NGHIÊN cứu sự PHU THUỘ CỦ QUA TRÌH PHÂN HỦ NHIỆT VA tố đô nô VÀ THÀH PHẦ THUỐ nô hỗ hợ TRÊN nề HEXOGEN tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ NGUYỄN MẬU VƯƠNG NGHIÊN CỨU SỰ PHỤ THUỘC CỦA QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY NHIỆT VÀ TỐC ĐỘ NỔ VÀO THÀNH PHẦN THUỐC NỔ HỠN HỢP TRÊN NỀN HEXOGEN Chun ngành: Hóa lý thuyết Hóa lý Mã số: 44 01 19 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2020 Cô BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHỊNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ QN SỰ Cơng trình hồn thành tại: Viện Khoa học Cơng nghệ Quân sự, Bộ Quốc phòng Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Ngô Văn Giao PGS TS Đặng Văn Đường Phản biện 1: GS.TS Thái Hoàng Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Phản biện 2: PGS.TS Đàm Quang Sang Học viện Kỹ thuật Quân sự Phản biện 3: PGS.TS Ninh Đức Hà Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự Luận án bảo vệ Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ họp tại: Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự Vào hồi: … … ngày … tháng … năm 20.… Có thể tìm hiểu ḷn án tại: - Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự - Thư viện Quốc gia Việt Nam DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ Nguyen Mau Vuong, Ngo Van Giao, Nguyen Ngoc Tu (2014), Thermal decomposition studies on cast mixture of TNT and RDX, Proceedings The 3th Academic Conference on Natural Science for Master and PhD Students from Asean Contries, Publishing House for Science and Technology, p.411-417 Nguyễn Mậu Vương, Ngô Văn Giao, Đặng Văn Đường (2015), Nghiên cứu sự phụ thuộc của tốc độ nổ vào thành phần thuốc nổ hỗn hợp ТГ, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Quân sự, Số đặc san HH-VL, 102015, Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, tr.220-227 Nguyen Mau Vuong, Ngo Van Giao, Dang Van Duong (2015), Research into thermal decomposition of a mixture of RDX and insensitive, Proceedings The 4th Academic Conference on Natural Science for Young Scientists, Master and PhD Students from Asean Contries, Publishing House for Science and Technology, p.216-222 Nguyễn Mậu Vương, Ngô Văn Giao (2016), Nghiên cứu sự phụ thuộc của tốc độ nổ vào thành phần thuốc nở hỡn hợp A-IX-1, Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, số 1(33)/2016, Hội Hóa học Việt Nam, tr.42-44 Nguyễn Mậu Vương, Ngô Văn Giao, Đặng Văn Đường, Kết nghiên cứu sự phụ thuộc của nhiệt lượng nổ vào thành phần của th́c nở ТГ, Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, Số chuyên đề (02)/2019, Hội Hóa học Việt Nam, tr.4-8 g MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hexogen hay RDX là tên thường gọi cyclonite; 1,3,5-trinitro1,3,5-triazocyclohecxan, hay cyclotrimetylen trinitramin, có công thức phân tử C3H6O6N6 RDX (ký hiệu là , RDX) là thuốc nổ mạnh điển hình Thuốc nổ RDX có tốc độ nổ cao (8380 m/s mật độ 1,70 g/cm3), khả sinh công lớn đo theo phương pháp bom chì là (450÷520) mL Tuy nhiên, RDX có độ nhạy cao (70÷80%), khơng chịu nén và bị phân hủy trước nóng chảy [87], [116] Chính vậy, người ta thường sử dụng kết hợp với chất nổ có tính cơng nghệ cao (dễ nóng chảy, khơng bị phân hủy nóng chảy) TNT để đúc rót vào lòng bom, mìn, đạn, mồi nổ với chất hóa làm giảm độ nhạy, tăng khả chịu nén để nhồi nạp vào đạn xuyên lõm, đạn nổ phá sát thương Hiện nay, quân đội đã đầu tư dây chuyền sản xuất thuốc nổ RDX quy mô công nghiệp Cũng dây chuyền sản xuất thuốc nổ TNT, dây chuyền này đã vào sản xuất thời gian vừa qua Đồng thời, quân đội cũng đã, và tiếp tục đầu tư dây chuyền sản xuất và sữa chữa đạn cối, đạn chống tăng, tên lửa phòng khơng tầm thấp Tuy vậy, nghiên cứu về trình phân hủy nhiệt, sự phụ thuộc tốc độ nổ vào thành phần hỗn hợp nền RDX đã giới đề cập công bố hạn chế Việc nghiên cứu về phân hủy nhiệt giúp định hướng cơng nghệ nhồi nạp thuốc nổ hỗn hợp vào lòng bom đạn, dự đoán độ bền sản phẩm Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần đến tốc độ nổ định uy lực thuốc Vấn đề này cũng đã nghiên cứu đề cập tài liệu chưa nhiều Bên cạnh việc tiếp nhận chuyển giao công nghệ nhồi nạp, chế tạo đạn theo đơn hợp đồng, đã có số đề tài nghiên cứu về mác thuốc nổ cụ thể nền RDX, nhiên chưa nhiều Hiện nay, nước ta, nhiều loại đạn, bom, mìn sử dụng hỗn hợp thuốc nổ dạng T và RDX hóa Vì vậy, đề tài NCS: “Nghiên cứu sự phụ tḥc của q trình phân hủy nhiệt và tốc độ nổ vào thành phần thuốc nở hỡn hợp hexogen” khơng có ý nghĩa về mặt khoa học mà có ý nghĩa thực tiễn làm sở khoa học cho việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo loại đạn phù hợp với điều kiện công nghệ và tác chiến quân đội Trong tính toán thiết kế đạn và khối nổ nay, giới đã sử dụng phần mềm quyền ANSYS (Autodyn, LS-Dyna), MSC (Nastran, Dytran) để mô phỏng hiệu ứng nổ với độ chính xác, độ tin cậy cao Từ mô phỏng đó, người ta rút ngắn thời