energetic materials

fa بهبود پایداری حرارتی و مطالعه رفتار سینتیک تخریب ماده منفجره پلاستیکی C4 در حضور آنتی‌اکسیدان ایرگانوکس 1010 سنتز، آناليز، کنترل کيفيت، فرمولاسيون و فرايندهاي توليد مواد پرانرژی (منفجره، پيروتکنيک و پيشرانه) سنتز، آناليز، کنترل کيفيت، فرمولاسيون و فرايندهاي توليد مواد پرانرژی (منفجره، پيروتکنيک و پيشرانه) پژوهشي Research ترکیب C4 یک فرمولاسیون منفجره متداول نظامی برپایه ماده منفجره سیکلوتری متیلن تری نیترامین (RDX) و بایندر پلیمری پلیایزوبوتیلن (PIB) میباشد که در که در اثر عوامل محیطی دما و اکسیژن، دچار تغییر رنگ و افت ویژگی‌های فیزیکی می‌گردد. استفاده از آنتیاکسیدانها به‌منظور کاهش تأثیر عوامل محیطی و افزایش پایداری، زمان نگهداری و انبارداری مواد پلیمری ازجمله C4 بسیار حائز اهمیت میباشد. در این تحقیق تأثیر  غلظتهای مختلف آنتی‌اکسیدان ایرگانوکس 1010 بر تخریب پلیمر پلیایزوبوتیلن و ماده منفجره C4 در دماهای مختلف با ردیابی کیفیت تغییرات شدت جذب طیف بینی فرابنفش-مرئی (UV-Vis) و تغییرات کمی شدت رنگ، آنالیز حرارتی و طیف‌سنجی مادون‌قرمز بازتابندگی کل تضعیف‌شده (ATR)  موردبررسی قرارگرفته است. همچنین تجزیه ‌و تحلیل‌های سینتیکی لازم با استفاده از روش آرنیوس جهت تخمین ثابت سرعت و انرژی فعال‌سازی (Ea) واکنش‌های تخریب و تغییر رنگ در فرآیندهای کهولت تسریع ‌یافته برای ماده منفجره C4  وPIB  در دماهای متفاوت بررسی‌شده است. نتایج نشان می‌دهد که حضور آنتیاکسیدان در مواد مذکور موجب کاهش نزدیک به 2 إلی 3  برابری در سرعت تخریب و تغییر رنگ مواد مذکور بازمان و افزایش انرژی فعال‌سازی واکنش‌های تخریب آن‌ها می‌شود. مقادیر Ea به‌دست‌آمده نشان میدهد که در حضور 4/0 درصد آنتی‌اکسیدان، انرژی فعال‌سازی PIB از kJ/mol 4/67 به kJ/mol 80/97 و برای C4 از kJ/mol  88/117 به kJ/mol  80/136 افزایش مییابد. همچنین در شرایط مذکور و دمای °C 80، طبق روش وانت-هوف، طول عمر شیمیایی C4 برمبنای تغییر رنگ نمونه‌ها، از 3/1 سال به 0/25 افزایش می یابد.ترکیب C4 یک فرمولاسیون منفجره متداول نظامی برپایه ماده منفجره سیکلوتری متیلن تری نیترامین (RDX) و بایندر پلیمری پلیایزوبوتیلن (PIB) میباشد که در که در اثر عوامل محیطی دما و اکسیژن، دچار تغییر رنگ و افت ویژگی‌های فیزیکی می‌گردد. استفاده از آنتیاکسیدانها به‌منظور کاهش تأثیر عوامل محیطی و افزایش پایداری، زمان نگهداری و انبارداری مواد پلیمری ازجمله C4 بسیار حائز اهمیت میباشد. در این تحقیق تأثیر  غلظتهای مختلف آنتی‌اکسیدان ایرگانوکس 1010 بر تخریب پلیمر پلیایزوبوتیلن و ماده منفجره C4 در دماهای مختلف با ردیابی کیفیت تغییرات شدت جذب طیف بینی فرابنفش-مرئی (UV-Vis) و تغییرات کمی شدت رنگ، آنالیز حرارتی و طیف‌سنجی مادون‌قرمز بازتابندگی کل تضعیف‌شده (ATR)  موردبررسی قرارگرفته است. همچنین تجزیه ‌و تحلیل‌های سینتیکی لازم با استفاده از روش آرنیوس جهت تخمین ثابت سرعت و انرژی فعال‌سازی (Ea) واکنش‌های تخریب و تغییر رنگ در فرآیندهای کهولت تسریع ‌یافته برای ماده منفجره C4  وPIB  در دماهای متفاوت بررسی‌شده است. نتایج نشان می‌دهد که حضور آنتیاکسیدان در مواد مذکور موجب کاهش نزدیک به 2 إلی 3  برابری در