Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến các đặc trưng của thuốc nổ nhiệt dẻo PBX trên cơ sở hexogen và pentrit

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ QN SỰ Nguyễn Trung Tồn NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA THUỐC NỔ NHIỆT DẺO PBX TRÊN CƠ SỞ HEXOGEN VÀ PENTRIT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHỊNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ QUÂN SỰ Nguyễn Trung Toàn NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA THUỐC NỔ NHIỆT DẺO PBX TRÊN CƠ SỞ HEXOGEN VÀ PENTRIT Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 52 03 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Phan Đức Nhân TS Võ Hoàng Phương Hà Nội - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nghiên cứu trình bày luận án hồn tồn trung thực chưa công bố công trình khác Các liệu, nội dung tham khảo trích dẫn đầy đủ xác Tác giả luận án NGUYỄN TRUNG TOÀN ii LỜI CẢM ƠN Luận án thực hoàn thành Viện Hóa học - Vật liệu/ Viện Khoa học Cơng nghệ qn Bộ mơn Thuốc phóng Thuốc nổ/Học viện Kỹ thuật Quân Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn tới PGS TS Phan Đức Nhân TS Võ Hồng Phương tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cho nhiều dẫn khoa học có giá trị giúp cho tác giả hồn thành luận án Tác giả trân trọng động viên, khuyến khích, kiến thức khoa học chun mơn mà thầy hướng dẫn chia sẻ cho tác giả nhiều năm qua, giúp cho tác giả nâng cao lực khoa học, phương pháp nghiên cứu lòng yêu nghề Tác giả trân trọng cảm ơn lãnh đạo huy Viện Khoa học Công nghệ quân sự, Phòng Đào tạo Viện Hóa học - Vật liệu/Viện Khoa học Công nghệ quân sự, Bộ môn Thuốc phóng Thuốc nổ, Khoa Vũ khí/Học viện Kỹ thuật Quân sự, nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tác giả trình nghiên cứu Tác giả luận án xin trân trọng cảm ơn đồng tác giả cơng trình báo khoa học đồng ý cho tác giả sử dụng kết nghiên cứu luận án Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn người thân gia đình, thơng cảm, động viên chia sẻ khó khăn, tạo điều kiện cho tác giả suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành luận án Tác giả Nguyễn Trung Toàn iii MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .vi DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xii MỞ ĐẦU .1 Chương TỔNG QUAN VỀ THUỐC NỔ PBX 1.1 Thuốc nổ phá hỗn hợp thuốc nổ PBX 1.2 Phân loại thuốc nổ PBX 1.2.1 Phân loại theo phương pháp chế tạo 1.2.2 Phân loại theo chất chất kết dính đặc tính cơng nghệ 1.3 Thành phần thuốc nổ nhiệt dẻo PBX 10 1.3.1 Thuốc nổ 10 1.3.2 Các polyme kết dính .12 1.3.3 Các chất hóa dẻo .18 1.3.4 Các phụ gia 22 1.4 Các phương pháp chế tạo thuốc nổ nhiệt dẻo PBX 22 1.4.1 Phương pháp khối 24 1.4.2 Phương pháp huyền phù 25 1.5 Các đặc trưng thuốc nổ nhiệt dẻo PBX 26 1.5.1 Nhiệt độ bùng cháy 26 1.5.2 Độ nhạy với xung va đập 26 1.5.3 Độ an định hóa học 27 1.5.4 Độ dẻo khả nén 28 1.5.5 Các đặc trưng lượng 28 1.6 Tình hình nghiên cứu ngồi nước thuốc nổ PBX 29 1.6.1 Tình hình nghiên cứu giới 29 iv 1.6.2 Tình hình nghiên cứu thuốc nổ nhiệt dẻo PBX Việt Nam 37 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 2.1 Đối tượng nội dung nghiên cứu 39 2.2 Hóa chất, vật tư thiết bị nghiên cứu 39 2.2.1 Hóa chất, vật tư nghiên cứu .39 2.2.2 Thiết bị nghiên cứu 40 2.3 Phương pháp nghiên cứu 42 2.3.1 Phương pháp đánh giá tính tương thích thuốc nổ polyme 42 2.3.2 Phương pháp xác định số tính chất bề mặt thuốc nổ polyme 44 2.3.3 Phương pháp chế tạo thuốc nổ nhiệt dẻo PBX 46 2.3.4 Các phương pháp đánh giá đặc tính cơ-lý lượng thuốc nổ PBX 47 2.3.5 Phương pháp xác định số thơng số động học q trình phân hủy nhiệt thuốc nổ PBX 49 2.3.6 Phương pháp dự đoán thời hạn sử dụng thuốc nổ PBX 51 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 53 3.1 Nghiên cứu lựa chọn thành phần thuốc nổ PBX 53 3.1.1 Đánh giá tính tương thích hóa học thuốc nổ polyme kết dính 53 3.1.2 Đánh giá tính chất bề mặt phân cách pha thuốc nổ hệ chất kết dính 57 3.2 Ảnh hưởng hàm lượng thuốc nổ, thành phần chất kết dính đến đặc trưng thuốc nổ nhiệt dẻo PBX sở hexogen (PBX-H) 61 3.2.1 Lựa chọn hàm lượng kích thước thuốc nổ hexogen .61 3.