Nghiên cứu thuần hóa thuốc nổ HMX

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu thuần hóa thuốc nổ HMX (1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetraazaxyclooctan) bằng sáp tổng hợp số 8 (wax 8). Điều kiện thuần hóa là: tỷ lệ dung môi nước/thuốc nổ = 1,5  2,5/1; tốc độ khuấy 400-500 vòng/phút, nhiệt độ khuấy 90  100o C; thời gian khuấy 70 - 90 phút; thời gian hạ nhiệt đến nhiệt độ môi trường khoảng 30 phút. Kết quả cho thấy sáp bao phủ tương đối đồng đều trên bề mặt tinh thể HMX và không còn sáp tự do trong hỗn hợp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thuần hóa thuốc nổ HMX Hóa học & Kỹ thuật môi trường Nghiªn cøu thuÇn hãa thuèc næ hmx ĐỖ XUÂN THANH*, CHU CHIẾN HỮU*, NGÔ VĂN GIAO**, NGUYỄN MẬU VƯƠNG** Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu thuần hóa thuốc nổ HMX (1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetraazaxyclooctan) bằng sáp tổng hợp số 8 (wax 8). Điều kiện thuần hóa là: tỷ lệ dung môi nước/thuốc nổ = 1,5  2,5/1; tốc độ khuấy 400-500 vòng/phút, nhiệt độ khuấy 90  100oC; thời gian khuấy 70 - 90 phút; thời gian hạ nhiệt đến nhiệt độ môi trường khoảng 30 phút. Kết quả cho thấy sáp bao phủ tương đối đồng đều trên bề mặt tinh thể HMX và không còn sáp tự do trong hỗn hợp. Kích thước hạt HMX thuần hóa đa số nằm trong khoảng 100-450 m ( 86%). Mật độ đong trung bình của HMX thuần hóa là 0,98 ± 0,03. HMX thuần hóa có độ bền nhiệt thấp hơn không đáng kể so với HMX đơn chất. Độ nhạy va đập của HMX sau khi thuần hóa giảm xuống còn 60% so với 88% của HMX đơn chất và có thể chịu nén ép đến 97% so với mật độ lớn nhất. Từ khóa: Thuốc nổ quân sự, HMX thuần hóa, Mật độ đong, Độ bền nhiệt, Độ nhạy va đập, Khả năng chịu nén. 1.ĐẶT VẤN ĐỀ Các loại thuốc nổ nitramin như RDX (1,3,5-trinitro-1,3,5-triazaxyclohexan) và HMX (1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetraazaxyclooctan) được sử dụng rộng rãi trong thuốc phóng và thuốc nổ vì có năng lượng và độ bền nhiệt cao, giá thành tương đối thấp. Tuy nhiên, chúng lại rất nhạy với các xung kích thích bên ngoài như va đập, ma sát... Vì vậy, việc nghiên cứu giảm nhạy cho các loại thuốc nổ này là vô cùng quan trọng và có ý nghĩa thực tiễn, vì độ nhạy với xung va đập và ma sát thấp đồng nghĩa với việc giảm thiểu các nguy cơ cháy nổ không mong muốn xuất hiện trong quá trình sản xuất, bảo quản, vận chuyển và sử dụng thuốc nổ. Độ nhạy của thuốc nổ phụ thuộc vào loại thuốc nổ và nhiều yếu tố khác như: kích thước và hình dạng tinh thể, độ tinh khiết, phân bố cỡ hạt, khuyết tật bên trong và bên ngoài tinh thể, dạng thù hình tinh thể… Có nhiều cách để giảm độ nhạy nổ của thuốc nổ, một trong số đó là điều chỉnh quá trình kết tinh để thu được tinh thể “hoàn hảo” có kích thước hạt nhỏ, không hoặc có rất ít khuyết tật bên trong và trên bề mặt tinh thể [1]. Ngoài ra, một cách rất thông dụng là dùng các chất thuần hóa giảm nhạy để che phủ bề mặt tinh thể thuốc nổ như: sáp [2], các chất họ graphit [3, 4, 5], polyme [6, 7, 8], các thuốc nổ kém nhạy như NTO (3- nitro-l,2,4-triazol-5-on) [9], TATB (2,4,6-triamino-1,3,5- trinitrobenzen) [10, 11], TNT (trinitrotoluen) [12, 13]… Khi tinh thể thuốc nổ được thuần hóa, độ nhạy nổ giảm xuống nên có thể gia công nén ép được. Yêu cầu chung đối với chất thuần hóa là phải có nhiệt độ nóng chảy thấp, nhiệt độ bắt cháy cao, tính dẻo tốt, không hút ẩm, hệ số ma sát mặt ngoài thấp, hiệu quả bôi trơn tốt và độ bền hóa lý cao… Trong bài báo này, chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu thuần hóa thuốc nổ HMX bằng wax 8. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chất - HMX tổng hợp theo phương pháp Bachmann cải tiến, nhiệt độ nóng chảy trên 270oC. 146 Đ . X. Thanh, C.C. Hữu, N.V.Giao, N.M.Vương, “Nghiên cứu thuần hóa … HMX.” Nghiên cứu khoa học công nghệ - Sáp số 8 (wax 8) loại công nghiệp của Mỹ (wax 8 là hỗn hợp 15% LDPE và 85% wax 6, có nhiệt độ nóng chảy nhỏ giọt khoảng 92 - 95oC. Wax 6 là sáp hydrocacbon). - Nước cất. 2.2. Phương pháp thuần hóa Thuốc nổ HMX gồm hỗn hợp các hạt kích thước lớn và nhỏ. Lượng hạt kích thước lớn (từ 100 - 450 m chiếm khoảng 80% về khối lượng), lượng hạt kích thước nhỏ (< 100 m) chiếm khoảng 20% về khối lượng. Phương pháp thuần hóa: thuốc nổ được nạp vào thiết bị đã chứa sẵn lượng dung môi nước nhất định (tỷ lệ nước/thuốc nổ = 1,52,5/1), khuấy với tốc độ 400-500 vòng/phút để đảm bảo thuốc nổ phân tán đều trong dung môi. Nạp tiếp chất kết dính và chất hoạt động bề mặt (0,1% về khối lượng), tiếp tục khuấy khoảng 30 phút, sau đó tăng nhiệt đến khi sáp chảy lỏng hoàn toàn tạo thành huyền phù (90- 100oC), giữ nhiệt và tiếp tục khuấy khoảng 70-90 phút, sau đó hạ nhiệt từ từ đến nhiệt độ môi trường (khoảng 30 phút), sáp sẽ kết tụ bao bọc trên bề mặt hạt thuốc nổ. Lọc sản phẩm, sấy ở 60oC. Hình 1. Thiết bị thuần hóa thuốc nổ. 2.3. Phương pháp kiểm tra đánh giá sản phẩm - Kiểm tra hàm lượng chất thuần hóa theo tiêu chuẩn: TQSA 1274:2006. - Phân tích bề mặt hạt thuốc nổ qua ảnh SEM trên thiết bị JEOL JSM 6360LV. - Phân tích nhiệt TG/DSC trên thiết bị Netzsch STA 409 PC/PG. - Đo độ nhạy va đập trên búa Kast theo tiêu chuẩn TQSA 596:2006. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Phân tích sản phẩm - Kiểm tra hàm lượng sáp tự do: mặc dù không quan sát thấy sáp tự do qua kính hiển vi, tuy nhiên có thể nó vẫn có mặt trong sản phẩm. Phương pháp kiểm tra xem có sáp tự do trong mẫu thuốc thuần hóa hay không dựa trên cơ sở tỷ trọng khác nhau của sáp s ...