Nghiên cứu sử dụng chất kết dính cao phân tử để chế tạo hỗn hợp hoả thuật phát hồng ngoại 3 14um

Luận văn

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ TRẦN MINH CÔNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH CAO PHÂN TỬ ĐỂ CHẾ TẠO HỖN HỢP HOẢ THUẬT PHÁT HỒNG NGOẠI 3 -14µm LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC Hà Nội, 2011 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ TRẦN MINH CÔNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH CAO PHÂN TỬ ĐỂ CHẾ TẠO HỖN HỢP HOẢ THUẬT PHÁT HỒNG NGOẠI 3 -14µm Chuyên ngành: Hoá hữu cơ Mã số: 62 44 27 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS Lê Trọng Thiếp 2. TS Phạm Quang Định Hà Nội, 2011 iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tác giả Trần Minh Công iv LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Viện Khoa học và Công nghệ quân sự/Bộ Quốc phòng. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với sự tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ về mọi mặt của các thầy giáo hướng dẫn: PGS TS Lê Trọng Thiếp TS Phạm Quang Định Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Viện Hóa học - Vật liệ u, Viện Vật lý kỹ thuật, Phòng Tham mưu - Kế hoạch và Phòng Đào tạo/Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Viện Thuốc phòng - Thuốc nổ/Tổng cục CNQP, đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận án. Hà Nội, tháng năm 2011 Tác giả Trần Minh Công i MỤC LỤC Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt v Danh mục các bảng vi Danh mục các hình vẽ, đồ thị, ảnh . viii MỞ ĐẦU 1 Chương 1: TỔNG QUAN 4 1.1. Thuốc hoả thuật phát xạ hồng ngoại . 4 1.1.1. Thuốc hoả thuật 4 1.1.1.1. Thành phần của THT 4 1.1.1.2. Phản ứng toả nhiệt và điều kiện xảy ra phản ứng cháy THT . 8 1.1.1.3. Đặc trưng kỹ thu ật của THT và các yếu tố ảnh hưởng .11 1.1.1.4. Công nghệ chế tạo THT .19 1.1.2. THT phát xạ hồng ngoại 21 1.1.2.1. Các nguồn phát hồng ngoại .21 1.1.2.2. THT sử dụng trong pháo sáng hồng ngoại 24 1.1.2.3. THT phát xạ hồng ngoại cho phương tiện hoả thuật sử dụng làm mục tiêu giả .30 1.2. Hợp chất hữu cơ, cao phân tử dùng làm chất kết dính trong THT phát xạ hồng ngoại 38 1.2.1. Hợp chấ t hữu cơ, cao phân tử dùng làm chất kết dính trong THT .38 1.2.2. Hợp chất hữu cơ, cao phân tử dùng làm chất kết dính trong THT phát xạ hồng ngoại 47 ii 1.2.2.1. Hợp chất hữu cơ, cao phân tử dùng làm chất kết dính trong THT phát xạ hồng ngoại dạng nén được .48 1.2.2.2. Hợp chất hữu cơ, cao phân tử dùng làm chất kết dính trong THT phát xạ hồng ngoại dạng đúc được .49 Chương 2: THỰC NGHIỆM 53 2.1. Hóa chất, vật tư, thiết bị, dụng cụ .53 2.1.1. Hoá chất, vật tư 53 2.1.2. Thiết bị, dụng cụ 55 2.2. Ph ương pháp nghiên cứu .56 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .64 3.1. Tính toán hệ thuốc hỏa thuật 64 3.1.1. Xác định thành phần và yêu cầu kỹ thuật của hệ THT .64 3.1.2 Tính cân bằng ôxy của hệ thuốc 65 3.I.3 Tính toán hiệu ứng nhiệt 68 3.2. Nghiên cứu lựa chọn chất kết dính polime cho thuốc hỏa thuật phát xạ hồng ngoại 70 3.1.1. Khảo sát về đặc trưng năng lượng .70 3.1.2. Khảo sát độ bền hoá lý 76 3.1.3. Khảo sát sự phát xạ hồng ngoại 82 3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng chất kết dính polime .87 3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng chất kết dính đến kết cấu các viên (hay hạt) phôi THT 87 iii 3.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng chất kết dính polime đến các đặc trưng hoá- lý .88 3.3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng chất kết dính PVC đến phổ phát xạ hồng ngoại .91 3.4. Nghiên cứu lựa chọn khối lượng phân tử của chất kết dính PVC phù hợp với chế độ công nghệ 92 3.4.1. