Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu sự phụ thuộc của quá trình phân hủy nhiệt và tốc độ nổ vào thành phần thuốc nổ hỗn hợp trên nền hexogen

Hexogen hay RDX là tên thường gọi của cyclonite; 1,3,5trinitro1,3,5triazocyclohecxan, hay cyclotrimetylen trinitramin, có công thức phân tử C3H6O6N6. RDX ( RDX) là một trong những thuốc nổ mạnh điển hình.

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 HỖN HỢP TRÊN NỀN HEXOGEN LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHỊNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ QN SỰ -NGUYỄN MẬU VƯƠNG NGHIÊN CỨU SỰ PHỤ THUỘC CỦA QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY NHIỆT VÀ TỐC ĐỘ NỔ VÀO THÀNH PHẦN THUỐC NỞ HỠN HỢP TRÊN NỀN HEXOGEN Chun ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý Mã số: 44 01 19 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Ngô Văn Giao PGS.TS Đặng Văn Đường Hà Nội - 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết trình bày luận án hoàn toàn trung thực chưa từng công bố công trình khác, các dữ liệu tham khảo trích dẫn đầy đủ./ Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận án Nguyễn Mậu Vương ii LỜI CÁM ƠN Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Ngô Văn Giao PGS.TS Đặng Văn Đường tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt thời gian thực hoàn thành luận án Tôi xin chân thành cám ơn các nhà khoa học có những ý kiến đóng góp quý báu để tác giả hồn thiện luận án Tơi xin chân thành cảm ơn các quan, tổ chức: Viện Hóa học – Vật liệu; Viện Khoa học & Cơng nghệ quân sự; Viện Thuốc phóng Thuốc nổ; Trung tâm đo đạc kiểm định Vật liệu nổ tạo điều kiện sở vật chất đóng góp nhiều ý kiến bổ ích mặt khoa học suốt q trình nghiên cứu thực nghiệm hồn chỉnh luận án Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè bạn đồng nghiệp ln động viên, cổ vũ giúp đỡ tận tình để tơi hồn thành luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận án Nguyễn Mậu Vương iii MỤC LỤC Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt………………………………………… vi Danh mục các bảng………………………………………………………… ix Danh mục các hình vẽ, đồ thị……………………………………………… xii MỞ ĐẦU * Tính cấp thiết của đề tài luận án: * Mục tiêu nghiên cứu: * Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: * Nội dung nghiên cứu: * Phương pháp nghiên cứu: * Ý nghĩa khoa học, thực tiễn của luận án: * Bố cục của luận án: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Định nghĩa và phân loại chất nổ 1.1.1 Định nghĩa chất nổ 1.1.2 Phân loại chất nổ 1.2 Thuốc nổ RDX và các loại thuốc nổ hỗn hợp nền RDX 1.2.1 Thuốc nổ RDX 1.2.2 Các thuốc nổ hỗn hợp nền RDX 1.3 Quy luật động học phản ứng nổ 1.4 Sự phân hủy nhiệt của thuốc nổ 11 1.4.1 Khái niệm sự phân hủy nhiệt 11 1.4.2 Sự phân hủy nhiệt của một số th́c nổ 14 1.5 Tình hình nghiên cứu th́c nổ RDX và hỡn hợp nền RDX 16 1.5.1 Tình hình nghiên cứu nước ngoài 16 1.5.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 30 1.6 Các nội dung luận án giải quyết 36 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 iv 2.1 Hóa chất 38 2.1.1 Các loại thuốc nổ 38 2.1.2 Các hóa chất khác 38 2.2 Các phương pháp, thiết bị nghiên cứu 39 2.2.1 Phương pháp tính toán các hệ số và thành phần sản phẩm nổ 39 2.2.2 Phương pháp đo và tính nhiệt lượng nổ 43 2.2.3 Phương pháp và thiết bị xác định tốc độ nổ 47 2.2.4 Phương pháp phân tích nhiệt 48 2.2.5 Phương pháp đánh giá sự tương hợp và độ bền nhiệt bằng DSC 51 2.2.6 Phương pháp tính toán các thông số động học dựa vào DTA 51 2.2.7 Hiển vi điện tử quét SEM 51 2.2.8 