Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Study of the effect of accelerated ageing on the properties of modified nitrocellulose propellants

Cieślak Katarzyna, Tomaszewski Waldemar, Gańczyk-Specjalska Katarzyna

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2023

|

T. 15

48--60

EN

The study investigated the stability of nitrocellulose (NC) powders modified with nitroglycerine (NG) and/or polyos 250 (polyester polyol) or centralite I (CI) and determined the changes in physicochemical properties before and after accelerated ageing. Six NC modified powders stabilized with diphenylamine (DPA) or CI were tested. Accelerated ageing of the powders was carried out in accordance with AOP-48, under isothermal heating at 71 °C for 35 days, which corresponds to storing the powders at 25 °C for 10 years. The initial powder samples and those aged under the above conditions were examined by high-performance liquid chromatography (HPLC) for loss of initial stabilizer (DPA or CI), calorimetry, and manometric bomb. The geometric changes of gunpowder grains and their densities, were also compared before and after accelerated ageing. Tests on the stability of the powders by means of heat flow microcalorimetry (HFC) conducted in accordance with STANAG 4582 at 90 °C for 3.43 days, showed that the tested powders did not exceed the permissible limit of a released heat power of 350 μW/g, which means that they should be stable for the next 10 years of storage at 25 °C. This diagnosis was confirmed by chromatographic (HPLC) analyses of stabilizer loss. After accelerated ageing, the content of modifiers and stabilizers was lower compared to the initial powders. Ageing at elevated temperatures did not change the geometry of the aged powders relative to the starting powders. For most of the tested powders, accelerated ageing resulted in a slight increase in calorific value relative to the starting powders. Comparable helium density values were obtained for the powders before and after ageing, all of which were within error limits. Accelerated ageing did not significantly affect the changes in dynamic vivacity between the aged and initial powders. The tested NC modified powders should not change their properties enough during 10 years of storage at 25 °C to become unstable, i.e. unsafe when stored and/or to fail to meet ballistic requirements.

PL

Celem pracy było badanie stabilności nitrocelulozowych (NC) prochów modyfikowanych nitrogliceryną i/lub poliosem 250 (poliolem poliestrowym) albo centralitem I (CI) oraz określenie zmian właściwości fizykochemicznych przed i po przyspieszonym starzeniu. Badaniom poddano 6 NC prochów modyfikowanych stabilizowanych difenyloaminą (DFA) lub CI. Sztuczne starzenie prochów przeprowadzono według normy AOP-48, w ramach izotermicznego ogrzewania w 71 °C przez 35 dni, co odpowiada przechowywaniu prochów w temperaturze 25 °C przez 10 lat. Wyjściowe próbki prochów oraz starzone w ww. warunkach badane były za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) pod kątem ubytków stabilizatora wyjściowego (DFA albo CI), kalorymetrii, bomby manometrycznej. Porównano również przed i po przyspieszonym starzeniu zmiany geometryczne ziaren prochowych i ich gęstości. Badania stałości prochów za pomocą mikrokalorymetrii przepływowej (HFC) prowadzone według STANAG-u 4582 w temp. 90 °C przez 3,43 doby wykazały, że badane prochy nie przekroczyły dopuszczalnego limitu wydzielonej mocy cieplnej wynoszącego 350 μW/g, co oznacza, że powinny być stabilne przez następne 10 lat przechowywania w temperaturze 25 °C. Diagnozę tę potwierdziły analizy chromatograficzne (HPLC) w zakresie ubytków stabilizatorów. Po przyspieszonym starzeniu zawartość modyfikatorów i stabilizatorów uległa obniżeniu w stosunku do prochów wyjściowych. Starzenie w podwyższonej temperaturze nie wpłynęło na zmianę geometrii prochów starzonych w stosunku do prochów wyjściowych. Dla większości badanych prochów, przyspieszone starzenie spowodowało nieznaczne podwyższenie kaloryczności względem prochów wyjściowych. Uzyskano porównywalne wartości gęstości helowej dla prochów przed i po starzeniu, wszystkie mieściły się w granicach błędu. Przyspieszone starzenie nie wpłynęło znacząco na zmiany żywości dynamicznej pomiędzy prochami starzonymi i wyjściowymi. A zatem, badane NC prochy modyfikowane nie powinny zmienić na tyle swoich właściwości w trakcie 10 lat przechowywania w temperaturze 25 °C, aby stać się niestabilne, tj. niebezpieczne podczas przechowywania i/lub aby nie spełnić wymogów balistycznych.