gian, kinh phí để g đưa thiết kế tối ưu cho loại sản phẩm phù hợp mục tiêu đề Mỗi thiết kế đạn (hoặc thiết bị nổ) tối ưu với loại chất nổ có tính xác định Trong quân sự, với tiêu kỹ chiến thuật đặt ban đầu cho thiết kế đạn, bom, mìn, đặc biệt là có sử dụng hiệu ứng nổ lõm, thông số đưa vào phần mềm thuốc nổ quan trọng là mật độ, tốc độ nổ Khi thay đổi thông số quan trọng này, kết thu là hoàn toàn khác thiết kế xác định Sẽ có thơng số đưa vào đảm bảo cho thiết kế đạt tính tối ưu về hiệu ứng nổ, là tối ưu về tính kinh tế vẫn đảm bảo tiêu kỹ thuật ban đầu Chính vậy, việc lập sổ tay hệ thuốc nổ (có đủ thơng số quan trọng) là việc làm cấp thiết Đồng thời, nghiên cứu trình phân hủy nhiệt giúp xác định khoảng nhiệt độ đúc an toàn, thời gian bán hủy thuốc phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản Đây cũng là sở để xác định độ bền sản phẩm và định hướng điều kiện kho chứa bảo quản đạn Mục tiêu luận án - Nghiên cứu sở lý thuyết và thực nghiệm về trình nổ hai loại thuốc nổ hỗn hợp nền RDX (T, A-IX-1) để xây dựng sở liệu định hướng cho thiết lập đơn thành phần thuốc nổ phù hợp yêu cầu sử dụng cho thiết kế đạn tạo hình, đạn xun lõm, đạn có sức công phá mạnh; - Xác định khoảng nhiệt độ đúc an toàn, dự đoán độ bền sản phẩm dựa sở tính tốn thời gian bán hủy loại thuốc nổ, tầm quan trọng yếu tố nhiệt độ đến độ bền sản phẩm trình bảo quản, an toàn cháy nổ đạn, thuốc nổ Nội dung nghiên cứu luận án - Tính toán sự phụ thuộc cân bằng oxi, hệ số oxi, công thức phân tử giả định, nhiệt lượng nổ vào thành phần thuốc nổ hỗn hợp T, A-IX-1 - Xác định thông số động học trình phân hủy thay đổi thành phần thuốc nổ T, A-IX-1 Từ đó, tính tốn thời gian bán hủy thuốc nổ, dự đoán độ bền sản phẩm - Xác định phương trình thực nghiệm sự phụ thuộc tốc độ nổ, nhiệt lượng nổ vào thành phần thuốc nổ T, A-IX-1 Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và đóng góp luận án: - Xuất phát từ nhu cầu thực tế cần nghiên cứu 02 loại thuốc nổ nhằm xây dựng sở liệu cho việc thiết kế đơn thành phần phù hợp yêu cầu thiết kế, chế tạo đạn (đặc biệt là đạn xuyên lõm, đạn tạo hình), bom, mìn g - Dựa vào phương pháp phân tích nhiệt, xác định khoảng nhiệt độ đúc an toàn, dự đoán độ bền sản phẩm dựa sở tính tốn thời gian bán hủy loại thuốc nổ tầm quan trọng yếu tố nhiệt độ đến độ bền sản phẩm trình bảo quản, an toàn cháy nổ đạn, thuốc nổ * Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng kết hợp phương pháp tính toán lý thuyết và đo đạc thực nghiệm có độ chính xác cao thiết bị và phương tiện đại, tiên tiến (từ phương pháp tạo mẫu, chuẩn bị mẫu đo đồng đều, có sai số nhỏ đến việc sử dụng thiết bị đại, độ chính xác cao) để thiết lập quy luật thực nghiệm tin cậy * Bố cục luận án Luận án bao gồm: Phần mở đầu, bốn chương, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo Phần mở đầu Nêu rõ tính cấp thiết đề tài luận án, khái quát chung về mục tiêu, nội dung, phương pháp nghiên cứu, ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án giới thiệu tóm tắt về bố cục luận án Chương I Tổng quan Phân tích đánh giá về tình hình nghiên cứu ngoài nước, vấn đề liên quan, nội dung cần giải luận án Chương II Các phương pháp nghiên cứu Trình bày phương pháp tạo mẫu, phương pháp tính toán và phương pháp đo đạc tính thuốc nổ hỗn hợp Chương III Kết thảo luận Chương này tập trung giải nội dung nghiên cứu đã đặt luận án NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN Chương I: TỔNG QUAN Về thuốc nổ RDX và hỗn hợp nền RDX, phân tích đánh giá về tình hình nghiên cứu và ngoài nước, vấn đề liên quan, nội dung cần giải luận án CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.1.1 Đối tượng: Đối tượng nghiên cứu luận án hệ thuốc nổ ТГ và A-IX-1 2.1.2 Hóa chất g Các chất chính: RDX (Hàn Quốc); TNT, xerezin, sudan (Trung Quốc); axit stearic (Malaysia) và số chất hóa khác 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp tính toán cân bằng oxi và hệ số oxi 2.2.2 Phương pháp đo và tính nhiệt lượng nổ 2.2.3 Phương pháp và thiết bị xác định tốc độ nổ 2.2.4 Phương pháp phân tích nhiệt 2.2.5 Phương pháp đánh giá sự tương hợp và độ bền nhiệt bằng DSC 2.2.6 Phương pháp tính tốn thơng số động học 2.2.7 Hiển vi điện tử quét SEM 2.2.8 Đo phân bố cỡ hạt bằng tán xạ laze 2.2.9 Phương pháp chế tạo mẫu nghiên cứu 2.2.10 Phương pháp xác định thành phần sản phẩm nổ 2.2.11 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Cân bằng oxi, hệ số oxi và thành phần sản phẩm nổ 3.1.1 Tính toán các hệ số và thành phần sản phẩm nổ 3.1.1.1 Hệ thuốc nổ TГ Bảng 3.1 Cân bằng oxi và hệ số oxi số hỗn hợp ТГ TT Tên hỗn hợp ТГ-23 ТГ-25 ТГ-30 ТГ-35 ТГ-40 ТГ-45 ТГ-50 ТГ-55 ТГ-60 TNT, % RDX, % CTPТGĐ Kb, % A, % 23 25 30 35 40 45 50 55 60 77 75 70 65 60 55 50 45 40 C3,90H5,77O6,00N5,32 C3,98H5,75O6,00N5,26 C4,18H5,70O6,00N5,11 C4,38H5,66O6,00N4,97 C4,58H5,61O6,00N4,82 C4,78H5,56O6,00N4,67 C4,98H5,51O6,00N4,52 C5,18H5,46O6,00N4,37 