بررسي روند كاهش وزن مواد منفجره PETN و پنتاستيت به روش‌هاي آناليز حرارتي DTA/TG

Investigation of PETN and Pentastite Explosives Mass Loss Via DTA/TG Thermal Analysis Methods

در اين تحقيق، رفتار پايداري حرارتي و سينتيك تجزيه مواد منفجره پنتا اريتريتول تترا نيترات (PETN) و پنتاستيت (شامل %97 PETN و %3 واكس پارافيني) با استفاده از روش هاي آناليز حرارتي ديفرانسيلي (DTA) و وزن سنجي حرارتي (TG) غيرهمدما در سرعت هاي حرارتي 4، 6، 8 و °C/min10 مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس پارامتر سينتيكي انرژي فعال سازي (E_a) با استفاده از انواع روش‌هاي مستقل از مدل پيشنهادي توسط اتحاديه بين‌المللي آناليز حرارتي و گرماسنجي (ICTAK) تخمين زده شد و با استفاده از روش ويازووكين، بدون نياز به پارامترهاي سينتيكي ضريب آرنيوس و مدل تخريب واكنش، روند كاهش وزن نمونه‌ها در دماهاي مختلف پيش‌بيني گرديد و با نتايج حاصل از نرم افزار آناليز حرارتي پيشرفته (AKTS) مقايسه شدند. با استفاده از روش هاي كسينجر، ازاوا، ازاوا- فلاين- وال و KAS، ميانگين انرژي فعال سازي براي PETN تقريباً kJ/mol 1/129 و براي پنتاستيت kJ/mol 9/161 به دست آمد. نتايج سينتيكي براي تخمين طول عمر مواد منفجره در دماهاي مختلف استفاده شد و با نتايج تجربي حاصل از آزمون‌هاي كهولت تسريع يافته و نتايج نرم‌افزار AKTS مقايسه گرديد كه در دماهاي بيش از °C 100 نتايج رضايت بخشي به دست آمد.

In this research, the thermal stability and decomposition kinetics of pentaerythritol tetranitrate (PETN) and Pentastite explosives have been studied experimentally using non-isothermal differential thermal analysis (DTA) and thermo-gravimetric (TG) methods at heating rates of 4.0, 6.0, 8.0 and 10.0 °C/min. The kinetic parameter of activation energy (Ea) and critical ignition temperature for thermal decomposition of these explosives have been evaluated by the model-free methods proposed by the International Confederation for Thermal Analysis and Calorimetry (ICTAC). The Vyazovkin isoconversional method was used without need for the Arrhenius factor and reaction mechanism. The mechanisms of the reactions and mass loss route of the samples in different temperatures were predicted and compared with the results of advanced kinetics and technology solutions (AKTS) software. The mean kinetic parameter of activation energy of exothermic decomposition of the PETN and Pentastite explosives as calculated by the Kissinger, Ozawa, Ozawa-Flynn-Wall and KAS methods were 129.1 kJ/mol and 161.9 kJ/mol, respectively. These results were used to estimate the mass loss and predict the lifetime of the explosives, and also they were statistically compared to experimental accelerated aging and AKTS results and showed satisfactory outcomes at > 100.0 °C.