فهرست مطالب

فصلنامه مواد پر انرژی
سال هفدهم شماره 4 (پیاپی 56، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/10/11
  • تعداد عناوین: 6
|
  • یدالله بیات*، قاسم اسکوئیان، نرگس درگاهی صفحات 211-220

    پلی کاپرولاکتون یک بایندر پلی استری است که ساختار قطبی دارد و سازگار با نرم کننده های قطبی است. همچنین به دلیل داشتن ساختار پلی استری، موازنه اکسیژن آن مناسب تر از HTPB است، به همین دلیل ترکیب این دو بایندر به صورت کوپلیمر، معایب HTPB را برطرف کرده و مزایای آن حفظ می شود. در این کار تحقیقاتی کوپلیمر PCL-HTPB1000-PCL با حضور ماکروآغازگر HTPB با جرم مولکولی های 1000 گرم بر مول و روش پلیمریزاسیون حلقه گشای کاپرولاکتون با راندمان واکنش 69% سنتز شد. کوپلیمر سه دسته ای PCL-HTPB-PCL سنتز شده با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) و طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR) شناسایی شد. در ادامه فرایند پخت نشان داد که کوپلیمرها با عوامل پخت IPDI و N100 با نسبت 80 به 20 پخت مناسبی داشتند. درنهایت سازگاری کوپلیمر پخت شده با نرم کننده های پرانرژی با استفاده از تست تورم مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد کوپلیمرPCL-HTPB1000-PCL  با نرم کننده های Bu-NENA و TEGDN سازگاری بیشتری نسبت به BTTN و TMETN دارد.

    کلیدواژگان: پیشرانه، بایندر، کوپلیمر، پلی بوتادی ان با گروه هیدروکسیل انتهایی، پلی کاپرولاکتون پخت، سازگاری، نرم کننده
  • علیرضا زارعی*، کبری مردی، امیر احمدوند صفحات 221-228

    در این مطالعه یک روش اسپکتروفتومتری سریع و کارآمد برای تعیین ترکیبات نیتروبادی در اسید فاضل حاصل از فرآیند تولید تری نیتروتولوین توسعه یافته است. روش توسعه یافته بر اساس واکنش ترکیبات نیترو بادی با سدیم هیدروکسید در حضور ستیل پیریدینیوم کلرید به عنوان محیط مایسلی و ایجاد یک محصول رنگی می باشد. . اثر پارامترهای مهم و تاثیر گذار بر فرآیند و جذب سیستم مورد مطالعه قرار گرفته و بهینه گردید. تحت شرایط بهینه در465= λmax ، محدوده خطی تعیین نیتروبادی در گستره µg mL-110-400خطی می باشد ، حد تشخیص روش µg mL-10/5 و تکرارپذیری روش (RSD%) برای هفت اندازه گیری مکرر95/1% می باشد. روش پیشنهادی به طور موفق برای تعیین ترکیبات نیتروبادی در اسید فاضل حاصل از فرآیند تولید تری نیتروتولوین با بازیابی های خوب در گستره 105-98% مورد استفاده قرار گرفت اثر مزاحمت برخی کاتیون ها، آنیون ها و ترکیبات آلی نیز مورد آزمایش قرار گرفت. بنابراین نتایج نشان می دهد که مزیت این روش برای تعیین نیتروبادی در اسید فاضل حاصل از فرآیند تولید تری نیتروتولوین، ایمنی روش، سادگی، ارزان بودن، در دسترس بودن و کاربر پسندبودن روش می باشد.

    کلیدواژگان: نیتروبادی، اندازه گیری اسپکتروفتومتری، اسید فاضل، تری نیتروتولوئن، مواد منفجره
  • نگار ذکری*، مهتا ذوالقدر صفحات 229-240

    مشتقات مونونیتروتولوین کاربرد فراوانی در صنایع مختلف از جمله صنایع نساجی، کشاورزی، دارویی و نیز صنایع نظامی دارند. این ترکیبات در صنایع نظامی به عنوان مواد اولیه پرانرژی در سنتز برخی مواد دیگر از جمله تولوییدین ها و کرزول ها و نیز به عنوان ردیاب تشخیصی برای ردیابی مواد منفجره کاربرد گسترده ای دارند. در این پژوهش مشتقات ارتونیتروتولوین و پارانیتروتولوین به صورت انتخابی توسط اسید نیتریک و درحضور مایعات یونی دوعامله اسیدی و مایعات یونی دوعامله اسیدی تثبیت شده روی بستر نانوسیلیکا، از ماده اولیه تولوین سنتز شده اند. بازده تبدیل تولوین در تمام این واکنش ها 100% بوده و هیچگونه محصول جانبی دی نیتروتولوینی و یا تری نیتروتولوین سنتز نشده است. بازده بالای واکنش ها، زمان کوتاه واکنش ها (2 تا 4 ساعت)، عدم تولید محصولات جانبی و قابلیت بازیابی و استفاده مجدد از کاتالیزورها از مزایای این روش می باشند.

