Закономерности горения нитраминов и азидонитраминов и композиций на их основе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.07, кандидат технических наук Фам Ван Тоай

• Фам Ван Тоай
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Фам Ван Тоай

Введение

1. Литературный обзор

1.1. Синтез новых пластификаторов нитраминого и азидного типа для 8 энергонасыщенных материалов

1.2. Физико-химические свойства ТН, ТА и МАНО и их 18 пластифицирующаяся способность к нитратам целлюлозы

1.3. Горение различных энергонасыщенных пластификаторов 21 нитроцеллюлозы

1.4. Механизм горения пироксилиновых и баллиститных порохов

1.5. Влияние состава баллиститных порохов и РТТ на скорость их 34 горения.

1.6. Влияние катализаторов на горение баллиститных порохов

2. Экспериментальная часть

2.1. Объекты и методы исследования

2.1.1. Характеристика используемых веществ

2.1.2. Методы исследования

2.2. Синтез смеси линейных нитраминов «ТН»

2.2.1. Влияние условий нитрования на состав и выход смеси ТН. Поиск 58 оптимальных условий нитрования.

2.2.2. Влияние соотношения исходных веществ на состав и выход ТН

2.3. Изучение закономерностей горения пластификаторов

2.3.1. Тройная смесь линейных нитраминов ТН

2.3.2. Тройная смесь линейных нитраминов и азидов (ТА)

2.3.3. Азидометил- Ы- нитрооксазолидины (МАНО)

2.4. Горение систем НЦ-пластификатор

2.4.1. Системы на основе пластификатора ТН

2.4.2. Системы на основе пластификатора ТА

2.4.3. Системы на основе пластификатора МАНО

2.4.4. Распределение температуры в волне горения композиций 114 2.5.0пределение реологических физико-механических и 117 технологических свойств композиций

2.6. Обсуждение

Вывод

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Закономерности горения нитраминов и азидонитраминов и композиций на их основе»

Известно, что в различных областях промышленности и техники широко применяются энергонасыщенные материалы (ЭМ). К ним предъявляются повышенные требования по экологической чистоте продуктов их горения или взрыва, по чувствительности их к различным механическим воздействиям, по экономичности получения компонентов. Разработать составы, удовлетворяющие указанным требованиям, с использованием только традиционных компонентов (нитроцеллюлоза (НЦ), нитроглицерин (НГЦ), перхлорат аммония) практически очень сложно. В этом плане, перспективными являются новые пластификаторы, синтезированные в ИОХ РАН под руководством академика В.А. Тартаковского: это изомеры 2

- смесь ТН, состоящая из линейных нитраминов: 2,4-динитро-2,4-диазопентана (СН3-Н(Ш2)-СН2-М(Ш2)СНз, ДНП), 1-нитрокси-3,5-динитро-3,5-диазогексана (СНз-Ы(Ш2)-СН2-Ы(Ш2)-(СН2)2-ОШ2), 1,5-динитрокси-З-нитро-3-азапентана (02ШЧСН2)2-К(Ш2НСН2)20Ш2, ДИНА); смесь ТА -состоящая из ДНП, 1-азидо-3,5-динитро-3,5-диазагексана (СНз-Ы(Ы02)-СН2-Ы(Ы02)-(СН2)гЫ3), 1,5-диазидо-З-нитро-З-азапентана (Н3-(СН2)2-М(Ш2)-(СН2)2^3).

Указанные соединения и смеси являются более лучшими пластификаторами нитроцеллюлозы (НЦ), чем нитроглицерин (НГЦ) и менее чувствительными к различным воздействиям. Однако, практическое применение этих новых компонентов зависит от многих их свойств и характеристик композиций на их основе, в частности, от закономерностей их горения (величины скорости и зависимости её от давления и от начальной температуры заряда) и возможности регулирования этих характеристик. Эти вопросы почти не изучены. Поэтому исследование и регулирование закономерностей горения нитрооксазолидин ( МАНО-5) и тройные смеси пластификаторов новых пластификаторов и композиций на их основе является актуальной задачей.

Для проведения всесторонних исследований свойств пластификаторов и композиций надо иметь возможность получать их в достаточном для этого количестве. Поэтому необходимо отработать оптимальные способы их получения. Особенно это относится к пластификаторам ТН и ТА, состоящим из нескольких компонентов, изменение соотношения между которыми может приводить к существенным изменениям их свойств. Поэтому изучение факторов, определяющих состав и выход указанных пластификаторов, является также важной задачей. Цель работы. Целью работы явилось: -отработка оптимальных условий синтеза смеси ТН.

- изучение закономерностей и механизма горения пластификаторов (ТН, ТА и изомеров МАНО) и композиций на их основе.

- оценка возможности изготовления зарядов из композиций на основе новых пластификаторов методом проходного прессования.

Задачи работы:

- изучение влияния соотношения исходных веществ на состав и выход ТН и установление оптимальных условий нитрования.

- определение зависимости скорости горения пластификаторов и композиций от давления.

- определение температурного профиля в волне их горения.

- изучение закономерностей катализа горения композиций.

- оценка комплекса структурно-механических характеристик модельных композиций.

Научная новизна работы:

Впервые изучены закономерности горения новых пластификаторов (смеси ТН и ТА, изомеры МАНО) и нитроцеллюлозных композиций на их основе в широком диапазоне давления. Показано, что по скорости горения композиции располагаются в том же порядке что и пластификаторы (ТА,

МАНО, ТН) и имеют почти такую же зависимость скорости горения от давления (V = 0,7-Ю,8).

На основании изучения распределения температуры в волне горения пластификаторов и изученных композиций установлено, что их горение протекает по модели с ведущей реакцией в к-фазе.

Впервые получены данные по катализу горения композиций на основе указанных пластификаторов. Показано, что для систем на основе ТН эффективным катализатором является комбинированная добавка, состоящая из фталата меди-свинца в сочетании с сажей; при этом катализ горения происходит на сажистом каркасе, образующимся на поверхности горения. На горение МАНО и систем на основе азидонитраминных пластификаторов значительное влияние оказывает карбонат никеля в сочетании с сажей. Указанные катализаторы увеличивают скорость тепловыделения в к-фазе и в зоне над поверхностью горения.

Установлено, что основным фактором, определяющим состав смеси ТН, является соотношение между метилсульфаминовой кислотой с этанол- и диэтанол- сульфаматами калия и определены оптимальные условия нитрования (состав нитрующей смеси, температура и время нитрования). Практическая ценность работы.

Результаты, полученные при отработке режимов синтеза смеси ТН, могут быть использованы при проектировании пилотных установок для её получения.

Для композиций на основе НЦ и новых пластификаторов, в том числе содержащих октоген, предложены эффективные катализаторы, позволяющие существенно (до ~3 раза при давлении 4 МПа) увеличивать скорость горения и снижать значение v вплоть до нуля в различном интервале давления.

Показано, что уровень физико-механических и технологических свойств композиций позволит перерабатывать их по технологии баллиститных порохов.

Публикации: По теме работы опубликовано 9 статей.

Структура и объём работы: Диссертация состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов, списка литературы, включающего 80 источников. Работа изложена на 141 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков и 46 таблиц.