C5,38H5,41O6,00N4,22 -33.7 -34.7 -37.3 -40.0 -42.6 -45.2 -47.8 -50.4 -53.1 59.7 59.1 57.6 56.1 54.5 53.0 51.5 50.0 48.5 Trên sở kết tính và áp dụng phương pháp Avakian để tính thành phần sản phẩm nổ, phản ứng phân hủy nổ mác thuốc nổ ТГ viết gần sau: ТГ-23: C17,27H25,54O26,54N23,54 = 3,02CO2 + 10,74H2O + 9,76CO + 2,03H2 + 4,49C +11,77N2 ТГ-25: C16,20H23,41O24,41N21,41= 2,73CO2 + 9,81H2O + 9,13CO + 1,89H2 + 4,34C + 10,70N2 ТГ-30: C14,16H19,32O20,32N17,32= 2,18CO2 + 8,03H2O + 7,92CO + 1,63H2 + 4,06C +8,66N2 g ТГ-35: C12,70H16,39O17,39N14,39 = 1,79CO2 + 6,76H2O + 7,04CO + 1,43H2 + 3,86C +7,20N2 ТГ-40: C11,60H14,20O15,20N12,20 = 1,51CO2 + 5,82H2O + 6,37CO + 1,29H2 + 3,72C +6,10N2 ТГ-45: C10,75H12,50O13,50N10,50 = 1,29CO2 + 5,08H2O + 5,85CO + 1,17H2 + 3,62C +5,25N2 ТГ-50: C10,07H11,14O12,14N9,14 = 1,11CO2 + 4,49H2O + 5,42CO + 1,07H2 + 3,54C +4,57N2 ТГ-55: C9,51H10,02O11,02N8,02 = 0,97CO2 + 4,02H2O + 5,06CO + 0,99H2 + 3,48C +4,01N2 ТГ-60: C9,05H9,09O10,09N7,09 = 0,85CO2 + 3,62H2O + 4,76CO + 0,93H2 + 3,43C +3,55N2 3.1.1.2 Hệ thuốc nổ A-IX-1 Bảng 3.3 Cân bằng oxi và hệ số oxi thuốc nổ A-IX-13 TT Tên hỗn hợp A-IX-13 (6,5) A-IX-13 (6,0) A-IX-13 (5,5) A-IX-13 (5,0) RDX, % 93,50 94,00 94,50 95,00 CTH, % CTPТGĐ Kb, % A, % 6,50 6,00 5,50 5,00 C3,91H7,83O5,83N5,79 C3,84H7,69O5,85N5,81 C3,77H7,54O5,86N5,82 C3,69H7,40O5,87N5,84 -41,22 -39,71 -38,20 -36,70 62,43 62,76 63,08 63,41 Bảng 3.4 Cân bằng oxi và hệ số oxi thuốc nổ A-IX-11 TT Tên hỗn hợp A-IX-11 (6,5) A-IX-11 (6,0) A-IX-11 (5,5) A-IX-11 (5,0) RDX, % 93,50 94,00 94,50 95,00 Xerezin, % 6,50 6,00 5,50 5,00 CTPТGĐ Kb, % A, % C4,00H8,05O5,86N5,86 C3,92H7,89O5,87N5,87 C3,84H7,73O5,88N5,88 C3,76H7,56O5,89N5,89 -42,59 -40,98 -39,37 -37,75 62,34 62,67 63,00 63,34 Trên sở kết tính và áp dụng phương pháp Avakian để tính thành phần sản phẩm nổ, phản ứng phân hủy thuốc nổ A-IX-13 viết gần sau: A-IX-13 (6,5): C4,05H8,12O6,04N6,00= 0,08CO2 + 3,32H2O + 2,56CO + 0,74H2 + 1,41C +3,00N2 A-IX-13 (6,0): C3,96H7,94O6,04N6,00 = 0,14CO2 + 3,26H2O + 2,50CO + 0,71H2 + 1,33C +3,00N2 A-IX-13 (5,5): C3,88H7,77O6,04N6,00 = 0,19CO2 + 3,21H2O + 2,44CO + 0,68H2 + 1,25C +3,00N2 A-IX-13 (5,0): C3,80H7,60O6,03N6,00 = 0,25CO2 + 3,15H2O + 2,38CO + 0,65H2 + 1,17C +3,00N2 Trên sở kết tính và áp dụng phương pháp Avakian để tính thành phần sản phẩm nổ, phản ứng phân hủy thuốc nổ A-IX-11 viết gần sau: A-IX-11 (6,5): C4,10H8,25O6,00N6,00 = 0,03CO2 + 3,35H2O + 2,60CO + 0,77H2 + 1,47C +3,00N2 A-IX-11 (6,0): C4,01H8,06O6,00N6,00 = 0,08CO2 + 3,30H2O + 2,54CO + 0,74H2 + 1,39C +3,00N2 A-IX-11 (5,5): C3,83H7,70O6,00N6,00 = 0,14CO2 + 3,24H2O + 2,47CO + 0,70H2 + 1,30C +3,00N2 A-IX-11 (5,0): C3,83H7,70O6,00N6,00 = 0,20CO2 + 3,18H2O + 2,41CO + 0,67H2 + 1,22C +3,00N2 g 3.1.2 Thực nghiệm định tính thành phần sản phẩm nổ Việc phân tích định lượng là cực kỳ phức tạp và chưa đủ trang thiết bị để thực nên đề tài đã sử dụng thiết bị có để xác định định tính thành phần sản phẩm nổ đại diện thuốc nổ hỗn hợp ТГ-50, AIX-1 (loại CTH gồm chất) và A-IX-1 (CTH là xerezin) với hàm lượng CTH là 5,5% Sử dụng thiết bị phân tích khí nhẹ NARL8514 MODEL 4016, cho thấy kết thành phần sản phẩm khí nổ đường sắc ký khí đều thể rõ ràng pic khí CO2, CO, N2 Khí O2 thể yếu sản phẩm nổ loại thuốc A-IX-1, không hữu sản phẩm nổ thuốc nổ ТГ-50 Kết thu cũng phù hợp với tính toán về cân bằng oxi và hệ số oxi thuốc nổ Thuốc nổ càng có Kb âm (hoặc A ít dương) lượng oxi sản phẩm nổ càng ít Sự có mặt oxi thành phần khí nổ thân bom thực hút chân không hết hoàn toàn khí (đã sẵn có oxi) đạt (0,03÷0,04) bar nên việc lại vết sản phẩm khí nổ A-IX-1 là hợp lý Đối với thuốc nổ ТГ-50 hệ số âm (-47,82%) nên thân khí oxi tham gia vào phản ứng sản phẩm tạo (C, CO) mạnh nên khơng vết để phát Sử dụng thiết bị đo hấp thụ hồng ngoại JASCO 4600, kết đo phổ hấp thụ sản phẩm lỏng tương tự phổ hấp thụ hồng ngoại mẫu nước cất khử ion Như vậy, thấy rõ ràng chất lỏng ngưng tụ chính là H2O Sử dụng kính hiển vi điện tử quét JSM-6510LV - Đầu dò tán xạ lượng tia X để phân tích thành phần sản phẩm rắn thuốc nổ A-IX1 (CTH gồm chất), A-IX-1 (CTH gồm chất), ТГ-50, kết thu từ sản phẩm rắn cho thấy sự có mặt rõ nét Cacbon Bên cạnh có nguyên tố: Cu, Zn, W, O, Cl, Si, Pb, K Các nguyên tố này có mặt là kết phân hủy hợp chất có thuốc hỏa thuật và thuốc gợi nổ kíp vi sai đồng Các chất là: Si, KClO4, W, Pb(N3)2, Zn Vỏ kíp làm từ đồng (Cu) Các kết thu ta thấy rõ sự tồn C, CO, CO2, N2, H2O sản phẩm phân hủy nổ loại thuốc nổ Bên cạnh có vết O2 sản phẩm nổ A-IX-1 Hiện nay, chưa có đầu đo đủ nhạy để xác định sự có mặt H2 sản phẩm nổ 10 g Điều quan trọng là đã tính phương trình hằng số tốc độ phản ứng phân hủy sở nhiệt độ T Kết tính toán hằng số tốc độ phân hủy nhiệt độ khác đưa bảng 3.19 Bảng 3.19 Hằng số tốc độ phản ứng phân hủy thuốc nổ ТГ TT Tên mẫu Hằng số kT ТГ nhiệt độ khác nhau, s-1 o ТГ-60,0 10 C 3,53.1019 20 oC 3,54.1019 30 oC 3,55.1019 