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

Stałe heterogeniczne paliwa rakietowe zawierające pył glinu. Cz. 1, Mechanizm spalania glinu : przegląd literaturowy

Paziewska Paulina, Gańczyk-Specjalska Katarzyna, Maranda Andrzej

Przemysł Chemiczny

|

2022

|

T. 101, nr 12

1118--1126

PL

Przedstawiono przegląd literatury dotyczący badań procesu spalania glinu. Opisano mechanizmy tego procesu dla cząstek glinu o średnicach rzędu nanometrów i mikrometrów, scharakteryzowano etapy następujące po etapie zapłonu cząstek, sprawdzono, jak warunki pomiarowe (ciśnienie, środowisko utleniające) wpływają na spalanie glinu.

EN

A review, with 66 refs., of the types and mechanisms of Al particles oxidn. of various sizes and with different oxide coatings. The description of the mechanisms took into account the phys. chem. properties of Al and Al₂O₃, their phase and structural transitions as well as interactions occurring at the phase boundary. The stages of combustion were characterized and the parameters such as particle size, oxide layer thickness, type of oxidizing environment, pressure and temp. affecting the course of Al combustion.

3

Methods of modifying single base propellants using centralite I, dibutyl phthalate and rosin

Cieślak Katarzyna, Gańczyk-Specjalska Katarzyna

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2022

|

T. 14

107--116

EN

Modification processes were carried out using combustion modifiers such as centralite I, dibutyl phthalate (DBP) and rosin. Modifications were carried out using three methods: water, alcohol and suspension. The effect of the amount and type of combustion modifiers and the method of their introduction on the change in the properties of the powders, was studied. The effective introduction of rosin without intergrain adhesion can be achieved using only the alcohol method. It was found that the geometry of the powders after modification did not change. The method of conducting the process affects the thickness of the modified layer in the range of 12 to 24%. In propellants modified by the alcohol method with rosin, a reduction in dynamic vivacity and an increase in bulk density were observed relative to the original propellant. All modification processes reduced the calorific value relative to the original propellant. Modifications carried out from an aqueous suspension reduce dynamic vivacity relative to the original propellant at the initial stage of combustion.

PL

Przeprowadzono procesy modyfikacji stosując takie modyfikatory spalania jak: centralit I, ftalan dibutylu (DBP) i kalafonia. Modyfikacje prowadzono trzema metodami: wodną, alkoholową i zawiesinową. Zbadano wpływ ilości i rodzaju modyfikatorów spalania oraz metody ich wprowadzania na zmianę właściwości prochów Efektywne wprowadzenie kalafonii bez adhezji międzyziarnowej można osiągnąć stosując jedynie metodę alkoholową. Stwierdzono, że geometria prochów po modyfikacji nie uległa zmianie. Sposób prowadzenia procesu wpływa na grubość warstwy zmodyfikowanej w zakresie od 12 do 24%. W prochu modyfikowanym metodą alkoholową z kalafonią zaobserwowano obniżenie żywości dynamicznej oraz zwiększenie gęstości usypowej względem prochu bazowego. Wszystkie procesy modyfikacji wpłynęły na obniżenie kaloryczności względem prochu bazowego. Modyfikacje prowadzone z zawiesiny wodnej obniżają żywość dynamiczną względem prochu bazowego w początkowym etapie spalania.

4

Modern Highly Energetic Materials for the Production of Gun Powders and Rocket Propellants in Poland

Lewczuk Rafał, Gańczyk-Specjalska Katarzyna

Central European Journal of Energetic Materials

|

2022

|

Vol. 19, no. 3

281--294

EN

Polish technology for the production of propellants uses methods which have been known for many years. The continuously developing market requires producers to enhance the parameters of their munitions in order to keep up with demands. Therefore, it is necessary to research and constantly implement new types of gun powders and rocket propellants. In the present work, highly energetic compounds were characterized as constituents of current propellants. Their advantages and disadvantages are described. The requirements for new materials, concerning toxicity, environmental impact, and safety are presented. It is shown that by using modern energetic compounds it is possible to obtain low-vulnerability or insensitive ammunitions. Finally, the situation in the Polish market is briefly described.