سرعت تخریب و تغییر رنگ مواد مذکور بازمان و افزایش انرژی فعال‌سازی واکنش‌های تخریب آن‌ها می‌شود. مقادیر Ea به‌دست‌آمده نشان میدهد که در حضور 4/0 درصد آنتی‌اکسیدان، انرژی فعال‌سازی PIB از kJ/mol 4/67 به kJ/mol 80/97 و برای C4 از kJ/mol  88/117 به kJ/mol  80/136 افزایش مییابد. همچنین در شرایط مذکور و دمای °C 80، طبق روش وانت-هوف، طول عمر شیمیایی C4 برمبنای تغییر رنگ نمونه‌ها، از 3/1 سال به 0/25 افزایش می یابد. C4 composition is a conventional military explosive formulation based on cyclotrimethylenetrinitramine explosive (RDX) and polyisobutylene binder (PIB), which some environmental factors such as thermal and oxygen lead to change in its color and physical characteristics. Using anti-oxidant to reduce the impact of environmental factors and increasing the stability of materials such as C4 during their storage and applications is the very useful. In this research, the effect of different concentrations of Irganox 1010 antioxidant on thermal degradation and stability of PIB and C4 at different temperatures was investigated using ultraviolet-visible (UV-Vis.) absorption spectroscopy, colorimetric histograms, thermal analysis and attenuated total reflection (ATR) infrared spectroscopy techniques, then the quality, absorption and color of the materials were studied quantitatively. Also, the necessary kinetic analyses were evaluated by Arrhenius method to estimate the rate constants and activation energies (Ea) of the thermal degradation reactions, from accelerated aging results on C4 and PIB at different temperatures. The results show that presence of antioxidant in the mentioned materials leads to 2-3 times reduction in the degradation and color change kinetics, and also increasing of activation energy of reactions. In the presence of 0.4 wt. % antioxidant, activation energies are increased from 67.4 to 97.8 kJ/mol for PIB, and from 117.88 to 136.80 kJ.mol for C4. Moreover, the chemical lifetime of C4 based on the color change, predicted using Vant-Hoff equation, in the temperature of 80.0 °C and the presence of 0.4 wt. % antioxidant, are changed from 1.3 to 25.0 years. ماده منفجره C4, آنتی‌اکسیدان, کهولت تسریع یافته, پایداری حرارتی, سینتیک. C4 Explosive, Antioxidant, Accelerated Ageing, Thermal Stability, Kinetics. 11 23 http://isaem.ir/browse.php?a_code=A-10-252-5&slc_lang=fa&sid=1 سجاد دمیری s_damiri@mut-es.ac.ir 10031947532846008521 10031947532846008521 Yes دانشگاه صنعتی مالک اشتر باقر لائینی bagher.laeini92@gmail.com 10031947532846008522 10031947532846008522 No دانشگاه صنعتی مالک اشتر علی موسوی آذر alimousaviazar@gmail.com 10031947532846008523 10031947532846008523 No دانشگاه صنعتی مالک اشتر مهران حیاتی m_hayati@mut-es.ac.ir 10031947532846008524 10031947532846008524 No دانشگاه صنعتی مالک اشتر