40 oC 3,56.1019 50 oC 3,57.1019 75 oC 3,59.1019 ТГ-57,5 5,16.1019 5,18.1019 5,19.1019 5,21.1019 5,22.1019 5,24.1019 ТГ-55,0 2,64.1020 2,64.1020 2,65.1020 2,66.1020 2,66.1020 2,68.1020 ТГ-52,5 5,77.1020 5,79.1020 5,80.1020 5,82.1020 5,83.1020 5,86.1020 ТГ-50,0 1,61.1021 1,62.1021 1,62.1021 1,63.1021 1,63.1021 1,64.1021 ТГ-47,5 9,04.1021 9,07.1021 9,10.1021 9,12.1021 9,14.1021 9,20.1021 ТГ-45,0 3,55.1022 3,56.1022 3,58.1022 3,59.1022 3,59.1022 3,62.1022 ТГ-42,5 5,37.1022 5,39.1022 5,41.1022 5,42.1022 5,44.1022 5,47.1022 ТГ-40,0 1,75.1023 1,76.1023 1,76.1023 1,77.1023 1,77.1023 1,78.1023 10 ТГ-37,5 1,28.1024 1,28.1024 1,29.1024 1,29.1024 1,29.1024 1,30.1024 11 ТГ-35,0 3,23.1024 3,24.1024 3,25.1024 3,26.1024 3,27.1024 3,29.1024 12 ТГ-32,5 8,88.1024 8,91.1024 8,94.1024 8,97.1024 8,99.1024 9,05.1024 13 ТГ-30,0 1,84.1025 1,84.1025 1,85.1025 1,86.1025 1,86.1025 1,87.1025 14 ТГ-27,5 3,01.1025 3,02.1025 3,03.1025 3,04.1025 3,04.1025 3,06.1025 15 ТГ-25,0 4,52.1025 4,53.1025 4,55.1025 4,56.1025 4,58.1025 4,61.1025 16 ТГ-23,0 9,67.1025 9,70.1025 9,74.1025 9,77.1025 9,80.1025 9,86.1025 Từ kết tính toán hằng số tốc độ phân hủy, nhận thấy nhiệt độ, hằng số tốc độ giảm dần tăng hàm lượng TNT hỗn hợp Điều này hiệu ứng bù trừ [4], [5] lượng hoạt hóa E giảm và thừa số trước mũ (tần số) Z giảm Theo phương trình Arrhenius, kT tỷ lệ nghịch với E và tỷ lệ thuận với Z Có thể thấy Z giảm hàm lượng TNT tăng là sự bao bọc hạt RDX TNT ngày càng dày đã khiến cho hội tiếp xúc hạt RDX giảm mạnh Hiệu ứng này lớn hiệu ứng giảm lượng hoạt hóa E hàm lượng TNT tăng Vì vậy, lại, hằng số tốc độ phản ứng kT giảm dần tăng hàm lượng TNT Từ hằng số này, ta tính thời gian bán hủy nhiệt độ khác bảng 3.20 Trên sở này, ta thấy độ bền sản phẩm phụ thuộc lớn vào nhiệt độ bảo quản 11 g Bảng 3.20 Thời gian bán hủy thuốc nổ ТГ Thời gian bán hủy ТГ nhiệt độ khác nhau, năm TT Tên mẫu ТГ-60,0 2,88.1008 1,74.1007 1,27.1006 1,09.1005 1,09.1004 6,18.1001 ТГ-57,5 3,21.10 08 07 06 05 04 6,28.1001 ТГ-55,0 7,59.1008 4,15.1007 2,74.1006 2,16.1005 1,99.1004 9,34.1001 ТГ-52,5 1,10.1009 5,78.1007 3,68.1006 2,80.1005 2,50.1004 1,09.1002 ТГ-50,0 2,07.10 09 08 06 05 04 1,51.1002 ТГ-47,5 5,38.1009 2,43.1008 1,35.1007 9,03.1005 7,13.1004 2,37.1002 ТГ-45,0 1,10.1010 4,65.1008 2,41.1007 1,52.1006 1,13.1005 3,29.1002 ТГ-42,5 1,28.10 10 08 07 06 05 3,43.1002 ТГ-40,0 2,72.1010 1,05.1009 5,04.1007 2,94.1006 2,04.1005 5,08.1002 10 ТГ-37,5 1,12.10 11 09 08 06 05 1,11.1003 11 ТГ-35,0 1,55.1011 5,11.1009 2,11.1008 1,07.1007 6,53.1005 1,21.1003 12 ТГ-32,5 2,70.1011 8,45.1009 3,32.1008 1,61.1007 9,38.1005 1,58.1003 13 ТГ-30,0 4,44.10 11 10 08 07 06 2,06.1003 14 ТГ-27,5 5,66.1011 1,66.1010 6,12.1008 2,79.1007 1,54.1006 2,29.1003 15 ТГ-25,0 2,02.1011 5,80.1009 2,10.1008 9,41.1006 5,11.1005 7,30.1002 ТГ-23,0 12 10 09 07 06 3,33.1003 16 10 oC 1,17.10 20 oC 1,91.10 1,03.10 5,28.10 3,88.10 1,33.10 3,22.10 30 oC 1,37.10 6,22.10 2,70.10 1,67.10 5,04.10 1,12.10 40 oC 1,16.10 4,50.10 1,66.10 8,77.10 2,35.10 4,83.10 50 oC 1,14.10 3,83.10 1,22.10 5,54.10 1,33.10 2,53.10 75 oC Từ bảng 3.20, cho thấy nhiệt độ bảo quản ảnh hưởng lớn đến độ bền sản phẩm Trong khoảng nhiệt độ bình thường nước ta (khoảng 1050oC), thuốc nổ loại có thời gian bán hủy tăng khoảng 10 lần giảm 10 oC nhiệt độ bảo quản Độ bền giảm mạnh nhiệt độ bảo quản gần nhiệt độ nóng chảy TNT Hàm lượng RDX càng tăng, độ bền hỗn hợp càng cao và ngược lại hàm lượng TNT càng tăng, độ bền sản phẩm giảm Thực tế, TNT dễ chảy dầu nhanh xuống cấp RDX nhiều Chính vậy, trình bảo quản, để tăng tuổi thọ sản phẩm, cần phải làm mát kho chứa, đặc biệt kho khu vực có nhiệt độ thời tiết năm cao Trên sở kết tính toán lượng hoạt hóa E thừa số trước mũ Z hỗn hợp thuốc nổ ТГ, ta xác lập sự phụ thuộc đại lượng vào thành phần hỗn hợp hình 3.44 và 3.45 12 Năng lượng hoạt hóa, kJ/mol g 260,0 250,0 Năng lượng hoạt hóa Linear (Năng lượng hoạt hóa) 240,0 230,0 220,0 210,0 y = -1,5776x + 287,51 r² = 0,9872 200,0 190,0 180,0 20,0 30,0 40,0 TNT, % 50,0 60,0 Thừa số trước mũ,s-1 Hình 3.44 Đồ thị sự phụ thuộc lượng hoạt hóa vào hàm lượng TNT hỗn hợp thuốc nổ ТГ 1,20E+26 Hệ số trước mũ 1,00E+26 8,00E+25 6,00E+25 y = 5.E+30.e-0,428x r² = 0,9874 4,00E+25 2,00E+25 1,00E+18 20,0 30,0 40,0 50,0 TNT, % 60,0 70,0 Hình 3.45 Đồ thị phụ thuộc thừa số trước mũ Z vào hàm lượng TNT hỗn hợp thuốc nổ ТГ Như vậy, sở hai loại đồ thị này, ta tính tốn gần lượng hoạt hóa, thừa số trước mũ Z hỗn hợp thuốc nổ ТГ có thành phần cụ thể mà hàm lượng RDX nằm khoảng (40÷77)% hay hàm lượng TNT nằm khoảng (23÷60)% với độ tin cậy cao (r2 đều lớn 0,98) Năng lượng hoạt hóa hỗn hợp phụ thuộc vào hàm lượng TNT tuân theo phương trình bậc nhất: y = -1,5776x + 287,51 với hệ số tương quan r2 = 0,9872 Thừa số trước mũ Z hỗn hợp phụ thuộc vào hàm lượng TNT tuân theo phương trình: y = 5.1030.e-0,428x với hệ số tương quan r2 = 0,9874 13 g Từ đó, xác định hằng