    کلیدواژگان: سنتز انتخابی، مونونیتروتولوئن، کاتالیزور مایع یونی دوعامله اسیدی، کاتالیزور تثبیت شده روی نانوسیلیکا، قابلیت استفاده مجدد
  • محمدعلی ذرعی*، داریوش فلاح صفحات 241-254

    4،1-دی نیتروسیکلو هگزان-6،5،3،2-تترا نیترات یکی از قوی ترین نرم کننده های نیترات استر حلقوی می باشد که امروزه به عنوان نسل جدیدی از نرم کننده ها در فرمولاسیون مواد پرانرژی مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق، ترکیب ذکر شده طی دو مرحله، از طریق طراحی آزمایش توسط نرم افزار Minitab18 (روش پاسخ سطح) بر روی پارامترهای دما، زمان و نسبت مولی واکنشگرها سنتز و بهینه سازی شد. در مرحله اول، 4،1-دی نیتروسیکلوهگزان-6،5،3،2-تترا ال با روشی آسان با استفاده از واکنشگر های گلی اکسال و نیترومتان در محیط بازی در دمای °C 10 و مدت دو ساعت سنتز و بهینه سازی شد و به وسیله ی طیف های FT-IR و  1H-NMR شناسایی و تایید گردید. در مرحله دوم، با نیتراسیون 4،1-دی نیتروسیکلوهگزان-6،5،3،2-تترا ال به وسیله ی نیتریک اسید و استیک انیدرید در دمای  °C 20 و مدت چهار ساعت، 4،1-دی نیتروسیکلوهگزان-6،5،3،2-تترانیترات با دمای تجزیه °C 191 و بازده 56/73 درصد سنتز شد. این ترکیب به کمک FT-IR،  1H-NMRو DSC-TGA آنالیز و شناسایی گردید.

    کلیدواژگان: نرم کننده، 4، 1-دی نیتروسیکلوهگزان6، 5، 3، 2-تترانیترات، نیتراسیون، طراحی آزمایش
  • محمدجواد تقی زاده*، محمدجواد ستوده، ارش رستمی صفحات 255-262

    ایزوسیانات های آروماتیک و آلیفاتیک در تولید پلی اورتان مورد استفاده قرار می گیرند. دی مریل دی ایزوسیانات (DDI) یک دی ایزوسیانات سیکلو آلیفاتیک با وزن مولکولی بالا و زنجیره کربنی طولانی است و این زنجیره کربنی طولانی باعث می شود که فعالیت گروه های N=C=O در ساختار مولکول کاهش یابد. در این پژوهش  سنتز دی مریل دی ایزوسیانات (DDI) با استفاده از واکنشگر تری فسژن به عنوان یک روش غیر زیستی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین ترتیب، در مرحله ی اول، واکنش دیمر اسید با عامل کلردار شدن در دمای محیط منجر به تهیه ترکیب آسیل کلراید با راندمان 98 درصد شد و در مرحله دوم، با دمیدن گاز آمونیاک به این حدواسط، محصول دیمرآمید با راندمان %78 بدست آمد. سپس  احیا دیمر آمید با استفاده از واکنشگر سدیم بور هیدرید محصول دیمرآمین با راندمان %52 ایجاد کرد. در مرحله نهایی با  استفاده از واکنشگر تری فسژن و اضافه کردن آن به دیمر آمین منجر به تشکیل دی مریل دی ایزوسیانات (DDI) با راندمان %62 شد. محصولات مراحل مختلف واکنش با استفاده از IR ، 1HNMR و 13CNMR  تعیین و مشخصه یابی شدند.

