بهبود پايداري حرارتي و مطالعه رفتار سينتيك تخريب ماده منفجره پلاستيكي C4 در حضور آنتي‌اكسيدان ايرگانوكس 1010

Improvement in Thermal Stability and Study of Degradation Kinetics of C4 Explosive in the Presence of Irganox 1010 Antioxidant

تركيب C4 يك فرمولاسيون منفجره بر پايه ماده منفجره سيكلوتري متيلن تري نيترامين (RDX) و بايندر پليمري پلي ايزوبوتيلن (PIB) است كه در كه در اثر عوامل محيطي دما و اكسيژن، دچار تغيير رنگ و افت ويژگي‌هاي فيزيكي مي‌گردد. در اين تحقيق تاثير غلظت هاي مختلف آنتي‌اكسيدان ايرگانوكس 1010 بر تخريب پلي ايزوبوتيلن و ماده منفجره C4 در دماهاي مختلف با رديابي كيفيت تغييرات شدت جذب طيف بيني فرابنفش-مريي (UV-Vis) و تغييرات كمي شدت رنگ، آناليز حرارتي و طيف‌سنجي مادون‌قرمز بازتابندگي كل تضعيف‌شده (ATR) مورد بررسي قرارگرفته است. همچنين تجزيه ‌و تحليل‌هاي سينتيكي لازم با استفاده از روش آرنيوس جهت تخمين ثابت سرعت و انرژي فعال‌سازي (Ea) واكنش‌هاي تخريب و تغيير رنگ در فرآيندهاي كهولت تسريع ‌يافته براي ماده منفجره C4 وPIB در دماهاي متفاوت بررسي‌شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه حضور آنتي اكسيدان در مواد مذكور موجب كاهش نزديك به 2 الي 3 برابري در سرعت تخريب و تغيير رنگ مواد مذكور بازمان و افزايش انرژي فعال‌سازي واكنش‌هاي تخريب آن‌ها مي‌شود. مقادير Ea به دست آمده نشان مي دهد كه در حضور 4/0 درصد آنتي‌اكسيدان، انرژي فعال‌سازي PIB از kJ/mol 4/67 به kJ/mol 80/97 و براي C4 از kJ/mol 88/117 به kJ/mol 80/136 افزايش مي يابد. همچنين در شرايط مذكور و دماي °C 80، طبق روش وانت-هوف، طول عمر شيميايي C4 بر مبناي تغيير رنگ نمونه‌ها، از 3/1 سال به 0/25 افزايش مي‌يابد.

C4 composition is a explosive formulation based on cyclotrimethylenetrinitramine explosive (RDX) and polyisobutylene binder (PIB), which some environmental factors such as thermal and oxygen lead to change in its color and physical characteristics. In this research, the effect of different concentrations of Irganox 1010 antioxidant on thermal degradation and stability of PIB and C4 at different temperatures was investigated using ultraviolet-visible (UV-Vis.) absorption spectroscopy, colorimetric histograms, thermal analysis and attenuated total reflection (ATR) infrared spectroscopy techniques, then the quality, absorption and color of the materials were studied quantitatively. Also, the necessary kinetic analyses were evaluated by Arrhenius method to estimate the rate constants and activation energies (Ea) of the thermal degradation reactions, from accelerated aging results on C4 and PIB at different temperatures. The results show that presence of antioxidant in the mentioned materials leads to 2-3 times reduction in the degradation and color change kinetics, and also increasing of activation energy of reactions. In the presence of 0.4 wt. % antioxidant, activation energies are increased from 67.4 to 97.8 kJ/mol for PIB, and from 117.88 to 136.80 kJ.mol for C4. Moreover, the chemical lifetime of C4 based on the color change, predicted using Vant-Hoff equation, in the temperature of 80.0 °C and the presence of 0.4 wt. % antioxidant, are changed from 1.3 to 25.0 years.