2

Selective Nitration of Toluene using Nitrogen(V) Oxide in Dichloromethane and Catalysts

Maksimowski Paweł, Nastała Andrzej, Tomaszewski Waldemar

Central European Journal of Energetic Materials

|

2022

|

Vol. 19, no. 4

424--437

EN

A series of toluene nitration reactions was carried out using a nitrogen(V) oxide (N₂O₅)solution in dichloromethane (CH₂Cl₂), with and without the addition of solid catalysts. N₂O₅ in CH₂Cl₂ was found to be a more active and selective mixture compared to 100% nitric acid and a mixture of nitric acid(V) in CH₂Cl₂. Temperature has a significant effect on the composition of the products of nitration of toluene with N₂O₅ in CH₂Cl₂; as the reaction temperature was decreased, the amount of meta-nitrotoluene decreased to approx. 1-1.2%, at a nitration temperature below -40 °C. The use of molecular sieves with toluene adsorption resulted in a quite powerful para effect, demonstrated by a significant increase in the amount of the para isomer, while reducing the ortho- and meta-isomers. The most pertinent effect was obtained when using 13X molecular sieves. In addition to improving the selectivity, the use of molecular sieves also leads to a higher degree of nitration of toluene (toluene/N₂O₅ = 1:1) due to the resulting nitric acid being absorbed by the pores of the molecular sieve.

3

Modification of the burning layer of nitrocellulose powders with liquid nitroesters

Cieślak Katarzyna, Gołofit Tomasz, Tomaszewski Waldemar, Chmielarek Michał, Maksimowski Paweł, Pawłowski Wojciech

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2021

|

T. 13

48--58

EN

The article describes the use of liquid nitroesters (nitroglycerine, dinitrodiethyleneglycol and dinitrotriethyleneglycol) as modifiers of the burning layer of nitrocellulose powders. The properties of the modified powder were determined and compared with those of the base powder. The modification process did not change the powder’s geometry. The increase in heat of combustion is obtained by using a larger amount of nitroglycerine (from 6 to 8 phr) or by using dinitrotriethyleneglycol without an inert polymer. By using the appropriate composition and type of modifiers, a similar intensity of gas formation was obtained for different nitroesters. A faster loss of the stabilizer was observed for the powders with nitroglycerine. All modified powders will be stable for 10 years of storage at 25 °C.

PL

W artykule opisano zastosowanie ciekłych nitroestrów (nitrogliceryny, dinitrodietylenoglikolu i dinitrotrietylenoglikolu) jako modyfikatorów warstwy palnej prochów nitrocelulozowych. Określono właściwości prochów modyfikowanych i porównano je z prochem bazowym. Stwierdzono, że proces modyfikacji nie wpływa na zmianę geometrii prochów. Wzrost kaloryczności uzyskuje się przy zastosowaniu większej ilości nitrogliceryny (od 6 do 8 phr) lub zastosowaniu dinitrotrietylenoglikolu bez inertnego polimeru. Stosując odpowiedni skład i rodzaj modyfikatorów uzyskano zbliżoną intensywność powstawania gazów dla różnych nitroestrów. Dla prochów z nitrogliceryną zaobserwowano szybszy ubytek stabilizatora. Wszystkie modyfikowane prochy będą stabilne przez 10 lat składowania w temperaturze 25 °C.

4

Development of explosives detection method based on FAIMS (Field Asymmertric Ion Mobility Spectrometry) and thin layer chromatography (TLC)

Tomaszewski Waldemar, Perchaluk Paweł, Maksimowski Paweł, Gołofit Tomasz

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2021

|

T. 13

112--122

EN

A new method of hyphenation of thin layer chromatography (TLC) and field asymmetric ion mobility spectrometry (FAIMS), is presented. Coupling chromatography with spectrometry enables the simultaneous separation and identification of individual species. During chromatographic experiments the elution was carried out using normal- and reversed-phase systems. The detection was performed with MO-2M and PILOT-M handheld detectors. The chromatographic bands were located using ultraviolet detection and a spray reagent containing diphenylamine. The bands containing explosives were separated and placed in thermal desorbers of the detectors. They were applied as vapour intensifiers. During experiments, a more effective way of desorption from TLC sheets using a conventional dry block heater was demonstrated. The best results were obtained using the MO-2M detector an normal-phase separations. By applying such separation, it was possible to detect 10 μg of trinitrotoluene, hexogen, pentaerythritol tetranitrate and CL-20 on TLC plates.