    کلیدواژگان: دی مریل دی ایزوسیانات (DDI)، تری فسژن، دیمر اسید، سدیم بور هیدرید
  • مهدی نوروزی*، آرش بقال پور، رضا فلاح زاده ابرقویی صفحات 263-271

    در پیشرانه های دوپایه به علت ناپایداری ذاتی ترکیبات نیترواستر، پیر شدگی اتفاق می افتد. یکی از روش های رایج افزایش طول عمر در این پیشرانه ها، استفاده از پایدارکننده ها است. با توجه به اینکه هیچ ترکیب پایدارکننده آیده الی وجود ندارد، از مخلوط پایدارکننده برای افزایش پایداری استفاده شده است. در مخلوط پایدارکننده ها؛ هرچه مخلوط دارای نقطه اتکتیک بالاتری باشد، امکان مهاجرت کمتری از داخل بافت پیشرانه به سطح را خواهد داشت. در این تحقیق، نقطه اتکتیک پنج جفت مخلوط پایدارکننده شامل (دی فنیل آمین و  اتیل سانترالیت)، (2-نیترو دی فنیل آمین و متیل سانترالیت)، (دی فنیل آمین و متیل سانترالیت)، (آکاردیت II و متیل سانترالیت)،  (2-نیترو دی فنیل آمین و  اتیل سانترالیت) به ترتیب برابر 31/289، 52/336، 41/292، 19/371و K 15/325 اندازه گیری شد. مخلوط پایدارکننده (آکاردیت II و متیل سانترالیت) به دلیل نقطه اتکتیک بالاتر و دیر ذوب شدن در مراحل انباری، نسبت به دیگر مخلوط های پایدارکننده ترجیح داده می شود. در ادامه؛ رفتار  فاز مخلوط های پایدارکننده ها توسط مدل های ایده آل، ویلسون و یونیکواک مدل سازی شد. نتایج مشخص نمود که مدل های ایده آل، ویلسون و یونیکواک دارای حداکثر خطای انحراف استاندارد به ترتیب 97/11، 6/5 و 69/2 درصد می باشند.

    کلیدواژگان: پیشرانه های دوپایه، مخلوط پایدارکننده ها، رفتار تعادل فازی (جامد - مایع)، مدل سازی
|
  • Yadollah Bayat *, Ghasem Oskueyan, Narges Darhahi Pages 211-220

    Polycaprolactone is a polyester binder that has a polar structure and is compatible with polar plasticizer. Also, due to ester structure, oxygen balance of this polymer is more suitable than HTPB, therefore, by combining these two binders as a copolymer, the disadvantages of HTPB are eliminated and its advantages are preserved. In this research work, triblock copolymer of PCL-HTPB-PCL is made by ring opening polymerization of caprolactone by HTPB (1000 g.mol -1 ) molecular weight as a initiator and 69% yield. This copolymer was characterized by (FT-IR) and 1H-NMR spectroscopy. The investigation of the curing conditions showed that the copolymer with IPDI and N100 isocyanate in a ratio of 80: 20 were properly cured. Finally, the compatibility of cured copolymer with high energy plasticizers was investigated using swelling test and it was found that PCL-HTPB-PCL copolymer is more compatible with Bu-NENA and TEGDN plasticizers than BTTN and TMETN.

    Keywords: Propellant, Binder, HTPB, Polycaprolactone, Curing, Plasticizer
  • A. R. Zarei*, K. Mardi Pages 221-228

    In this study, an efficient and green technique based on ultrasound-assisted extraction was developed for separation and determination of some components of double base solid propellant (DB propellant) by high performance liquid chromatography with UV detection (HPLC-UV-Vis). The optimum extraction conditions with respect to maximum recovery for target analytes were achieved at 120 min, with the power of 800 W for ultrasonic waves and dichloromethane as an extraction solvent for 0.5 gr of DB propellant sample and the recoveries for all component was near to 100%. The results of this investigation under optimum conditions were compared with the result obtained by the Soxhlet extraction method as a routine sample preparation method for DB propellant samples. The results show that the developed method is much faster and sufficient than the traditional Soxhlet extraction method. So, the developed UAE-HPLC-UV method can be used as a rapid and sensitive method for the determination of DB propellants’ constituents.

