Luận án tiến sĩ: Ảnh hưởng yếu tố công nghệ đến thuần hóa thuốc phóng pirocxilin - Phạm Quang Hiếu (2020)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ ------------------------------------ Phạm Quang Hiếu NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH THUẦN HÓA THUỐC PHÓNG MỘT GỐC PIROCXILIN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHUN DUNG DỊCH CHẤT THUẦN HÓA LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội 2020 luan an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ ------------------------------------ Phạm Quang Hiếu NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN QUÁ TRÌNH THUẦN HÓA THUỐC PHÓNG MỘT GỐC PIROCXILIN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHUN DUNG DỊCH CHẤT THUẦN HÓA Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 9520301 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC 1. TS Phạm Văn Toại 2. TS Chu Chiến Hữu Hà Nội 2020 luan an i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chƣa từng công bố trong bất kì công trình nào khác, các dữ liệu tham khảo đƣợc trích dẫn đầy đủ.tháng 10 năm 2020 Nghiên cứu sinh Phạm Quang Hiếu luan an ii LỜI CÁM ƠN Luận án này được thực hiện và hoàn thành tại Viện Thuốc phóng Thuốc nổ/Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng và Viện Hóa học – Vật liệu/Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng.

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Giáo viên hướng dẫn TS Phạm Văn Toại và PGS.TS Chu Chiến Hữu đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi thực hiện luận án tiến sĩ này. Xin chân thành cám ơn Thủ trưởng Viện KH&CN Quân sự, Thủ trưởng Viện Hóa học- Vật liệu, Thủ trưởng Viện Thuốc phóng Thuốc nổ và các cơ quan đã hết lòng giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án này. Xin chân thành cám ơn các phòng thí nghiệm của Viện Thuốc phóng Thuốc nổ và Viện Hóa học Vật liệu đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất, trang thiết bị để tôi thực hiện luận án này. Xin cám ơn các thầy và các đồng nghiệp đã đóng góp ý kiến quý báu, động viên chia sẻ các khó khăn cùng tôi hoàn thành những phần việc của công trình khoa học này.

Cuối cũng, tôi xin chân thành cám ơn những tình cảm quý giá, những động viên khích lệ, giúp đỡ của gia đình, người thân, bạn bè trong khi tôi thực hiện luận án này! Nghiên cứu sinh Phạm Quang Hiếu luan an iii MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT. vi DANH MỤC CÁC BẢNG. vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ. ix MỞ ĐẦU.

Khái quát chung về thuốc phóng 1 gốc thông thƣờng. Dung môi hóa dẻo. Chất an định hóa học cho thuốc phóng 1 gốc. Công nghệ sản xuất thuốc phóng pirocxilin.

Một số dạng thuốc phóng pirocxilin đặc biệt dùng cho đạn pháo. Thuốc phóng ít hút ẩm. Thuốc phóng ít bào mòn nòng. Thuốc phóng không sinh lửa.

Thuốc phóng dập lửa. Thuốc phóng 1 gốc xốp. Thuốc phóng 1 gốc thuần hóa, một số đặc điểm chính của thuốc phóng pirocxilin thuần hóa. Sự khuếch tán các chất vào vật liệu polyme.

Khái niệm truyền chất .2 Định luật khuếch tán. Mô hình toán học mô tả sự phân bố nồng độ chất thuần hóa trong thuốc phóng. Ảnh hƣởng của cấu trúc thuốc phóng lên quá trình hình thành lớp thuần hóa. Tổng hợp các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về thuốc phóng thuần hóa.

28 luan an iv 1. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Đối tƣợng nghiên cứu. Vật tƣ, hóa chất và trang thiết bị.

Phƣơng pháp nghiên cứu. Tính toán thiết kế đơn thành phần. Xác định đặc trƣng của thuốc phóng. Phƣơng pháp chế tạo bán thành phẩm thuốc phóng (thuốc phóng trƣớc thuần hóa).

Phƣơng pháp thuần hóa thuốc phóng. Sử dụng quang phổ Raman trong nghiên cứu cấu trúc lớp thuần hóa. Phƣơng pháp tạo mẫu đo phổ đƣờng chuẩn Raman. Phƣơng pháp tạo mẫu thuốc phóng, đo quang phổ Raman.