PL

W pracy przedstawiono połączenie dwóch metod: chromatografii cienkowarstwowej (TLC) oraz spektrometrii FAIMS. Połączenie (sprzężenie) metody chromatograficznej np. z metodą spektrometryczną pozwala na szybki rozdział mieszaniny i identyfikację jej składników. Do rozdziałów chromatograficznych zastosowano normalny lub odwrócony układ faz, jako detektory użyto spektrometry MO-2M i PILOT-M. Pasma chromatograficzne lokalizowano w promieniowaniu ultrafioletowym lub po zastosowaniu odczynnika wywołującego z difenyloaminą. Po lokalizacji na rozwiniętych płytkach pasm chromatograficznych wycinano ich fragmenty, które desorbowano termicznie w fabrycznych desorberach urządzeń lub na zaprojektowanym stanowisku z podgrzewaczem laboratoryjnym. Desorpcję termiczną zastosowano w celu zwiększenia emisji par substancji wybuchowych z płytek krzemionkowych. Stosując detektor MO-2M oraz płytki krzemionkowe rozwijane w normalnym układzie faz zidentyfikowano w rozdzielonych pasmach chromatograficznych, zawierających po 10 μg, heksogenu, trotylu, pentrytu oraz CL-20.

5

Comparing the application of GC/FID and GC/MS methods in the quantitative analysis of 3-nitrotoluene in an excess of 2- and 4-nitrotoluene in products of toluene nitration

Tomaszewski Waldemar, Czernik Klaudia, Maksimowski Paweł, Nastała Andrzej

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2021

|

T. 13

101--111

EN

Comparison of gas chromatographic methods GC/FID and GC/MS for quantification of 3-nitrotoluene (3-NT) in the presence of high concentrations of 2-nitrotoluene and 4-nitrotoluene, is presented. GC/FID linear regression allows calibration curves in the concentration range of mononitrotoluene (MNT) 0.5-10 mg/ml to be obtained. For GC/MS, a non-linear dependence of detector signal was observed, particular for higher MNTs concentrations. However, calibration data could be fitted stepwise with three separate calibration lines. Using regression parameters, detection and quantification limits of GC/FID and GC/MS methods were determined. Their values proved to be comparable for both methods. The experiments showed that determination of small concentrations of 3-NT in a large excess of the others is possible using both calibration curves and peak area i.e. in percentage terms.

PL

Opracowano procedurę ilościowego oznaczania mononitrotoluenów (MNTs) wykorzystując metodę GC/FID oraz GC/MS. Dla GC/FID uzyskano krzywe kalibracyjne w zakresie stężeń MNT 0,5-10 mg/ml. Dla GC/MS nie dopasowano wszystkich punktów kalibracyjnych metodą regresji liniowej. Dane te dopasowano metodą regresji nieliniowej. Dla uproszczenia oznaczeń ilościowych dane dla GC/MS dopasowano metodą regresji liniowej przy pomocy trzech krzywych kalibracyjnych. Wykorzystując parametry regresyjne wyznaczono granice wykrywalności i granice oznaczalności obu metod. Wartości tych granic, po uwzględnieniu niepewności pomiarowych, uznano za jednakowe. Badania wykazały, że oznaczanie niewielkich zawartości 3-NT w obecności nadmiaru pozostałych MNTs, wymaga odpowiedniego doboru stężeń próbek. Wtedy 3-NT można oznaczyć przy pomocy krzywych kalibracyjnych, jak i na podstawie procentowego udziału pól powierzchni pików MNT.