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng thuốc nổ, thành phần chất kết dính đến độ dẻo, khả kết dính khả nén thuốc nổ PBX-H .61 3.2.3 Ảnh hưởng hàm lượng thuốc nổ, thành phần hệ chất kết dính đến nhiệt độ bùng cháy độ an định hóa học thuốc nổ PBX-H 72 3.2.4 Ảnh hưởng số yếu tố đến độ nhạy va đập .79 v 3.2.5 Ảnh hưởng số yếu tố đến đặc trưng lượng 82 3.3 Ảnh hưởng hàm lượng thuốc nổ, thành phần chất kết dính đến đặc trưng thuốc nổ nhiệt dẻo PBX sở pentrit (PBX-P) 86 3.3.1 Khảo sát lựa chọn hàm lượng kích thước hạt pentrit 86 3.3.2 Ảnh hưởng hàm lượng thuốc nổ, thành phần chất kết dính đến độ dẻo, khả kết dính khả nén thuốc nổ PBX-P 88 3.3.3 Ảnh hưởng hàm lượng thuốc nổ, thành phần hệ chất kết dính đến nhiệt độ bùng cháy độ an định hóa học thuốc nổ PBX-P 96 3.3.4 Ảnh hưởng số yếu tố đến độ nhạy va đập .102 3.3.5 Ảnh hưởng số yếu tố đến đặc trưng lượng 104 3.4 Đánh giá số đặc trưng phân hủy nhiệt dự đoán thời hạn sử dụng thuốc nổ nhiệt dẻo PBX 106 3.4.1 Một số đặc trưng trình phân hủy nhiệt thuốc nổ PBX 107 3.4.2 Dự đoán thời hạn sử dụng thuốc nổ nhiệt dẻo PBX 115 KẾT LUẬN .120 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 PHỤ LỤC……………………………………………… ……………………………… 136 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT A Thừa số trước hàm mũ β Tốc độ gia nhiệt phân tích nhiệt E Thể tích khí sinh 2,5 g thuốc nổ (Thử nghiệm VST) Ea Năng lượng hoạt hóa γ Sức căng bề mặt γ12 Sức căng bề mặt phân cách pha chất chất γP, γD Phần phân cực không phân cực sức căng bề mặt γSV, γLV, γSL Sức căng bề mặt bề mặt rắn-hơi, lỏng-hơi, rắn-lỏng M Thể tích khí sinh hỗn hợp thuốc nổ polyme R Hằng số khí S Thể tích khí sinh 2,5 g polyme (Thử nghiệm VST) S21 Hệ số dàn trải chất lên chất TP Nhiệt độ đỉnh toả nhiệt phân tích nhiệt DSC T PS Nhiệt độ đỉnh tỏa nhiệt thử nghiệm DSC chất T PM Nhiệt độ đỉnh tỏa nhiệt thử nghiệm DSC hỗn hợp ∆TP Độ chênh lệch nhiệt độ đỉnh tỏa nhiệt phân tích nhiệt t5% Thời gian để 5% lượng thuốc bị phân hủy nhiệt (ở 298 K) VR Thể tích khí sinh tương tác thuốc nổ polyme Wa Cơng bám dính nhiệt động W21 Cơng bám dính nhiệt động chất lên chất BCHMX cis-1,3,4,6-tetranitrooctahydroimidazo-[4,5-d] imidazol BTTN Butantriol trinitrat CL-20 Hexanitrohexaazaisowurtzitan (HNIW) DBF Dibutylfoocmamit DBP Dibutylphtalat DOP Dioctylphtalat vii DSC Nhiệt lượng quét vi sai (Differential scanning calorimerty) DTA Phân tích nhiệt vi sai (Differential thermal analysis) ETPE Energetic thermoplastic elastomers EGDN Etylenglycol dinitrat EVA Etylen vinyl axetat GAP Glyxidyl azit polyme HMX Octogen (Cyclotetrametylen tetranitramin) Kel-F Polyclotrifloetylen NC Nitrat xenlulo, Nitroxenlulo NC-1 Nitroxenlulo số NC-NB Nitroxenlulo cho NB NC-3 Nitroxenlulo số NG Nitrat glyxerin, Nitro glyxerin PBX Polymer-bonded explosive Plastic bonded explosive PBX-H Thuốc nổ PBX sở Hexogen PBX-HP Thuốc nổ PBX sở Hexogen Polystiren PBX-HN Thuốc nổ PBX sở Hexogen Nitroxenlulo PBX-P Thuốc nổ PBX sở Pentrit PBX-PP Thuốc nổ PBX sở Pentrit Polystiren PBX-PN Thuốc nổ PBX sở Pentrit Nitroxenlulo PETN, TEN Pentrit Pentaerythritol tetranitrat PBS Poly (butadien-stiren) PE Polyetylen PIB Polyisobutylen PMMA Poly (metyl metacrylat) PS Polystiren PVC Polyvinylclorua viii RDX Hexogen (Cyclotrimetylen trinitramin) TATB Triaminotrinitrobenzen TEGDN Trietylenglycol dinitrat TMETN Trimetylol etan trinitrat TG/DTG Phân tích nhiệt trọng lượng (Thermogravimetry) TNT 2,4,6-trinitrotoluen TPE Thermoplastic elastomer VST Phương pháp ổn định nhiệt chân không (Vacuum stability test) ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ QN SỰ Nguyễn Trung Tồn NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA THUỐC NỔ NHIỆT DẺO PBX TRÊN CƠ SỞ HEXOGEN VÀ PENTRIT. .. sở Hexogen Polystiren PBX- HN Thuốc nổ PBX sở Hexogen Nitroxenlulo PBX- P Thuốc nổ PBX sở Pentrit PBX- PP Thuốc nổ PBX sở Pentrit Polystiren PBX- PN Thuốc nổ PBX sở Pentrit Nitroxenlulo PETN, TEN Pentrit. .. mác thuốc nổ nhiệt dẻo PBX nói chung thuốc nổ nhiệt dẻo PBX sở thuốc nổ hexogen pentrit nói riêng nội lực nước khắc phục vấn đề Bên cạnh đó, việc đánh giá ảnh hưởng yếu tố đến đặc trưng thuốc nổ