5

Thermal properties of modified single-base propellants

Gańczyk-Specjalska Katarzyna, Cieślak Katarzyna, Zembrzucka Katarzyna

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2021

|

T. 13

59--69

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.

6

An analysis of the mechanical properties of HTPB-propellants using DMA

Gańczyk-Specjalska Katarzyna, Magnuszewska Paulina

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2020

|

T. 12(2)

81--91

EN

The paper presents the thermomechanical properties of solid rocket propellants containing hydroxyl-terminated polybutadiene. Dynamic mechanical analysis (DMA) was used in analysing the mechanical properties of propellant for two different sample geometries (cuboid and cylindrical). Nonisothermal and isothermal analyses were carried out in two holders: dual-cantilever and compression. The glass transition temperature of soft and hard segments in the propellants, the effect of dynamic force on sample strain, the creep-relaxation process (based on which parameters in the Burgers model were calculated) were determined based on the results of the analysis.

PL

W pracy przedstawiono właściwości termomechaniczne stałego paliwa rakietowego zawierającego polibutadien zakończony grupami hydroksylowymi. Do analizy właściwości mechanicznych wykorzystano dynamiczną analizę mechaniczną (DMA) dla dwóch różnych geometrii próbek (prostopadłościennej i walcowej). Przeprowadzono badania nieizotermiczne i izotermiczne w dwóch uchwytach: podwójny wspornik i ściskający. Na podstawie przeprowadzonych badań określono: – temperaturę zeszklenia miękkich i twardych segmentów w paliwie, – wpływ siły dynamicznej na odkształcenie próbki, – proces pełzania-relaksacji (na podstawie którego obliczono parametry w modelu Burgersa).

7

Właściwości otrzymanych metodą zasypową stałych kompozytowych dwubazowych paliw rakietowych zawierających wysokoenergetyczne plastyfikatory

Gołofit Tomasz, Gańczyk-Specjalska Katarzyna, Jamroga Karolina

Przemysł Chemiczny

|

2019

|

T. 98, nr 8

1301--1305

PL

Przeprowadzono proces formowania paliw dwubazowych i dwubazowych kompozytowych metodą zasypową w skali laboratoryjnej. Otrzymane próbki zawierały różny stosunek granulatu chloranu(VII) amonu do nitrocelulozy oraz różne energetyczne plastyfikatory. Oszacowano impuls właściwy paliw i zaobserwowano, że wprowadzenie innego energetycznego plastyfikatora (diazotan glikolu dietylenowego lub N-butylonitroksyetylonitroamina) zamiast powszechnie stosowanego triazotanu glicerolu pozwolił na zachowanie impulsu właściwego na zbliżonym poziomie i obniżenie wrażliwości paliwa rakietowego. Otrzymane próbki paliw charakteryzowały się twardością Shore’a w skali A powyżej 68° Sh i gęstością 1,40–1,65 g/cm3. Na podstawie analizy termicznej stwierdzono, że próbki paliw wykazały dostateczną stabilność termiczną w aspekcie bezpieczeństwa prowadzenia procesu ich wytwarzania. Zmiana składu paliw nie powodowała zmiany ich właściwości termicznych.

EN

Nine composite rocket propellant samples were prepd. by compounding NH₄ClO₄ (up to 43.53% by mass) with nitrocellulose (28.85–56.86% by mass), glycerol triacetate (up to 8.71% by mass) and glycerol trinitrate (22.10–35.39% by mass), N-butylnitroxyethylnitroamine (29.73% by mass) or diethylene glycol dinitrate (35.27% by mass) as energetic plastificators. The propellants were tested for hardness, He d., porosity, mass loss during heating, burning rate, activation energy of decompn. The propellant compn. did not affect its thermal stability and prodn. process safety.

