiên cứu của bàibáo này. 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Hóa chất Để tiến hành nghiên cứu trong công trình này có sử dụng các chất sau: Nitroxenlulo số3 (NC số 3) (N - 11,94 %, Việt Nam), Nitroglyxerin (NG) chế tạo trong phòng thí nghiệm,Xentralit số 2 (Cent 2) và Dibutyl phtalat (Trung Quốc), Vazơlin (Trung Quốc). Bột -POM với công thức phân tử CH3-O-(CH2O)n-CH3 (Tnc 166oC), được tổng hợpbằng polyme hóa trioxan trong tetraclometan ở phòng thí nghiệm [6].2.2. Phương pháp tạo mẫu Xuất phát từ vật liệu mang năng lượng nền có thành phần theo khối lượng: Nitroxenlulo(N – 11,94%): 58,2%; Nitroglyxerin: 36,4%; Xetralit số 2: 1,8%; Dibutyl phtalat: 2,4%;Vazơlin: 1,2%. -POM được thêm vào mẫu nền trên với hàm lượng trên 100% khối lượng112 D. N. Cơ, …, N. M. Tường, “Nghiên cứu ảnh hưởng của … nitroxenlulo và nitroglyxerin.”Nghiên cứu khoa học công nghệlần lượt là 4%, 8%, 12%, 16%, 20% (đặt tên mẫu M1, M2, M3, M4, M5, tương ứng). Các mẫu được chế tạo bằng cách phối trộn theo tỷ lệ như trên trong môi trường nước ở55oC, thời gian khuấy trộn 2,5 giờ, tỷ lệ nước/mẫu bằng 6/1. Sau đó, được cán keo hóatrên máy cán ở nhiệt độ 90÷95oC để tạo bán thành phẩm. Thuốc phóng đã keo hóa được gia công tạo mẫu đo độ bền cơ học: bền kéo, bền nénnhư hình 1: Hình 1. Mẫu thí nghiệm nén và kéo.2.3. Thiết bị, dụng cụ - Thiết bị đo độ bền kéo, nén: Độ bền kéo và độ bền nén được thực hiện trên thiết bị đoM350-10CT (tải trọng kéo lớn nhất 10kN, độ chính xác ±0,5%, dải tốc độ 0,001 đến10000 mm/phút, nhiệt độ làm việc từ -10oC đến 40oC). - Thiết bị đo DSC: Labsys DSC131, Setaram, Pháp. Điều kiện: nhiệt độ phòng đến 400o C, tốc độ gia nhiệt 10 oC/phút, chén nhôm 30 microlit, khí quyển argon với lưu lượng 2.5lít/h.2.4. Phương pháp đo đạc Phương pháp đo độ bền kéo nén được tiến hành theo Tiêu chuẩn Quân sự 31 TQSB264:2008, Nhiên liệu tên lửa rắn – phương pháp đo độ bền kéo, nén. Cụ thể như sau: Mẫuvật liệu được tạo thành thỏi, có tiết diện, chiều dài phù hợp lắp vào thiết bị đo. Dưới tácdụng của lực mẫu bị kéo dãn đến đứt hoặc nén đến biến dạng vỡ. Kết quả đo xác định trêncơ sở các số liệu thu được bao gồm lực kéo (hoặc lực nén), độ dãn dài (hoặc độ co). P ...