6

Modification of HTPB (α,ω-dihydroxypolybutadiene) by esterification, silanization, epoxidation and hydrogenation

Chmielarek Michał, Maksimowski Paweł, Gołofit Tomasz, Cieślak Katarzyna, Pawłowski Wojciech, Tomaszewski Waldemar

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2020

|

T. 12(1)

203--220

EN

Hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB) is a co-monomer used in the production of polyurethanes. Its unique properties make it resistant to frost and give it excellent mechanical properties, especially at low temperatures. Polyurethanes obtained using this method are used in the production of propellants for space and military rocket propulsion systems, frost-resistant adhesives and insulation materials. Current research on the choice of binder indicates use of high-energy polymers or the modification of previously used polymers aimed at improving their properties. In modern rocket propulsion materials, the polymer binder may be replaced with a suitable high-energy compound, i.e. a polymer including energy groups, e.g. azide or nitro group. The article presents the results of research on methods of modifying HTPB properties to widen its applicability.

PL

α,ω-Dihydroksypolibutadien (HTPB) jest cennym komonomerem do otrzymywania poliuretanów. Dzięki swoim specyficznym właściwościom, nadaje tym tworzywom mrozoodporność i świetne właściwości mechaniczne, szczególnie w niskich temperaturach. Tak otrzymywane poliuretany znajdują zastosowanie w produkcji stałych paliw rakietowych używanych w napędach rakiet kosmicznych i wojskowych, a także są podstawą mrozoodpornych klejów i lepiszcz oraz materiałów izolacyjnych. Współczesne badania nad doborem lepiszcza wskazują na zastosowanie polimerów wysokoenergetycznych lub modyfikacji dotychczas stosowanych polimerów polepszających ich właściwości. W nowoczesnych rakietowych materiałach pędnych polimerowe lepiszcze, może zostać zastąpione odpowiednim wysokoenergetycznym związkiem chemicznym, czyli polimerem z wbudowanymi grupami energetycznymi, takimi jak azydkowa lub nitrowa. W prezentowanym artykule przedstawione zostaną wyniki badań nad takimi sposobami modyfikacji HTPB, które zapewnią jego rozszerzoną aplikację

7

Examination of chemical composition of wood-plastic composites by differential scanning calorimetry and infrared spectroscopy

Gołofit Tomasz, Zielenkiewicz Tomasz, Gawron Jakub, Cieślak Katarzyna, Tomaszewski Waldemar, Chmielarek Michał, Maksimowski Paweł, Pawłowski Wojciech

Polimery

|

2019

|

T. 64, nr 5

333--339

EN

Differential scanning calorimetry (DSC) and infrared spectroscopy (FT-IR) techniques were applied to analyze polymer type and its content in wood-plastic composites (WPC). Methods of analysis were developed on the basis of commercial and laboratory made WPC samples with different content of polypropylene (PP) and high-density polyethylene (HDPE). Polymer melting temperature was used to determine its type and melting enthalpy value was used to determine polymer content in the sample. The method was rewarding, both in qualitative and quantitative way. The absorption bands from FT-IR spectra (1508 cm-1, i.e., aromatic skeletal vibration of lignin and 1455 cm-1, i.e., CH2 bending for polypropylene) were chosen to determine polymer content. Calibration curve obtained on the basis of measurements made on laboratory prepared samples with different polymer content was elaborated. Determination of polymer type with FT-IR was unequivocal, while determination of its content may cause troubles in case of samples with lower polymer content.

PL

Techniki kalorymetrii różnicowej (DSC) oraz spektrofotometrii w podczerwieni (FT-IR) zastosowano do analizy jakościowej i ilościowej kompozytów polimerowo-drzewnych (WPC). Metodykę analiz opracowano w odniesieniu do próbek WPC, komercyjnych i przygotowanych w laboratorium. Wyznaczoną wartość temperatury topnienia polimeru wykorzystano do określenia jego typu, natomiast wartość entalpii topnienia do określenia jego zawartości w kompozycie. Opracowana metoda okazała się skuteczna, zarówno do analizy jakościowej, jak i ilościowej. Pasma absorpcyjne zarejestrowane w podczerwieni przy liczbach falowych 1508 cm-1 (drgania szkieletowe pierścieni aromatycznych lignin) i 1455 cm-1 (drgania deformacyjne grupy CH2 w polipropylenie) zastosowano do wyznaczania zawartości polimeru. Na podstawie pomiarów próbek WPC sporządzonych w laboratorium przygotowano krzywe kalibracyjne. Stwierdzono, że na podstawie widm FT-IR można jednoznacznie określić rodzaj polimeru w kompozycie oraz oznaczyć jego zawartość, jednak w wypadku niewielkiego udziału może to być problematyczne.