مطالعه سه گانه سينتيكي واكنش تجزيه شدن حرارتي ماده منفجره اكفل به روش آناليز حرارتي ديفرانسيلي غير همدما

Kinetic Study on Triplet of Thermal Decomposition Reaction of Ocfol Explosive by Non-Isothermal Differential Thermal Analysis Method

يك از ويژگي‌هاي تركيبات آلي جامد و بخصوص مواد منفجره آلي، رفتار حرارتي و سينتيك تجزيه حرارتي آنها مي‌باشد. نتيجه مطالعه سينتيك واكنش‌هاي حالت جامد از جمله واكنش تجزيه شدن حرارتي، دست‌يابي به انرژي فعالسازي، ثابت آرنيوس و مدل واكنش حالت جامد مي‌باشد. اين اطلاعات به سه گانه سينتيكي معروف مي‌باشند. در كار حاضر، روش آناليز حرارتي ديفرانسيلي (DTA) غير همدما، جهت بررسي سه گانه سينتيكي تجزيه حرارتي ماده منفجره اكفل استفاده شد. ماده منفجره اكفول شامل 5% واكس و 95% HMX مي‌باشد. ترموگرام اكفول در نرخ هاي حرارت دهي 2، 4، 6 و 8 درجه سانتيگراد بر دقيقه در اتمسفر آرگون به دست آمد. روش‌هاي مستقل از مدل هم تبديلKissinger-Akahira-Sunose (KAS) و Ozawa-Flynn-Wall (OFW) نيز براي يافتن انرژي فعالسازي مورد استفاده قرار گرفتند. مقدار ميانگين انرژي فعالسازي در محدوده 9/0-1/0 = &alpha توسط روش هايKAS و OFW به ترتيب برابر با kJ/mol 22/25 ± 17/214 و kJ/mol 64/4 ± 45/233 به دست آمد. سه گانه سينتيكي شامل انرژي فعالسازي Ea))، فاكتور فركانس (A) و مدل واكنش (توابع f(&alpha و g(&alpha با استفاده از روش‌هاي وابسته به مدل نيز به دست آمدند. نتايج، يك واكنش تخريب گرمايي با مكانيسمي از نوع مدل A3 با توابع انتگرالي [-ln(1-a)]1/3 و ديفرانسيلي 3(1-a)[-ln(1-a)]2/3 ، انرژي فعالسازي kJ/mol 241-226 و logA برابر با 1/s 8/15- 5/13 برثانيه در نرخ هاي حرارت دهي مختلف را نشان داد.

The activation energy, Arrhenius constant and model of solid state reaction as kinetic triplet can be obtained by the study of thermal decomposition kinetic in a solid state reaction. In the present work, the non-isothermal Differential Thermal Analysis (DTA) was used to study of kinetic triplet of thermal decomposition of Ocfol explosive with composition of 5% wax and 95% HMX explosive. The DTA thermograms of Ocfol were investigated in the heating rates of 2, 4, 6 and 8 °C/min in an Argon atmosphere. The model-free methods of Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) and Ozawa-Flynn-Wall (OFW) were used for calculation of activation energy. The average of activation energy was obtained 214.1±25.2 and 233.4±4.6 kJ/mol by KAS and OFW methods respectively in the range of conversion fraction (α) of 0.1-0.9. The kinetic triplet of activation energy, Ea, Arrhenius constant (A) and the reaction model (functions of f(α) and g(α)) were also investigated using model-dependent methods. The obtained results were showed the A3 model with functions integral of [- ln(1-a)]1/3 and differential of 3(1-a)[-ln(1-a)]2/3, activation energy of 226-241 kJ/mol and logA of 13.5-15.8 1/s for thermal decomposition of Ocfol explosive.