    Keywords: Double Base Propellant, Ultra Sound Assisted Extraction, High Performance Liquid Chromatography (HPLC-UV)
  • N. Zekri*, M. Zolghadr Pages 229-240

    Mononitrotoluene derivatives have broad applications in textile, agriculture, pharmaceutical and military industries. These compounds are widely used as raw materials in the synthesis of other military materials such as toluidines and cresols and also as detection taggants for explosive detection. In this research, o- nitrotoluene and p- nitrotoluene derivatives have been selectively synthesized by nitration of toluene with nitric acid in the presence of some immobilized and nonimmobilized diacidic ionic liquid catalysts. The conversion of toluene was 100% in all of these reactions and no dinitrotoluene or trinitrotoluene byproduct has been produced. High yields of the products, short reaction times (2 to 4 hours), no presence of the byproducts and recoverability and reusability of the catalysts are as advantages of this method.

    Keywords: Selective Synthesis, Mononitrotoluene, Diacidic Ionic Liquid Catalyst, Nanosilica Immobilized Catalyst, Reusability
  • M. A. Zarei*, D. Fallah Pages 241-254

    1,4-dinitrocyclohexane-2,3,5,6-tetranitrate is one of the strongest cyclic nitrate ester plasticizers, which is used as a new generation of plasticizers in the formulation of energetic materials. In this research, the mentioned compound was synthesized and optimized in two steps through experiment design using the Minitab 18 software (Surface Response Method) on temperature, time, and the molar ratio of reactants parameters. In the first step, 1,4-dinitrocyclohexane 2,3,5,6-tetraol was synthesized and optimized by an easy method using glyoxal and nitromethane reactants in an alkaline environment at a temperature of 10 °C for two hours, and confirmed by FT-IR and 1H-NMR spectra. In the second step, 1,4-dinitrocyclohexane-2,3,5,6-tetranitrate was synthesized with a decomposition temperature of 191 °C, and a yield of 73.56% by nitration of the 1,4-dinitrocyclohexane-2,3,5,6-tetraol with nitric acid and acetic anhydride at a temperature of 20 °C for four hours. This compound was analyzed and characterized with the help of FT-IR, 1H-NMR, and DSC-TGA.

    Keywords: Plasticizer, 1, 4-Dinitrocyclohexane2, 3, 5, 6-tetranitrate, Nitration, Experiment Design
  • M. J. Taghizadeh*, M. J. Sotoudeh, A. Rostami Pages 255-262

    Dimeryl diisocyanate (DDI) is a cycloaliphatic diisocyanate with a high molecular weight and a long carbon chain. The long carbon chain decrease the activity of N=C=O groups in the structure of this molecule. In this research, the synthesis of dimeryl diisocyanate (DDI) using triphosgene reagent has been investigated. Thus, in the first step, the reaction of acid dimer with thionyl chloride at ambient temperature has led to acyl chloride compound with 98% yield, and in the second step, by blowing ammonia gas, the dimeramide product was obtained with 78% yield. Then reduction of dimer amide using sodium borohydride reagent afforded dimer amine product with 52% yield. In the final step, using triphosgene reagent has led to the formation of dimeryl diisocyanate (DDI) with 62% yield. The products of different stages of the reaction were characterized using IR, 1HNMR and 13CNMR.

    Keywords: Dimeryl Diisocyanate (DDI), Triphosgene, Sodium
  • M. Norouzi*, A. Baghalpour, R. Fallahzadeh Abarghouei Pages 263-271

    In double base propellants, due to inherent instability of nitroesters compunds, ageing occurs. Stabilizer using, is one of the common method in order to increase propellant's lifespan. Considering that there is no ideal stabilizer compound, stabilizer mixtures have been used to increase stability. In stabilizer mixtures, the higher eutectic point leading to lower immigration of them from propellants matrix to surface. In this research, eutectic point of five stabilizer mixtures contains (diphenylamine + ethylcentralite), (2-nitrodiphenylamine + methylcentralite), (diphenylamine + methylcentralite), (acardite II + methylcentralite) and (2-nitrodiphenylamine + ethylcentralite) were calculated as 289.31, 336.52, 294.41, 371.19 and 325.15 K, respectively. The mixture of acardite II and methyl centralite is more favorable than other mixtures due to its higher eutectic point. In the continuation of this article, the behavior of the mixed phase of stabilizers was analyzed by ideal, Wilson and UNIQUAC models. Results determined that Ideal, Wilson and UNIQUAC models can be correlated experiential melting point with maximum 11.97, 5.6 and 2.69 % error.

    Keywords: Double Base Propellant, Stabilizer, (Solid-Liquid) Phase Equilibrium Behavior, Modeling