số tốc độ phân hủy phán đốn độ bền thơng qua tính thời gian bán hủy hỗn hợp ТГ có thành phần cụ thể phạm vi đã nghiên cứu 3.3.2 Hệ thuốc nở A-IX-1 3.3.2.1 Với chất th̀n hóa thành phần Trên sở các kết đo DTA và đồ thị phương trình Kissinger, xác định giá trị lượng hoạt hóa E, thừa số trước mũ Z và hằng số tốc độ phản ứng nhiệt độ (T) bảng 3.27 Bảng 3.27 Các thông số động học và hằng số tốc độ phản ứng phân hủy hỗn hợp A-IX-13 TT Tên mẫu E, kJ.mol-1 Z, s-1 kT, s-1 RDX 252,579 1,17 1026 1,17 1026.e-30380/T A-IX-13 (M1) 164,384 8,17.1016 8,17.1016.e-19772/T A-IX-13 (M2) 158,631 2,47.1016 2,47.1016.e-19080/T A-IX-13 (M3) 142,868 4,74.1014 4,74.1014.e-17184/T A-IX-13 (M4) 134,437 5,40.1013 5,40.1013.e-16170/T Điểm quan trọng là đã tính phương trình hằng số tốc độ phản ứng phân hủy sở nhiệt độ T Kết tính toán hằng số tốc độ phân hủy nhiệt độ khác đưa bảng 3.28 Bảng 3.28 Hằng số tốc độ phản ứng phân hủy thuốc nổ A-IX-1 (CTH gồm chất) TT Tên mẫu Hằng số kT A-IX-13 nhiệt độ khác nhau, s -1 10 oC 20 oC 30 oC 40 oC 50 oC 60 oC A-IX-13 (M1) 7,62.1016 7,64.1016 7,65.1016 7,67.1016 7,69.1016 7,70.1016 A-IX-13 (M2) 2,31.1016 2,32.1016 2,32.1016 2,33.1016 2,33.1016 2,33.1016 A-IX-13 (M3) 4,46.1014 4,47.1014 4,48.1014 4,48.1014 4,49.1014 4,50.1014 A-IX-13 (M4) 5,10.1013 5,11.1013 5,12.1013 5,13.1013 5,14.1013 5,15.1013 Từ kết tính toán hằng số tốc độ phân hủy, nhận thấy nhiệt độ, hằng số tốc độ giảm dần tăng hàm lượng CTH hỗn hợp Điều này hiệu ứng bù trừ [4], [5] lượng hoạt hóa E giảm và thừa số trước mũ (tần số) Z giảm Theo phương trình Arrhenius, kT tỷ lệ nghịch với E và tỷ lệ thuận với Z Có thể thấy Z giảm hàm lượng CTH tăng là sự bao bọc hạt RDX CTH ngày càng dày đã khiến cho hội tiếp xúc hạt RDX ngày càng giảm mạnh Hiệu ứng này lớn hiệu ứng giảm lượng hoạt hóa E hàm lượng CTH tăng Vì vậy, lại, hằng số tốc độ phản ứng kT giảm dần tăng hàm lượng CTH 14 g Từ hằng số này, tính thời gian bán hủy nhiệt độ khác bảng 3.29 Trên sở này, thấy độ bền sản phẩm phụ thuộc lớn vào nhiệt độ bảo quản Bảng 3.29 Thời gian bán hủy thuốc nổ A-IX-13 TT Tên mẫu A-IX-13 (M1) A-IX-13 (M2) A-IX-13 (M3) A-IX-13 (M4) Thời gian bán hủy thuốc nổ A-IX-13 nhiệt độ khác nhau, năm 10 oC 20 oC 30 oC 40 oC 50 oC 60 oC 05 04 03 02 02 5,87.10 5,41.10 5,84.10 7,26.10 1,03.10 1,64.1001 1,70.1005 1,70.1004 1,98.1003 2,65.1002 4,01.1001 6,81.1000 1,07.1004 1,35.1003 1,95.1002 3,19.1001 5,84.1000 1,18.1000 2,65.1003 3,78.1002 6,11.1001 1,11.1001 2,24.1000 4,99.10-1 Năng lượng hoạt hóa, kJ/mol Từ bảng 3.29, ta thấy rằng nhiệt độ bảo quản ảnh hưởng lớn đến độ bền sản phẩm Trong khoảng nhiệt độ bình thường nước ta (khoảng 10-50oC), thuốc nổ loại có thời gian bán hủy tăng khoảng 10 lần giảm 10 oC nhiệt độ bảo quản Độ bền giảm mạnh nhiệt độ bảo quản gần nhiệt độ nóng chảy axit stearic (67-70oC) Hàm lượng RDX lớn, độ bền hỗn hợp càng cao và ngược lại hàm lượng CTH càng tăng, độ bền sản phẩm giảm Thực tế, axit stearic xerezin có nhiệt độ nóng chảy thấp RDX nhiều Chính vậy, q trình bảo quản, để tăng tuổi thọ sản phẩm, cần phải làm mát kho chứa, đặc biệt kho khu vực có nhiệt độ thời tiết năm cao Trên sở kết tính toán lượng hoạt hóa E thừa số trước mũ Z hỗn hợp thuốc nổ A-IX-13, ta xác lập sự phụ thuộc đại lượng vào thành phần hỗn hợp hình 3.56 và 3.57 170,0 Năng lượng hoạt hóa 160,0 Linear (Năng lượng hoạt hóa) 150,0 y = -21,118x + 271,49 r² = 0,9704 140,0 130,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 CTH, % Hình 3.56 Đồ thị sự phụ thuộc lượng hoạt hóa A-IX-13 vào hàm lượng CTH 15 g Thừa số trước mũ, 1/s 1,40E+17 1,20E+17 Hệ số trước mũ 1,00E+17 Expon (Hệ số trước mũ) 8,00E+16 6,00E+16 y = 2E+28e-5,184x r² = 0,9636 4,00E+16 2,00E+16 0,00E+00 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 CTH, % Hình 3.57 Đồ thị sự phụ thuộc thừa số trước mũ A-IX-13 vào hàm lượng CTH Như vậy, sở hai loại đồ thị này, ta tính tốn gần lượng hoạt hóa, thừa số trước mũ Z hỗn hợp thuốc nổ A-IX-1 (CTH gồm chất) có thành phần cụ thể mà hàm lượng RDX nằm khoảng (93,5÷95,0)% hay hàm lượng CTH nằm khoảng (5,0÷6,5)% với độ tin cậy cao (r2 đều lớn 0,96) Năng lượng hoạt hóa hỗn hợp phụ thuộc vào hàm lượng CTH (gồm chất) tuân theo phương trình bậc nhất: y = -21,118x + 271,49 với hệ số tương quan r2 = 0,9704 Thừa số trước mũ Z hỗn hợp phụ thuộc vào hàm lượng CTH (gồm chất) tuân theo phương trình: y = 2.1028.e-5,184x với hệ số tương quan r2 = 0,9636 Từ đó, xác định hằng số tốc độ phân hủy và phán đốn độ bền thơng qua tính thời gian bán hủy hỗn hợp A-IX-1 xác định hàm lượng RDX (hoặc hỗn hợp chất hóa) thuốc nổ 3.3.2.2 Với chất thuần hóa thành phần Trên sở kết đo DTA và đồ thị phương trình Kissinger, xác định giá trị lượng hoạt hóa E, thừa số trước mũ Z và hằng số tốc độ phản ứng kT nhiệt độ (T) bảng 3.35 Theo kết bảng 3.35, nhận thấy: Năng lượng hoạt hóa giảm dần tăng hàm lượng CTH (xerezin) Điều này cũng có nét tương đồng với việc