Luận án tiến sĩ: Ảnh hưởng của yếu tố đến đặc trưng thuốc nổ nhiệt dẻo PBX trên cơ sở hexogen và pentrit - Nguyễn Trung Toàn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ Nguyễn Trung Toàn NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA THUỐC NỔ NHIỆT DẺO PBX TRÊN CƠ SỞ HEXOGEN VÀ PENTRIT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2019 luan an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ Nguyễn Trung Toàn NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA THUỐC NỔ NHIỆT DẺO PBX TRÊN CƠ SỞ HEXOGEN VÀ PENTRIT Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 9 52 03 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1.TS Phan Đức Nhân 2. TS Võ Hoàng Phương Hà Nội - 2019 luan an i LỜI CAM ĐOAN Tôi 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 chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Các dữ liệu, nội dung tham khảo được trích dẫn đầy đủ và chính xác.

Tác giả luận án NGUYỄN TRUNG TOÀN luan an ii LỜI CẢM ƠN Luận án này được thực hiện và hoàn thành tại Viện Hóa học - Vật liệu/ Viện Khoa học và Công nghệ quân sự và Bộ môn Thuốc phóng Thuốc nổ/Học viện Kỹ thuật Quân sự. Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn tới PGS. TS Phan Đức Nhân và TS Võ Hoàng Phương đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cho nhiều chỉ dẫn khoa học có giá trị giúp cho tác giả hoàn thành luận án này. Tác giả trân trọng sự động viên, khuyến khích, những kiến thức khoa học cũng như chuyên môn mà các thầy hướng dẫn đã chia sẻ cho tác giả trong nhiều năm qua, giúp cho tác giả nâng cao năng lực khoa học, phương pháp nghiên cứu và lòng yêu nghề.

Tác giả trân trọng cảm ơn lãnh đạo chỉ huy Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Phòng Đào tạo và Viện Hóa học - Vật liệu/Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Bộ môn Thuốc phóng Thuốc nổ, Khoa Vũ khí/Học viện Kỹ thuật Quân sự, các nhà khoa học, bạn bè và đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tác giả trong quá trình nghiên cứu. Tác giả luận án xin trân trọng cảm ơn các đồng tác giả các công trình và bài báo khoa học đã đồng ý cho tác giả sử dụng các kết quả nghiên cứu trong bản luận án này. Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn những người thân trong gia đình, đã thông cảm, động viên và chia sẻ những khó khăn, tạo điều kiện cho tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tác giả Nguyễn Trung Toàn luan an iii MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT.vi DANH MỤC CÁC BẢNG .ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ.

xii MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN VỀ THUỐC NỔ PBX. Thuốc nổ phá hỗn hợp và thuốc nổ PBX. Phân loại thuốc nổ PBX.

Phân loại theo phương pháp chế tạo. Phân loại theo bản chất chất kết dính và đặc tính công nghệ. Thành phần thuốc nổ nhiệt dẻo PBX. Thuốc nổ nền.

Các polyme kết dính. Các phương pháp chế tạo thuốc nổ nhiệt dẻo PBX. Phương pháp khối. Phương pháp huyền phù.

Các đặc trưng của thuốc nổ nhiệt dẻo PBX. Nhiệt độ bùng cháy. Độ nhạy với xung va đập. Độ an định hóa học.

Độ dẻo và khả năng nén. Các đặc trưng năng lượng. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về thuốc nổ PBX. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .29 luan an iv 1.

Tình hình nghiên cứu thuốc nổ nhiệt dẻo PBX ở Việt Nam. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Đối tượng và nội dung nghiên cứu. Hóa chất, vật tư và thiết bị nghiên cứu.

Hóa chất, vật tư nghiên cứu. Thiết bị nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp đánh giá tính tương thích của thuốc nổ và polyme.

Phương pháp xác định một số tính chất bề mặt của thuốc nổ và polyme. Phương pháp chế tạo thuốc nổ nhiệt dẻo PBX. Các phương pháp đánh giá các đặc tính cơ-lý và năng lượng của thuốc nổ PBX. Phương pháp xác định một số thông số động học quá trình phân hủy nhiệt của thuốc nổ PBX.