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử PVC đến độ nhớt, thời gian hoà tan và độ xuyên kim của hỗn hợp 92 3.4.2. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử chất kết dính PVC đến kết cấu các viên (hay hạt) phôi thuốc hoả thuật 94 3.4.3. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử PVC đến đến độ hút ẩm và độ bền nén của THT . 96 3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất cháy kim loại . 99 3.5.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chấ t cháy kim loại đến vùng phổ 3÷5µm và 8÷12µm . 99 3.5.2. Ảnh hưởng của hàm lượng chất cháy hợp kim Al-Mg đến cường độ phát xạ hồng ngoại trong vùng sóng 1÷5µm . 103 3.5.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần đến đặc trưng hoá lý và công nghệ chế tạo 105 3.6. Nghiên cứu công nghệ chế tạo hoả cụ trên cơ sở THT phát xạ hồng ngoại dải sóng 3÷5µm và 8÷12µm . 110 3.6.1. Ảnh hưởng của áp lực nén ép thuố c vào hoả cụ . 110 3.6.2 Nghiên cứu thiết lập tiến trình công nghệ chế tạo hoả cụ phát xạ hồng ngoại . 112 iv 3.7. Nghiên cứu ứng dụng hoả cụ phát xạ hồng ngoại 114 3.7.1. Đo đạc, thử nghiệm các chỉ tiêu hóa lý của hỏa cụ PXHN . 114 3.7.2. Đo đạc phổ phát xạ hồng ngoại 114 3.7.3. Thử nghiệm khả năng chịu ẩm của hoả cụ . 117 3.7.4. Thử nghiệm độ bền rung xóc của hoả cụ . 118 3.7.5. Thử nghiệm khả năng bắ t cháy và thời gian cháy, nhiệt độ cháy và cường độ phát xạ hồng ngoại của hoả cụ 118 3.7.6. Nghiên cứu ứng dụng hỏa cụ phát xạ hồng ngoại với các cự ly phát xạ khác nhau . 120 KẾT LUẬN 124 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO 127 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ABS CTFE HTPB Acrylonitrin butadien Polyclotrifloetylen Cao su butadien có nhóm OH cuối mạch KLPT Khối lượng phân tử MTV NBR Magie-Teflon-Viton Cao su polibutadien – nitryl NC Nitroxenlulo PKL Phần khối lượng PTFE Politetrafloetylen PVA Polivinylancol PVAc Polivinylaxetat PVC Polivinylclorua THT Thuốc hoả thuật vi DANH MỤC CÁC BẢNG I. II. Bảng 1.1: Tính chất của một số chất oxi hoá 6 III. Bảng 1.2: Tính chất của một số chất cháy .7 Bảng 1.3: Nhiệt lượng cháy của một số THT 13 Bảng 1.4: Thể tích sản phẩm phản ứng cháy trung bình của một số THT . 14 Bảng 1.5: Quan hệ giữa nhiệt độ cháy với nhiệt lượng cháy của THT 15 Bảng 1.6: Ả nh hưởng của hàm lượng chất kết dính lên độ bền của THT 19 Bảng 1.7: Một số THT dạng đúc . 26 Bảng 1.8: Một số THT hồng ngoại dạng nén 28 Bảng 1.9: Tính chất hoá lý của một số chất cháy - kết dính hữu cơ . 46 Bảng 3.1: Thông số nhiệt động của các chất trong phản ứng . 69 Bảng 3.2: Đặc trưng năng lượng của một số mẫu THT với các chất kết dính – polime khác nhau 72 Bảng 3.3: Nhiệt độ xảy ra phản ứng cháy của hỗn hợp THT xác định theo phương pháp phân tích nhiệt khối lượng TG 73 Bảng 3.4: Độ hút ẩm của THT chứa 2% chất kết dính PVC, NC và PVAc 79 Bảng 3.5: So sánh cường độ phát xạ hổng ngoại cực đại của THT sử dụng chất kết dính PVC, PVAc và NC ở các dải phổ 86 Bảng 3.6: Quan hệ các thông số hóa lý THT với hàm lượng chất kết dính PVC khác nhau 89 Bảng 3.7: Độ nhớt, thời gian hoà tan và độ xuyên kim của các mẫu thử dùng PVC có KLPT khác nhau . 93 Bảng 3.8: Độ hút ẩm và độ bền nén của các thỏi THT dùng PVC có KLPT khác nhau 97 Bảng 3.9: Nhiệt lượng cháy và nhiệt độ cháy của THT có hàm lượng chất oxi hoá và chất cháy kim loại khác nhau 99 Bảng 3.10: Cường độ phát xạ hồng ngoại của THT phát xạ hồng ngoại . 33 ]. Thường chỉ sử dụng các chất cao phân tử làm chất kết dính. Các chất kết dính cao phân tử cũng đóng vai trò chất cháy trong hỗn hợp. Nếu không có chất. ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ TRẦN MINH CÔNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH CAO PHÂN TỬ ĐỂ CHẾ TẠO HỖN HỢP HOẢ THUẬT PHÁT HỒNG