Phƣơng pháp xác định liên kết hydro có trong lớp thuần hóa. Xác định áp suất đầu nòng trong phát bắn. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình thuần hóa.

Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến sự đồng đều của sản phẩm. Ảnh hƣởng của nhiệt độ thuần hóa đến tổng hàm lƣợng và sự phân bố long não trong sản phẩm. Ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch thuần hóa đến quá trình thuần hóa. Ảnh hƣởng của một số yếu tố kỹ thuật đến quá trình thuần hóa.

Ảnh hƣởng của áp suất phun dung dịch thuần hóa trong quá trình thuần hóa. Xác định tốc độ tối ƣu tang trộn trong quá trình thuần hóa. Xác định ảnh hƣởng chế độ cấp dung dịch long não đến quá trình thuần hóa. Lựa chọn chế độ cấp dung dịch thuần hóa.

Ảnh hƣởng các lần cấp liệu đến chiều sâu và sự phân bố hàm lƣợng long não. Nghiên cứu xác định thời gian chuyển chặng từ sau thuần hóa sang công đoạn sấy. Nghiên cứu ảnh hƣởng của chất lƣợng BTP thuốc phóng đến quá trình thuần hóa. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng bốc ngoài đến quá trình thuần hóa.

Ảnh hƣởng của hàm lƣợng bốc trong đến quá trình thuần hóa. Nghiên cứu xác định miền phân bố long não trong thuốc phóng thuần hóa. Xác định đƣờng chuẩn phổ Raman theo tỷ lệ long não/NC. Nghiên cứu xác định sự phân bố và nồng độ long não theo chiều sâu lớp thuần hóa.

Sự biến đổi nhiệt lƣợng cháy trong thuốc phóng pirocxilin thuần hóa. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng long não đến hệ số tốc độ cháy u1, vai trò liên kết hidro giữa long não với NC. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng long não đến hệ số tốc độ cháy u1 của thuốc phóng 5/7SFL. Vai trò của liên kết hidro giữa long não và NC.

Ứng dụng kết quả nghiên cứu chế tạo thuốc phóng pirocxilin thuần hóa trên dây chuyền công nghiệp và phát bắn đạn cao xạ 23 mm và 30 mm hải quân. Đối với thuốc phóng 5/7SFL. Đối với thuốc phóng 6/7FL. 116 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ.

118 TÀI LIỆU THAM KHẢO. luan an vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Các kí hiệu V0 Sơ tốc đầu nòng của đạn, m/s V0TB Sơ tốc trung bình nhóm bắn (7 viên), m/s Rv Sai lệch xắc suất sơ tốc của nhóm bắn Pm Áp suất lớn nhất của phát bắn, kG/cm2 PmTB Áp suất trung bình của nhóm bắn, kG/cm2 Pmm Áp suất đơn phát lớn nhất trong nhóm bắn, kG/cm2 Cx Nồng độ long não ở vị trí chiều sâu X, % C0 Nồng độ long não ở vị trí vỏ ngoài cùng, % Qv Nhiệt lƣợng cháy, J/g X Chiều sâu lớp thuần hóa, µm Pđn Áp suất đầu nòng, bar 2e1 Bề dày cháy trung bình của thuốc phóng BTP Bán thành phẩm DBP Đibutylphtalat DNT Đinitrotoluen DPA Điphenylamin NC Nitrat xenlulô NCS Nghiên cứu sinh LN Long não TH Thuần hóa TNT Trinitrotoluen TPP Thuốc phóng pirocxilin luan an vii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1. Thành phần cơ bản của thuốc phóng 1 gốc đạn pháo. Một số tính chất cơ bản của chất thuần hóa.

Ảnh hƣởng hàm lƣợng chất TH đến nhiệt động học thuốc phóng. Kết quả chế tạo BTP thuốc phóng/7SFL và 6/7FL. Kết quả ngoại quan sau thuần hóa thuốc phóng ở các nhiệt độ khác nhau. Kết quả phân tích hàm lƣợng long não trong thuốc phóng ở các nhiệt độ thuần hóa khác nhau.

