Zastosowanie metod DSC i DTA do szacowania parametrów bezpieczeństwa materiałów wysokoenergetycznych na przykładzie soli amonowej dinitroaminy

• Autorzy: Gołofit T. , Książczak A.

Warianty tytułu

EN

Application of DSC and DTA Methods for Estimation of Safety Parameters of High Energetic Materials Such as Dinitroamine Ammonium Salt

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metody DSC i DTA pozwalają przy zastosowaniu równań empirycznych wykorzystujących dane kinetyczne na zaklasyfikowanie substancji do potencjalnie niebezpiecznych lub bezpiecznych. Wykorzystanie reguły 100 oraz temperatury ADT24 pozwala określić maksymalną bezpieczną temperaturę prowadzenia procesów technologicznych. Materiały wysokoenergetyczne z punktu widzenia bezpieczeństwa można zaklasyfikować przy użyciu: potencjału Koenena, indeksu termicznego ryzyka, indeksu zagrozenia reakcją, indeksu chwilowej gęstości mocy oraz parametru zagrożenia wybuchem. Wykonano analizy DSC i DTA soli amonowej dinitroaminy (ADN), wyznaczono parametry kinetyczne i na ich podstawie oszacowano bezpieczeństwo użytkowania i warunki bezpieczne prowadzenia procesów technologicznych. Maksymalna, bezpieczna temperatura prowadzenia procesów technologicznych z wykorzystaniem ADN-u jest niższa od 351 K. Sól amonowa dinitroaminy została zaklasyfikowana do grupy związków niestabilnych, potencjalnie niebezpiecznych, zdolnych do wybuchu, do grupy związków wysokiego ryzyka. Uzyskane wysokie parametry indeksów niebezpieczeństwa wskazują na to, że ADN wymaga szczególnej ostrożności w procesach technologicznych oraz przy wykorzystywaniu w formach użytkowych.

EN

DSC and DTA methods, combined with empirical equations based on kinetic data, allow one to classify a substance as potentially harmful or safe. Utilizing the "100 degree rule" and ADT24 temperature enables one to determine the highest safe temperature at which a technological process can be carried out. High energetic materials can be classified from the safety standpoint by using: Koenen potential, Thermal risk index, Reaction hazard index, Instantaneous Power Density and Explosion Potential. DSC and DTA analysis of dinitroamine salt (ADN) were performed. On the basis of the results usage safety and safe conditions of technological process were estimated. The highest safe temperature of the technological process with using ADN is 351 K. ADN was classified to the group of the unstable compounds, potentially dangerous, able to explode and to the group of the high risk substances. The obtained high values of safety parameters indicate that ADN requires great caution when it is used in operational moulds and in technological processes.

Słowa kluczowe

PL

bezpieczeństwo; sól amonowa dinitroaminy; parametry zagrożenia i ryzyka

EN

safety; ammonium dinitramide; hazard and risk index

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 2, Nr 3 (5)
• Strony: 31--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., wykr.

Twórcy

autor

Gołofit T.

autor

Książczak A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Chemiczny, Zakład Materiałów Wysokoenergetycznych, ul. Noakowskiego 3, 00-664 Warszawa

Bibliografia

• [1] Steinbach J., Safety Assessment for Chemical Processes, WILEY-VCH Verlag GmbH, pp. 1-9, 1999.
• [2] Semenov N. N., Chemical Kinetics and Chain Reactions, Oxford University Press London, 1935.
• [3] Książczak A., Książczak T., Zielenkiewicz T., Influence of purity on the thermal stability of solid organic compounds, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, vol. 77, Springer, pp. 233-242, 2004.
• [4] Książczak A., Książczak T., Influence of DSC measurement conditions on kinetic parameters of thermal decomposition of 2,4,6-trinitrotoluene, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, vol. 60, Springer, pp. 25-33, 2000.
• [5] Hofelich T. C., Thomas R. C., The use/misuse of the 100°C rule in the interpretation of thermal hazard tests; International Symposium on Runaway Reactions; Boston, 1989; CCPS/Institute of Chemical Engineers: New York, pp. 74-85, 1989.
• [6] Löbbecke S., Krause H. H., Pfeil A., Thermal analysis of ammonium dinitramide decomposition Propellants, Explosives, Pyrotechnics, vol. 22, pp. 184-188, 1997.
• [7] Saraf S. R., Molecular Characterization of Energetic Materials (Doctor thesis), Texas A&M University, p. 42, 2003.
• [8] Grewer T., Klusacek H., Lıffler U., Rogers R. L., Steinbach J., Determination and assessment of the characteristic values for the evaluation of the thermal safety of chemical processes, Journal of Loss Prevention in the Process Industries, vol. 2(4), Elsevier, pp. 215-223, 1989.
• [9] Östmark H., Helte A., Karlsson S., Hahma A., Edvinsson H., Detonation properties and reaction rate modeling of melt cast ammonium dinitramide (ADN) 12th International Detonation Symposium, 11-16th August 2002.
• [10] Standard System for the Identyfication of the Hazard of Materials for Emergency Response. National Fire and Protection Association, NFPA 704. Quincy, MA, 2001.
• [11] Yoshida T., Yoshizawa F., Itoh M., Matsunaga T., Watanabe M., Tamura M., Prediction of fire and explosion hazards of reactive chemicals. I. Estimation of explosive properties of self-reactive chemicals from SC-DSC data, Kpgyo Kayaku, vol. 48 (5), p. 311, 1987.
• [12] Bodman G. T., Use of DSC in screening of explosive properties, 30th North American Thermal Analysis Society (NATAS) Conference, Pittsburgh, PA, 23-25 Sept., p. 605, 2002.
• [13] Saraf S.R., Molecular Characterization of Energetic Materials (Doctor thesis), Texas A&M University, p. 33, 2003.
• [14] Wang Q., Rogers W. J., Mannan M. S., Thermal risk assessment and rankings for reaction hazards in process safety, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 98, pp. 225-233, 2009.
• [15] Stull D. R., Safety in the Chemical Industry, vol. 3 in: Steere NV, 10, p. 106, 1974.