Phương pháp dự đoán thời hạn sử dụng của thuốc nổ PBX. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. Nghiên cứu lựa chọn thành phần thuốc nổ PBX. Đánh giá tính tương thích hóa học của thuốc nổ nền và polyme kết dính.

Đánh giá tính chất bề mặt phân cách pha của thuốc nổ và hệ chất kết dính. Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc nổ, thành phần chất kết dính đến các đặc trưng của thuốc nổ nhiệt dẻo PBX trên cơ sở hexogen (PBX-H). Lựa chọn hàm lượng và kích thước thuốc nổ hexogen. Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc nổ, thành phần chất kết dính đến độ dẻo, khả năng kết dính và khả năng nén của thuốc nổ PBX-H.

Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc nổ, thành phần hệ chất kết dính đến nhiệt độ bùng cháy và độ an định hóa học của thuốc nổ PBX-H. Ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ nhạy va đập. Ảnh hưởng của một số yếu tố đến các đặc trưng năng lượng. Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc nổ, thành phần chất kết dính đến các đặc trưng của thuốc nổ nhiệt dẻo PBX trên cơ sở pentrit (PBX-P).

Khảo sát lựa chọn hàm lượng và kích thước hạt của pentrit. Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc nổ, thành phần chất kết dính đến độ dẻo, khả năng kết dính và khả năng nén của thuốc nổ PBX-P. Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc nổ, thành phần hệ chất kết dính đến nhiệt độ bùng cháy và độ an định hóa học của thuốc nổ PBX-P. Ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ nhạy va đập.

Ảnh hưởng của một số yếu tố đến các đặc trưng năng lượng. Đánh giá một số đặc trưng phân hủy nhiệt và dự đoán thời hạn sử dụng của thuốc nổ nhiệt dẻo PBX. Một số đặc trưng quá trình phân hủy nhiệt của thuốc nổ PBX. Dự đoán thời hạn sử dụng của thuốc nổ nhiệt dẻo PBX.120 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ.122 TÀI LIỆU THAM KHẢO .136 luan an vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT A Thừa số trước hàm mũ β Tốc độ gia nhiệt trong các phân tích nhiệt E Thể tích khí sinh ra của 2,5 g thuốc nổ (Thử nghiệm VST) Ea Năng lượng hoạt hóa γ Sức căng bề mặt γ12 Sức căng bề mặt phân cách pha giữa chất 1 và chất 2 γP, γD Phần phân cực và không phân cực của sức căng bề mặt γSV, γLV, γSL Sức căng bề mặt của bề mặt rắn-hơi, lỏng-hơi, rắn-lỏng M Thể tích khí sinh ra của hỗn hợp thuốc nổ và polyme R Hằng số khí S Thể tích khí sinh ra của 2,5 g polyme (Thử nghiệm VST) S21 Hệ số dàn trải của chất 2 lên chất 1 TP Nhiệt độ đỉnh toả nhiệt của phân tích nhiệt DSC T PS Nhiệt độ đỉnh tỏa nhiệt trong thử nghiệm DSC của chất nền T PM Nhiệt độ đỉnh tỏa nhiệt trong thử nghiệm DSC của hỗn hợp ∆TP Độ chênh lệch nhiệt độ đỉnh tỏa nhiệt của phân tích nhiệt t5% Thời gian để 5% lượng thuốc bị phân hủy nhiệt (ở 298 K) VR Thể tích khí sinh ra do sự tương tác giữa thuốc nổ và polyme Wa Công bám dính nhiệt động W21 Công bám dính nhiệt động của chất 2 lên chất 1 BCHMX cis-1,3,4,6-tetranitrooctahydroimidazo-[4,5-d] imidazol BTTN Butantriol trinitrat CL-20 Hexanitrohexaazaisowurtzitan (HNIW) DBF Dibutylfoocmamit DBP Dibutylphtalat DOP Dioctylphtalat luan an vii DSC Nhiệt lượng quét vi sai (Differential scanning calorimerty) DTA Phân tích nhiệt vi sai (Differential thermal analysis) ETPE Energetic thermoplastic elastomers EGDN Etylenglycol dinitrat EVA Etylen vinyl axetat GAP Glyxidyl azit polyme HMX Octogen (Cyclotetrametylen tetranitramin) Kel-F Polyclotrifloetylen NC Nitrat xenlulo, Nitroxenlulo NC-1 Nitroxenlulo số 1 NC-NB Nitroxenlulo cho NB NC-3 Nitroxenlulo số 3 NG Nitrat glyxerin, Nitro glyxerin PBX Polymer-bonded explosive hoặc Plastic bonded explosive PBX-H Thuốc nổ PBX trên cơ sở Hexogen PBX-HP Thuốc nổ PBX trên cơ sở Hexogen và Polystiren PBX-HN Thuốc nổ PBX trên cơ sở Hexogen và Nitroxenlulo PBX-P Thuốc nổ PBX trên cơ sở Pentrit PBX-PP Thuốc nổ PBX trên cơ sở Pentrit và Polystiren PBX-PN Thuốc nổ PBX trên cơ sở Pentrit và Nitroxenlulo PETN, TEN Pentrit hoặc Pentaerythritol tetranitrat PBS Poly (butadien-stiren) PE Polyetylen PIB Polyisobutylen PMMA Poly (metyl metacrylat) PS Polystiren PVC Polyvinylclorua luan an viii RDX Hexogen (Cyclotrimetylen trinitramin) TATB Triaminotrinitrobenzen TEGDN Trietylenglycol dinitrat TMETN Trimetylol etan trinitrat TG/DTG Phân tích nhiệt trọng lượng (Thermogravimetry) TNT 2,4,6-trinitrotoluen TPE Thermoplastic elastomer VST Phương pháp ổn định nhiệt chân không (Vacuum stability test) luan an ix DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.