Đo phân bố cỡ hạt bằng tán xạ laze 52 2.2.9 Phương pháp chế tạo các mẫu nghiên cứu 53 2.2.10 Xác định thành phần sản phẩm nổ 56 2.2.11 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 60 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 61 3.1 Cân bằng oxi, hệ số oxi và thành phần sản phẩm nổ 61 3.1.1 Tính toán các hệ số và thành phần sản phẩm nổ 61 3.1.2 Thực nghiệm định tính thành phần sản phẩm nổ 66 3.2 Nghiên cứu sự tương hợp của hệ 74 3.2.1 Hệ thuốc nổ TГ 74 3.2.2 Hệ thuốc nổ A-IX-1 78 3.3 Quá trình phân hủy không đẳng nhiệt của thuốc nổ 80 3.3.1 Hệ thuốc nổ TГ 80 3.3.2 Hệ thuốc nổ A-IX-1 91 3.4 Sự phụ thuộc nhiệt lượng nổ vào thành phần thuốc nổ 106 3.4.1 Hệ thuốc nổ TГ 106 3.4.2 Hệ thuốc nổ A-IX-1 110 3.5 Sự phụ thuộc tốc độ nổ vào thành phần thuốc nổ 112 v 3.5.1 Hệ thuốc nổ TГ 112 3.5.2 Hệ thuốc nổ A-IX-1 116 3.6 Dự kiến mợt sớ chất th̀n hóa sử dụng được cho RDX 118 3.6.1 Điều kiện tiến hành thử nghiệm 118 3.6.2 Kết quả thảo luận 118 KẾT LUẬN 122 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 PHỤ LỤC 138 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT A Hệ số oxi D Tốc độ nổ E Năng lượng hoạt hóa f Thừa số phân nhánh g Thừa số đứt mạch kT Hằng số tốc độ phản ứng Kb Cân bằng oxi n Bậc phản ứng Q Nhiệt lượng R Hằng số khí lý tưởng G Gốc tự Tbc Nhiệt độ bùng cháy Tnc Nhiệt độ nóng chảy Tonset Nhiệt độ bắt đầu của trạng thái (nóng chảy, phân hủy…) Tp Nhiệt độ đỉnh pic 𝜏 Thời gian thực hiện một mắt xích T Nhiệt độ tuyệt đối x Phần phản ứng hoặc chuyển đổi (không thứ nguyên) Z Thừa số trước mũ hoặc tần số 𝛽 Xác suất đứt mạch, Tốc độ gia nhiệt 𝛿 Xác suất phân nhánh 𝜌 Mật độ ∪ Độ dài mạch 𝜔 Độ nhạy va đập W Tốc độ phản ứng dây chuyền ∆h Độ nổ phá theo Kast vii ∆Tp Độ chênh lệch nhiệt độ đỉnh píc ∆W Độ giãn nở bom chì AS Axit stearic A-IX-1 (95,0÷95,5) % RDX + (5,0÷6,5) % chất thuần hóa A-IX-11 (95,0÷95,5) % RDX + (5,0÷6,5) % xerezin A-IX-13 CEF (95,0÷95,5) % RDX + (5,0÷6,5) % chất thuần hóa (gồm 60% xerezin; 38,8% axit stearic; 1,2% sudan) Tris-beta chloroethylphosphate Comp BO RDX/TNT/wax theo tỷ lệ khối lượng 58,7/40,3/1 Comp BN RDX/TNT/wax theo tỷ lệ khối lượng 60,2/38,9/0,9 CTPTGĐ Công thức phân tử giả định DOA Dioctyladipate DOP Dioctylphtalate DSC Phân tích nhiệt lượng quét vi sai DTA Phân tích nhiệt vi sai Exon 461 A chlorotrifluoroethylene/tetrafluoroethylene/vinylidene fluoride Copolymer GPA glycerophthalic acid CTH Chất thuần hóa NC Nitrocellulose Nilon polyamit nhiệt dẻo PB polyisobutylene PE Polietylene PETN Pentaerythritol tetranitrat PS Polystyren PƯ Phản ứng RDX RXE 9010 Research Department eXplosive (cyclotrimetylen trinitramin) RDX/Estane theo tỷ lệ khối lượng 90/10 viii RXE 9505 RDX/Estane theo tỷ lệ khối lượng 95/5 RXV 9010 RDX/Viton-A với tỷ lệ khối lượng 90/10 TBN Teflon TNT TГ TOF Viton-A Tây Ban Nha polytetrafluoroethylen 2,4,6-trinitrotoluen Thuốc nổ hỗn hợp TNT và RDX Trioctylphosphate Vinylidene fluoride-perfluoropropylene copolymer ... cứu phụ thuộc trình phân hủy nhiệt tốc độ nổ vào thành phần thuốc nổ hỗn hợp hexogen không chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học mà có ý nghĩa thực tiễn làm sở khoa học cho việc nghiên. .. chất th̀n hóa) Phạm vi nghiên cứu: vấn đề liên quan đến trình phân hủy nhiệt ảnh hưởng của thành phần lên tốc độ nổ, nhiệt lượng nổ thuốc nổ hỗn hợp TГ A-IX-1 * Nội dung nghiên cứu:... phản ứng phân hủy nhiệt của thuốc nổ 1.4.2 Sự phân hủy nhiệt của số thuốc nổ Nói chung, sự phân hủy nhiệt của thuốc nổ phức tạp Sự biến đổi hóa học của chất nổ không chỉ