8

Szacowanie właściwości termodynamicznych i termochemicznych stałych heterogenicznych paliw rakietowych zawierających związki neutralizujące

Gańczyk-Specjalska Katarzyna, Bogusz Rafał, Lewczuk Rafał, Magnuszewska Paulina

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2019

|

R. 48, z. 150

59--70

PL

Nowym trendem w rozwoju stałych heterogenicznych paliw rakietowych (SHPR) jest obniżenie emisji gazów, powstających w trakcie spalania tych paliw powodujących pozostawianie śladu za dyszą rakiety, który tworzy się w wyniku kondensacji produktów spalania, m.in. chlorowodoru. Zgodnie z klasyfikacją AGARD powstające dymy nazywamy dymami wtórnymi. SHPR na bazie chloranu(VII) amonu (powszechnie stosowanego utleniacza) wytwarzają znaczne ilości chlorowodoru w produktach spalania. Istnieją różne metody na obniżenie emisji dymów wtórnych. Jedną z nich jest wprowadzenie do SHPR związków neutralizujących. Jako związki neutralizujące stosuje się sole metali ziem alkalicznych. Przeprowadzono szacowanie właściwości termodynamicznych i termochemicznych SHPR zawierających wybrane związki neutralizujące z wykorzystaniem programu ICT-Code (The ICT-Thermodynamic Code). Określono wpływ różnych związków neutralizujących i ich ilości na wybrane właściwości, m.in. na bilans tlenowy, gęstość, kaloryczność, impuls właściwy i ilość chlorowodoru w produktach spalania.

EN

A new trend in development of solid heterogeneous rocket propellants (SHRP) is a reduction of emission of gases, generated during combustion of propellants, leaving a trace of white smoke behind the nozzle as a result of condensation of combustion products including above all the hydrogen chloride. This smoke is called as secondary smoke in accordance with the AGARD classification. The SHRP based on ammonium perchlorate (commonly used oxidizer) generates significant amounts of hydrogen chloride in combustion products. There are various methods to reduce the emission of secondary smokes – one of them is the addition of scavengers to SHRP. Alkaline earth metal salts are used as scavengers. The estimation of thermodynamic and thermochemical properties of SHRP containing selected scavengers was carried out by using the ICT-Code software (The ICT-Thermodynamic Code). The influence of different scavengers and their amount on selected properties, e.g. oxygen balance, density, caloricity, specific impulse, and amount of hydrogen chloride in combustion products, was determined.

9

Conventional and alternative nitrocellulose stabilisers used in gun propellants

Gańczyk-Specjalska Katarzyna

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2019

|

T. 11(2)

73--82

EN

The European Union industry must adapt to the requirements of the REACH regulations, which aim to improve human health and to protect the environment by using less toxic chemicals. The technology for producing nitrocellulose propellants utilises stabilisers that bond volatile products with autocatalytic properties of nitroester degradation. During this process, N-nitroso derivatives are formed, which exhibit toxic/carcinogenic properties. Moreover, some of the impurities found in stabilisers are characterised by toxic properties (e.g. in diphenylamine). In recent years, intensive research has been carried out on alternative nitrocellulose stabilisers with properties similar to or better than conventional stabilisers. The published studies on this subject mainly present research on chromatographic analysis, evaluation of stability using various methods and thermochemical analysis.

PL

Przemysł w Unii Europejskiej musi dostosować się do wymagań stawianych w rozporządzeniu REACH, które ma na celu polepszenie zdrowia człowieka i ochrony środowiska poprzez stosowanie mniej toksycznych substancji chemicznych. W technologii wytwarzania prochów nitrocelulozowych stosuje się stabilizatory, które wiążą lotne produkty o właściwościach autokatalitycznych rozkładu nitroestrów. W trakcie tego procesu powstają N-nitrozopochodne, które mają właściwości toksyczne/kancerogenne. Również niektóre zanieczyszczenia występujące w stabilizatorach charakteryzują się właściwościami toksycznymi (np. w difenyloaminie). W ostatnich latach prowadzone są intensywne badania nad alternatywnymi stabilizatorami nitrocelulozy, które będą charakteryzowały się właściwościami zbliżonymi lub lepszymi do konwencjonalnych stabilizatorów. W opublikowanych pracach w tej tematyce przedstawiane są głównie badania z analiz chromatograficznych, stabilności różnymi metodami oraz analiz termochemicznych.