sử dụng chất CTH Tuy nhiên, lượng hoạt hóa mẫu A-IX-1 loại lại giảm ít nhiều so với việc dung chất CTH Điều này nghĩa là để làm kích thích q trình phân hủy nhiệt hỗn hợp A-IX-1 loại ta cần nhiều lượng 16 g Bảng 3.35 Các thông số động học và hằng số tốc độ phản ứng thuốc nổ hỗn hợp A-IX-11 TT Tên mẫu E, kJ.mol-1 Z, s-1 kT, s-1 24 A-IX-11 (M5) 233,8 3,03.10 3,03.1024 e-28126/T A-IX-11 (M6) 231,5 1,64.1024 1,64.1024 e-27850/T A-IX-11 (M7) 228,3 7,17.1023 7,17.1023 e-27459/T A-IX-11 (M8) 219,8 7,43.1022 7,43.1022 e-26440/T Quan trọng là đã tính phương trình hằng số tốc độ phản ứng phân hủy sở nhiệt độ T Kết tính toán hằng số tốc độ phân hủy nhiệt độ khác đưa bảng 3.36 Bảng 3.36 Hằng số tốc độ phản ứng phân hủy hỗn hợp sản phẩm A-IX-11 TT Tên mẫu A-IX-11 (M5) A-IX-11 (M6) A-IX-11 (M7) A-IX-11 (M8) Hằng số kT A-IX-11 nhiệt độ khác nhau, s -1 10 C 20 oC 30 oC 40 oC 50 oC 75 oC 24 24 24 24 24 2,74.10 2,75.10 2,76.10 2,77.10 2,78.10 2,79.1024 24 24 24 24 24 1,48.10 1,49.10 1,49.10 1,50.10 1,50.10 1,51.1024 6,51.1023 6,53.1023 6,55.1023 6,57.1023 6,59.1023 6,63.1023 6,77.1022 6,79.1022 6,81.1022 6,83.1022 6,85.1022 6,89.1022 o Từ kết tính toán hằng số tốc độ phân hủy, nhận thấy nhiệt độ, hằng số tốc độ giảm dần tăng hàm lượng CTH (xerezin) hỗn hợp Điều này hiệu ứng bù trừ [4], [5] lượng hoạt hóa E giảm và thừa số trước mũ (tần số) Z giảm Theo phương trình Arrhenius, kT tỷ lệ nghịch với E và tỷ lệ thuận với Z Tương tự, thấy Z giảm hàm lượng CTH (xerezin) tăng là sự bao bọc hạt RDX CTH (xerezin) ngày càng dày đã khiến cho hội tiếp xúc hạt RDX ngày càng giảm mạnh Hiệu ứng này lớn hiệu ứng giảm lượng hoạt hóa E hàm lượng CTH (xerezin) tăng Chung quy lại, hằng số tốc độ phản ứng kT giảm dần tăng hàm lượng CTH (xerezin) Từ kết hằng số này, tính thời gian bán hủy nhiệt độ khác bảng 3.37 Trên sở này, ta thấy độ bền sản phẩm phụ thuộc lớn vào nhiệt độ bảo quản Bảng 3.37 Thời gian bán hủy thuốc nổ A-IX-11 TT Tên mẫu A-IX-11 (M5) A-IX-11 (M6) A-IX-11 (M7) A-IX-11 (M8) Thời gian bán hủy thuốc nổ A-IX-11 nhiệt độ khác nhau, năm 10 20 30 40 50 75 1,05.1011 3,55.1009 1,49.1008 7,69.1006 4,76.1005 9,14.1002 7,36.1010 2,56.1009 1,11.1008 5,90.1006 3,75.1005 7,66.1002 4,22.1010 1,54.1009 6,98.1007 3,86.1006 2,55.1005 5,68.1002 1,11.1010 4,58.1008 2,33.1007 1,44.1006 1,05.1005 2,93.1002 Từ bảng 3.37, ta thấy rằng nhiệt độ bảo quản ảnh hưởng lớn đến độ bền sản phẩm Trong khoảng nhiệt độ bình thường nước ta (khoảng 10-50oC), thuốc nổ loại có thời gian bán hủy tăng khoảng 10 lần 17 g giảm 10 C nhiệt độ bảo quản Độ bền giảm mạnh nhiệt độ bảo quản gần nhiệt độ nóng chảy xerezin Hàm lượng CTH càng tăng, độ bền sản phẩm giảm và ngược lại Thực tế, xerezin có nhiệt độ nóng chảy thấp RDX nhiều Vì vậy, trình bảo quản, để tăng tuổi thọ sản phẩm, cần phải làm mát kho chứa, đặc biệt kho khu vực có nhiệt độ thời tiết năm cao Trên sở kết tính tốn lượng hoạt hóa E thừa số trước mũ Z hỗn hợp thuốc nổ A-IX-11, ta xác lập sự phụ thuộc đại lượng vào thành phần hỗn hợp hình 3.66 và 3.67 Năng lượng hoạt hóa, kJ/mol o 240,0 Năng lượng hoạt hóa 235,0 230,0 225,0 y = -9,0606x + 280,47 r² = 0,9076 220,0 215,0 4,5 5,0 5,5 6,0 CTH, % 6,5 7,0 Hình 3.66 Đồ thị sự phụ thuộc lượng hoạt hóa A-IX-11 vào hàm lượng CTH Thừa số trước mũ, 1/s 3,50E+24 Hệ số trước mũ 3,00E+24 2,50E+24 2,00E+24 y = 7.E+29.e-2,39x r² = 0,9041 1,50E+24 1,00E+24 5,00E+23 0,00E+00 4,5 5,0 5,5 6,0 CTH, % 6,5 7,0 Hình 3.67 Đồ thị sự phụ thuộc thừa số trước mũ A-IX-11 vào hàm lượng CTH 18 g Như vậy, sở hai loại đồ thị này, ta tính tốn gần lượng hoạt hóa, thừa số trước mũ Z hỗn hợp A-IX-11 có thành phần cụ thể mà hàm lượng RDX nằm khoảng (93,5÷95,0)% hay hàm lượng CTH nằm khoảng (5,0÷6,5)% với độ tin cậy cao (R2 đều lớn 0,90) Năng lượng hoạt hóa hỗn hợp phụ thuộc vào hàm lượng CTH (xerezin) tuân theo phương trình bậc nhất: y = -9,0606x + 280,47 với hệ số tương quan r2 = 0,9076 Thừa số trước mũ Z hỗn hợp phụ thuộc vào hàm lượng CTH (xerezin) tuân theo phương trình: y = 7.1029.e-2,39x với hệ số tương quan r2 = 0,9041 Từ đó, xác định hằng số tốc độ phân hủy phán đoán độ bền thơng qua tính thời gian bán hủy hỗn hợp AIX-1 (loại CTH là xerezin) Nhận xét: Như vậy, thấy tăng hàm lượng chất hóa, nhiệt độ bắt đầu nóng chảy hỗn hợp giảm không đáng kể Kết qủa khẳng định rằng khoảng nhiệt độ an toàn cho sử dụng thuốc nổ A-IX-1 với hỗn hợp giảm nhạy (xerezin, axit stearic, sudan) chất hóa (xererin) là (293÷473)K hay (20÷200)oC Tuy nhiên, nhiệt độ lại vơ quan trọng việc bảo quản để tránh xuống cấp chất lượng sản phẩm Vì vậy, ln để kho thống mát, nhiệt độ thấp chính là điều kiện định đến thời gian bảo quản, sử dụng sản phẩm 3.4 Sự phụ thuộc nhiệt lượng nổ vào thành phần thuốc nổ 3.4.1 Hệ thuốc nở TГ Phương trình thực nghiệm nhiệt lượng nổ vào hàm lượng TNT và RDX hình 3.68 Q, kcal/kg 1400,0 1380,0 1360,0 1340,0 1320,0 1300,0 1280,0 1260,0 Nhiệt lượng nổ y = -3,101x + 1461,332 r² = 0,999 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 TNT, % Hình 3.68 Đồ thị sự phụ thuộc nhiệt lượng nổ ТГ vào hàm lượng TNT 19 g Có thể kết luận: Nhiệt lượng nổ thuốc nổ hỗn hợp ТГ phụ thuộc vào hàm lượng TNT theo phương trình bậc nhất: y = -3,101x + 1461,332 với hệ số tương quan r2 = 0,999 Trong đó, x là hàm lượng TNT (% khối lượng) 3.4.2 Hệ thuốc nổ A-IX-1 3.4.2.1 Loại CTH gờm chất Phương trình thu kết đồ thị hình 3.69 Q, kcal/kg 1365,0 1360,0 1355,0 1350,0 1345,0 1340,0 1335,0 1330,0 1325,0 Nhiệt lượng nổ y = -21,005x + 1463,185 r² = 0,996 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 CTH, % Hình 3.69 Đồ thị sự phụ thuộc nhiệt lượng nổ A-IX-13 vào hàm lượng CTH mật độ 1,62g/cm3 Như vậy, kết luận: Nhiệt lượng nổ thuốc nổ hỗn hợp AIX-1 (kcal/kg) mật độ 1,62g/cm3 phụ thuộc vào hàm lượng CTH (gồm chất) theo phương trình bậc nhất: y = -21,005x + 1463,185 với hệ số tương quan r2 = 0,996 Trong đó, x là hàm lượng CTH (% khối lượng) 3.4.2.2 Loại CTH là chất Ta thu kết phương trình đồ thị hình 3.70 Q, kcal/kg 1360,0 1355,0 1350,0 1345,0 1340,0 1335,0 1330,0 1325,0 1320,0 1315,0 Nhiệt lượng nổ Linear (Nhiệt lượng nổ) y = -21,620x + 1461,740 r² = 0,998 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 CTH, % Hình 3.70 Đồ thị sự phụ thuộc nhiệt lượng nổ A-IX-11 vào hàm lượng CTH (xerezin) 20 g Như vậy, kết luận: Nhiệt lượng nổ thuốc nổ hỗn hợp AIX-11 mật độ 1,62 g/cm3 phụ thuộc vào hàm lượng CTH theo phương trình bậc nhất: y = -21,620x + 1461,740 với hệ số tương quan r2 = 0,998 Trong đó, x là hàm lượng CTH (% khối lượng) 3.5 Sự phụ thuộc tốc độ nổ vào thành phần thuốc nổ 3.5.1 Hệ thuốc nổ TГ 3.5.1.1 Phương trình phụ thuộc của mật độ khối thuốc nổ Kết thu đồ thị hình 3.71 𝜌, mg/cm3 1760 1740 1720 1700 1680 1660 y = -1,884x + 1783,563 r² = 0,986 Linear (Mật độ) 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 TNT, % Hình 3.71 Đồ thị sự phụ thuộc mật độ đúc cao thuốc nổ TГ (mg/cm3) vào hàm lượng TNT (%) Như vậy, kết luận: Mật độ đúc cao thuốc nổ TГ (mg/cm3) phụ thuộc vào hàm lượng TNT (x, %) theo hàm bậc nhất: y = -1,884.x + 1783,563 với hệ số tương quan r2 = 0,986 3.5.1.2 Phương trình phụ thuộc tốc độ nổ vào hàm lượng TNT a Tại cùng một mật đợ Ta xây dựng đồ thị hình 3.72 D, m/s 8000,0 7900,0 7800,0 7700,0 7600,0 7500,0 7400,0 7300,0 Tốc độ nổ Linear (Tốc độ nổ) y = -15,350x + 8288,087 r² = 0,996 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0 65,0 TNT, % Hình 3.72 Đồ thị sự phụ thuộc tốc độ nổ thuốc nổ TГ (m/s) vào hàm lượng TNT (%) mật độ 1,60 g/cm3 21 g Như vậy, kết luận: Tốc độ nổ thuốc nổ TГ phụ thuộc vào thành phần TNT theo hàm bậc nhất: y = -15,350.x + 8288,087 với hệ số tương quan r2 = 0,996 b Tại mật độ đúc cao nhất Ta xây dựng đồ thị hình 3.73 D, m/s 8400,0 8200,0 8000,0 7800,0 7600,0 7400,0 7200,0 Tốc độ nổ y = -21,733x + 8729,624 r² = 0,980 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0 65,0 TNT, % Hình 3.73 Đồ thị sự phụ thuộc tốc độ nổ thuốc nổ TГ (m/s) vào hàm lượng TNT (%) mật độ đúc cao Như vậy, kết luận: Tốc độ nổ thuốc nổ TГ (mg/cm3) phụ thuộc vào hàm lượng TNT (%) mật độ đúc cao theo hàm bậc nhất: y = -21,733.x + 8729,624 với hệ số tương quan r2 = 0,980 Trên sở phương trình trên, ta tính tốn gần thơng số mật độ đúc cao nhất, tốc độ nổ tương ứng mật độ tốc độ nổ mật độ thường hay sử dụng 1,60 g/cm3 hỗn hợp TГ bất kỳ có hàm lượng TNT thuộc khoảng (23÷60)% hay RDX thuộc khoảng (40÷77)% 3.5.2 Hệ thuốc nở A-IX-1 3.5.2.1 Với chất hóa thành phần D, m/s 8000,0 7950,0 7900,0 7850,0 7800,0 7750,0 7700,0 Tốc độ nổ Linear (Tốc độ nổ) y = -146,49x + 8708,8 r² = 0,995 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 CTH, % Hình 3.74 Đồ thị sự phụ thuộc tốc độ nổ thuốc nổ A-IX-13 vào hàm lượng CTH (%) 22 g Hỗn hợp hóa thường sử dụng để chế tạo A-IX-1 gồm: 60% xerezin + 38,8% axit stearic + 1,2% sudan Sử dụng hỗn hợp hóa cho ta kết đồ thị hình 3.74 Như vậy, kết luận: Tốc độ nổ thuốc nổ A-IX-1 phụ thuộc vào thành phần CTH theo hàm bậc nhất: y = -146,49.x + 8708,8 với hệ số tương quan r2 = 0,995 3.5.2.2 Với chất th̀n hóa mợt thành phần Ta sử dụng chất hóa thành phần cho A-IX-1 Để có sự so sánh với trường hợp hỗn hợp hóa gồm chất, ta sử dụng chất hóa là xerezin Ta thu kết đồ thị hình 3.75 D, m/s y = -146,14x + 8686,2 r² = 0,991 8000,0 7950,0 7900,0 7850,0 7800,0 7750,0 7700,0 Tốc độ nổ Linear (Tốc độ nổ) 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 CTH, % Hình 3.75 Đồ thị sự phụ thuộc tốc độ nổ thuốc nổ A-IX-11 vào hàm lượng CTH (%) Như vậy, kết luận: + Tốc độ nổ thuốc nổ A-IX-1 (sử dụng chất hóa là xerezin) phụ thuộc vào thành phần CTH theo hàm bậc nhất: y = 146,14.x + 8686,2 với hệ số tương quan r2 = 0,991 + Trên sở phương trình thực nghiệm vừa xây dựng, ta tính tốn gần tốc độ nổ A-IX-1 (sử dụng chất hóa là xerezin) hàm lượng RDX bất kỳ thuộc khoảng (93,5÷95)% với độ xác cao 3.6 Dự