Thermal properties of modified single-base propellants

• Autorzy: Gańczyk-Specjalska Katarzyna , Cieślak Katarzyna , Zembrzucka Katarzyna

Identyfikatory

DOI

10.22211/matwys/0212

Warianty tytułu

PL

Właściwości termiczne modyfikowanych prochów jednobazowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper outlines the influence of various plasticizers (centralit I, nitroglycerine and diethylene glycol dinitrate) on the thermal properties of single-base propellants. Simultaneous differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis were used for this research. The basic physicochemical properties of the tested propellants were also determined, such as: geometric parameters, density and dynamic vivacity. Modifiers of the combustible layer were introduced into the pores of the nitrocellulose, based on the geometrical parameters of the propellants. The entire combustible powder layer was modified when the process was carried out in ethanol. All the modifiers used influenced the dependence of dynamic vivacity on the conversion degree. The use of 12.6 phr (part per 100 parts of propellant) of liquid nitroesters or ethanol as a dispersing medium causes a change in the propellants decomposition mechanism, which is related to a change in the structure of nitrocellulose.

PL

W pracy przedstawiono wpływ różnych plastyfikatorów (centralit I, nitrogliceryna i diazotan glikolu dietylenowego) na właściwości termiczne prochów jednobazowych. Do badań wykorzystano jednoczesną analizę skaningowej kalorymetrii różnicowej i termograwimetryczną. Określono również podstawowe właściwości fizykochemiczne badanych prochów takie jak: parametry geometryczne, gęstość i żywość dynamiczną. Modyfikatory warstwy palnej zostały wprowadzone do porów nitrocelulozy, co stwierdzono na podstawie parametrów geometrycznych prochów. Przeprowadzenie procesu w etanolu powoduje zmodyfikowanie całej warstwy palnej prochu. Wszystkie zastosowane modyfikatory wpłynęły na zależność żywości dynamicznej od stopnia przereagowania. Zastosowanie 12,6 phr (część na 100 części paliwa) ciekłych nitroestrów lub etanolu jako medium rozpraszającego powoduje zmianę mechanizmu rozkładu prochów, co związane jest ze zmianą struktury nitrocelulozy.

Słowa kluczowe

EN

modified propellants; nitrocellulose propellants; thermal properties; kinetic parameters

PL

prochy modyfikowane; proch nitrocelulozowy; właściwości termiczne; parametry kinetyczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Przemysłu Organicznego
• Czasopismo: Materiały Wysokoenergetyczne
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 13
• Strony: 59--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gańczyk-Specjalska Katarzyna

• Łukasiewicz Research Network – Institute of Industrial Organic Chemistry, Annopol Str. 6, 03-236 Warsaw, Poland

autor

Cieślak Katarzyna

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Department of High-Energetic Materials, Noakowskiego Str. , 00-664 Warsaw, Poland

autor

Zembrzucka Katarzyna

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemistry, Department of High-Energetic Materials, Noakowskiego Str. , 00-664 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Cooner W.W., Wenonah N.J. Progressive Burning Smokeless Powder Coated with an Organic Ester. Patent US 3704185A, 1965.
• [2] Bonyata J.O., Rohrbaugh L.G. Process of Making Deterrent-coated and Graphite-glazed Smokeless Powder. Patent US 3637444, 1972.
• [3] Woodbridge R.G. Process of Making Propellent Powder. Patent US 1396493, 1921.
• [4] Teeple O.J. Process of Producing Propellant Powder. Patent US 1310848, 1919.
• [5] Książczak A., Książczak T. Impregnation of 12/7 Single-base Propellant for Large-caliber Ammunition. (in Polish) Warsaw University of Technology, Report Res. Dev. Proj. No 81/10113/0205, 2006, [unpublished].
• [6] Książczak A. Development of the Basics of the Propellant Impregnation Technology on the Example of 23 mm Sub-caliber Ammunition and Ammunition Standard NATO 7.62x51 mm. (in Polish) Warsaw University of Technology, Report Res. Dev. Proj. No R 00 026 02, 2010, [unpublished].
• [7] Książczak A. Development of a New Method of Removing Ether and Ethanol and Modification of the Combustible Layer of Propellant for an Experimental Scale for Anti-aircraft Ammunition. (in Polish) Warsaw University of Technology, Report Res. Dev. Proj. No OR00004312, 2014, [unpublished].
• [8] Benhammada A., Trache D. Thermal Decomposition of Energetic Materials Using TG-FTIR and TGMS: a State-of-the-art Review. Appl. Spectrosc. Rev. 2020, 55(8): 724-777.
• [9] Abd-Elghany M., Klapötke T.M. A Review on Differential Scanning Calorimetry Technique and its Importance in the Field of Energetic Materials. Phys. Sci. Rev. 2018, 3(4): 1-14.
• [10] Brill T.B., Gongwer P.E. Thermal Decomposition of Energetic Materials 69. Analysis of the Kinetics of Nitrocellulose at 50 °C-500 °C. Propellants Explos. Pyrotech. 1997, 22: 38-44.
• [11] Elbasuney S., Elghafour A.M.A., Radwan M., Fahd A., Mostafa H., Sadek R., Motaz A. Novel Aspects for Thermal Stability Studies and Shelf Life Assessment of Modified Double-base Propellants. Def. Technol. 2019, 15(3): 300-305.
• [12] Fryš O., Bajerová P., Eisner A., Skládal J., Ventura K. Utilization of New Non-toxic Substances as Stabilizers for Nitrocellulose-based Propellants. Propellants Explos. Pyrotech. 2011, 36(4): 347-355.
• [13] Matečić Mušanić S., Fiamengo Houra I., Sućeska M. Applicability of Non-Isothermal DSC and Ozawa Method for Studying Kinetics of Double Base Propellant Decomposition. Cent. Eur. J. Energ. Mater. 2010, 7(3): 233-251.
• [14] Kleiweg L., de Klerk W.P.C., Van Gool J.A. Thermal Analysis of Some Propellants and Explosives with DSC and TG/DTA. TNO, Report PML 1996-A69, 1996.
• [15] Wang Y., Yang H., Han J., Gao K. Effect of DGTN Content on Mechanical and Thermal Properties of Modified Single-base Gun Propellant Containing NQ and RDX. Propellants Explos. Pyrotech. 2020, 45(1): 128-135.
• [16] Definition and Determination of Ballistic Properties of Gun Propellants. STANAG 4115, Ed. 2, NATO, 1997.
• [17] Zygmunt A., Cieślak K., Książczak A. Application of DSC Method for Porous Structure of Singlebased Propellant. Proc. 17th Semin. New Trends Res. Energ. Mater. Vol. 1., Pardubice, Czech Republic, 2014, 488-497.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).