Một số đặc trưng của hexogen và pentrit so với TNT. Độ tan của hexogen trong một số dung môi hữu cơ. Độ tan của pentrit trong một số dung môi hữu cơ. Một số chất hóa dẻo thông thường.

Tính chất của một số dung môi hữu cơ thông thường. Độ dẻo của thuốc nổ C-4 theo tiêu chuẩn MIL-C-45010A. Thành phần một số thuốc nổ PBX. Đặc trưng của các thuốc nổ PBX trên cơ sở RDX và PETN.

Thông số động học phân hủy nhiệt thuốc nổ PBX. Thời hạn sử dụng của một số thuốc nổ PBX ở 25 °C. Ảnh hưởng của chất hóa dẻo năng lượng cao đến một số đặc trưng của thuốc nổ PBX. Một số chỉ tiêu kỹ thuật của PS.

Một số chỉ tiêu kỹ thuật của các loại NC. Giá trị VR xác định theo phương pháp VST. Kết quả DSC xác định tính tương thích của RDX và polyme. Kết quả DSC xác định tính tương thích của pentrit và polyme.

Thông số bề mặt của dung môi dùng để đo góc tiếp xúc. Kết quả đo góc tiếp xúc tĩnh. Sức căng bề mặt của các thuốc nổ RDX, PETN và chất kết dính. Các thông số bề mặt của thuốc nổ và hệ chất kết dính.

Độ dẻo của các mẫu thuốc nổ PBX-HP. Mật độ của liều nổ PBX-HP ở các áp suất nén khác nhau. Độ dẻo của các mẫu thuốc nổ PBX-HN. Mật độ của liều nổ PBX-HN ở các áp suất nén khác nhau.

69 luan an x Bảng 3. Nhiệt độ bùng cháy của thuốc nổ PBX-HP. Nhiệt độ bùng cháy của thuốc nổ PBX-HN. Độ an định hóa học của các thuốc nổ PBX-HP theo VST.

Độ an định hóa học của các thuốc nổ PBX-HN theo VST. Độ nhạy va đập của các thuốc nổ PBX-HP. Độ nhạy va đập của các thuốc nổ PBX-HN. Đặc trưng năng lượng của một số thuốc nổ PBX-HP.

Đặc trưng năng lượng của một số thuốc nổ PBX-HN .