kiến số chất thuần hóa sử dụng cho RDX Thuốc nổ hỗn hợp chế tạo từ RDX và chất hóa theo tỷ lệ bảng 3.48 Các mẫu thử nghiệm gia nhiệt theo tốc độ 10oC/phút môi trường khí trơ với tốc độ 50mg/phút Thiết bị sử dụng là DSC 131 SETARAM Các chất hóa sử dụng để hóa RDX thơng thường khơng vượt 20% Vì vậy, để nghiên cứu về độ tương hợp chất hóa, ta bố trí tỷ lệ RDX/CTH 80/20 (về khối lượng) 23 g Bảng 3.48 Tỷ lệ thành phần (% khối lượng) mẫu thử nghiệm TT Tên mẫu RDX CTH M1 80 % 20% Parafin M2 80 % 20% silicon M3 80 % 20% wax8 M4 80 % 20% polyisobutylen M5 80 % 20% PE wax M6 80 % 20% nilon Bảng 3.49 Kết đo thông số nhiệt DSC mẫu TT Tên mẫu Nhiệt độ đỉnh pic, Tp Δ Tp Kết luận M1 242,1806 -0,8929 Tương hợp M2 247,6181 4,5446 Tương hợp M3 242,0036 -1,0699 Tương hợp M4 240,0661 -3,0074 Tương hợp M5 248,5072 5,4337 Tương hợp M6 240,9862 -2,0873 Tương hợp RDX 243,0735 Như vậy, dựa vào bảng kết theo tiêu chuẩn STANAG 4147, ta kết ḷn: Ngoài chất (xerezin, axit stearic, sudan) sử dụng số chất sau để hóa thuốc nổ RDX: parafin, silicon, wax 8, polyisobutylen, PE wax, nilon Như vậy, chất (paraffin, silicon, wax 8, xerezin) sử dụng để hóa khơng cho HMX mà cho RDX Bên cạnh đó, số chất khác (PE wax, polyisobutylen, nilon) cũng sử dụng để hóa RDX Tuy nhiên, cũng là định hướng bước đầu về việc sử dụng chất hóa này cho RDX sở tương hợp Muốn khẳng định chất có thực sự hóa cho RDX hay khơng, cần phải nghiên cứu chi tiết ảnh hưởng thành phần chất này đến tính chất hóa lý khác hỗn hợp KẾT LUẬN Với nội dung đã thực Luận án đạt kết và đóng góp sau: I Những kết - Phân tích hình thái học bề mặt qua ảnh SEM mẫu ТГ và AIX-1, thấy rõ bề mặt hạt RDX bao phủ TNT CTH, là nguyên nhân làm giảm sự phân nhánh và tăng độ ngắt mạch trình nổ thuốc nổ RDX theo chế gốc tự - Đã xây dựng đường cong DTA, xác định kết đo trình phân hủy thuốc nổ hỗn hợp ТГ và A-IX-1 môi trường khí quyển, thiết lập phương trình Kissinger sở kết thu từ giản đồ DTA Tính tốn thơng số động học: lượng hoạt hóa, hệ số trước hàm mũ (tần số), hằng số tốc độ phản ứng tương ứng với từng tỷ lệ chất hỗn hợp thuốc nổ A-IX-1, ТГ Kết thu hằng số tốc độ kT giảm dần hàm lượng TNT tăng dần mẫu ТГ hàm lượng CTH tăng dần mẫu A-IX-1 Điều này làm sáng tỏ vai trò hóa RDX TNT và CTH 24 g - Đã xây dựng phương trình hằng số tốc độ phản ứng phân hủy nhiệt độ T cho từng chất Từ đó, giúp xác định thời gian bán hủy từng chất và dự đoán độ bền loại thuốc nổ này phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản - Đo thông số vật lý mẫu nghiên cứu cho kết nhiệt độ nóng chảy mẫu ТГ gần với nhiệt độ nóng chảy TNT, đặc tính cơng nghệ phù hợp để gia công phục vụ chế tạo, nhồi nạp thuốc nổ vào loại đạn - Tốc độ nổ, nhiệt lượng thuốc nổ ТГ giảm dần hàm lượng TNT tăng và tốc độ nổ, nhiệt lượng nổ thuốc nổ A-IX-1 cũng giảm dần hàm lượng CTH tăng Kết thu theo thực nghiệm phù hợp với tính toán theo lý thuyết và phù hợp với thông số động học E, Z, kT theo phương pháp phân tích nhiệt DTA - Đã dự kiến thêm số chất sử dụng để hóa thuốc nổ RDX là: parafin, silicon, wax 8, polyisobutylen, PE wax, nilon dựa tính toán độ tương hợp II Những đóng góp của luận án - Đã xác định sự tương hợp TNT, chất hóa và RDX từ phân tích nhiệt vật liệu nổ, xác định thông số động học trình phân hủy nhiệt hệ thuốc nổ ТГ (dải hàm lượng RDX từ 40 % đến 77 %) và A-IX-1 (dải hàm lượng RDX từ 93,5 % đến 95 %) – ứng với hệ thuốc nổ sử dụng để sản xuất, sửa chữa đạn, bom, mìn trang bị - Đã thiết lập đồ thị thực nghiệm về sự phụ thuộc lượng hoạt hóa E, thừa số trước mũ Z hai hệ thuốc nổ nêu vào thành phần hỗn hợp Từ đó, xây dựng phương trình hằng số tốc độ phản ứng phân hủy nhiệt độ T cho từng loại thuốc nổ có tỷ lệ thành phần xác định Điều này cho phép xác định thời gian bán hủy cũng dự đoán độ bền thuốc nổ phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản - Trên sở xác định tính quy luật mật độ, tốc độ nổ cũng nhiệt lượng nổ vào thành phần hệ vật liệu nổ tính toán, lựa chọn thành phần phù hợp để phục vụ chế tạo, nhồi nạp vật liệu nổ vào loại đạn III Hướng nghiên cứu của luận án - Tiếp tục nghiên cứu sự phụ thuộc tốc độ nổ và trình phân hủy nhiệt hỗn hợp thuốc nổ sở RDX với chất hóa khác để thiết lập sổ tay cho người kỹ sư thuốc phóng thuốc nổ lấy làm sở để áp dụng tính tốn, thiết kế đơn thành phần phù hợp cho loại đạn thiết kế ... (2015), Nghiên cứu sự phu thuộc của tốc đô nô va o thành phần thuốc nô hỗn hợp ТГ, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học va Công nghệ Quân sự, Số đặc san HH-VL, 102015, Viện Khoa học va ... sự phu tḥc của q trình phân hủy nhiệt va tốc đô nô vào thành phần thuốc nô hỗn hợp hexogen khơng có ý nghĩa về mặt khoa học mà có ý nghĩa thực tiễn làm sở khoa học cho việc nghiên. .. Nguyễn Mậu Vương, Ngô Văn Giao (2016), Nghiên cứu sự phu thuộc của tốc đô nô va o thành phần thuốc nô hỗn hợp A-IX-1, Tạp chí Hóa học va Ứng dụng, số 1(33)/2016, Hội Hóa học