Điều kiện và kết quả phân tích hàm lƣợng long não trong thuốc phóng ở các nồng độ dung dịch thuần hóa khác nhau. Lựa chọn áp suất phun dung dịch thuần hóa. Lựa chọn áp suất phun dung dịch cho quá trình thuần hóa. Lựa chọn tốc độ quay của thiết bị trƣớc và sau khi phun dung dịch thuần hóa.

Lựa chọn tốc độ quay của thiết bị trong quá trình phun dung dịch thuần hóa. Lựa chọn chế độ cấp, phun dung dịch thuần hóa. Công nghệ thuần hóa thuốc phóng pirocxiin quy mô pilot. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng bốc ngoài đến quá trình thuần hóa.

Ảnh hƣởng của hàm lƣợng bốc trong đến quá trình thuần hóa. Kết quả xác định các tỷ lệ các peak và nồng độ LN/NC. Kết quả xác định nồng độ LN/NC (%) theo vị trí chiều sâu lớp thuần hóa. Sự thay đổi nhiệt lƣợng cháy theo chiều sâu lớp thuần hóa.

Sự thay đổi nhiệt lƣợng cháy theo chiều sâu lớp thuần hóa. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng long não đến hệ số tốc độ cháy. Quy trình thuần hóa công nghiệp cho mẻ 100 kg thuốc phóng. 106 luan an viii Bảng 3.

Kết quả chế tạo thuốc phóng 5/7SFL. Kết quả bắn thử nghiệm đạn 23mm với các lực rút khác nhau ở nhiệt độ môi trƣờng. Kết quả bắn thử nghiệm thuốc phóng 5/7SFL-M1. Kết quả bắn thử nghiệm thuốc phóng 5/7SFL-M2.

Kết quả chế tạo thuốc phóng 6/7FL. Xác định lực và công tích alpha thuốc phóng 6/7FL-M1. Kết quả bắn thử nghiệm thuốc phóng 6/7FL-M1. Kết quả bắn thử nghiệm thuốc phóng 6/7FL-M2.

Kết quả bắn thử nghiệm thuốc phóng 6/7FL-M3. 111 luan an ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1. Công nghệ chế tạo thuốc phóng pirocxilin thông thƣờng. Khuôn ép thuốc phóng pirocxilin dạng hạt 7 lỗ.

Sự cháy của hạt thuốc phóng hình trụ (diện tích bề mặt cháy giảm). Sự cháy của hạt thuốc phóng hình dải (diện tích bề mặt cháy giảm). Sự cháy của hạt thuốc phóng hình trụ 1 lỗ (diện tích bề mặt cháy hầu nhƣ không giảm). Sự cháy của hạt thuốc phóng hình trụ 7 lỗ (diện tích bề mặt cháy tăng)14 Hình 1.

Sự cháy của hạt thuốc phóng hình trụ 1 lỗ có vỏ bọc bên ngoài (diện tích bề mặt cháy tăng). Sự thay đổi đƣờng cong áp suất theo chiều dài nòng pháo. Thiết bị thuần hóa thuốc phóng. Sơ đồ hệ thống thuần hóa thuốc phóng.

Phân bố nồng độ chất thuần hóa và sự thay đổi tốc độ cháy theo bề dày cháy của hạt thuốc phóng [9]- hình a; mô phỏng lát cắt thuốc phóng thuần hóa – hình b); thuốc phóng trƣớc khi thuần hóa- hình c) và sau khi thuần hóa-hình d). Đồ thị P(t) của thuốc phóng chƣa thuần hóa và thuốc phóng thuần hóa ở cùng một lƣợng nhồi. Tổng hợp các kiểu đồ thị phân bố nồng độ chất thuần hóa. Sơ đồ phân bố nồng độ chất trong trƣờng hợp: a- khuếch tán theo thể tích, b- khuếch tán theo lỗ xốp, c- cả 2 trƣờng hợp.

Đƣờng chuẩn phổ Raman giữa tỷ lệ peak 1005 cm-1 so với 850 cm-1 ở các nồng độ Xentralit-2 khác nhau. Thiết bị thuần hóa quy mô pilot .