مطالعه سينتيك تخريب حرارتي و پيش بيني روند كاهش وزن تركيب پرانرژي RDX غير حساس شده با واكس با استفاده از تكنيك هاي آناليز حرارتي DTA/TG و كهولت تسريع يافته

Thermal Decomposition Kinetic Study and Mass Loss Prediction of Desensitized RDX Energetic Material Using DTA/TGA Thermal Analysis and Accelerated Ageing Technique

ماده منفجره A4، كه حاوي 96/5% سيكلونيت (RDX) و 3/5% واكس پارافيني است، يكي از اجزاي اصلي انواع مهمات و سرجنگي انواع راكت ها و موشك هاي دفاعي است. در اين تحقيق، رفتار حرارتي و سينتيك تجزيه اين ماده با استفاده از روش هاي آناليز حرارتي غيرهمدماي ديفرانسيلي (DTA) و وزن سنجي حرارتي (TG) در سرعت هاي حرارتي مختلف °C/min 2 تا 8 موردمطالعه قرارگرفته است. پارامترهاي سينتيكي از قبيل انرژي فعال سازي، فاكتور پيش نمايي و دماي بحراني تجزيه حرارتي اين ماده منفجره با استفاده از روش هاي برازش مدل و مستقل از مدل كه توسط كنفدراسيون بين المللي آناليز حرارتي (ICTAK) براي تجزيه وتحليل ترموگرام ها پيشنهاد شده است، ارزيابي شدند. نتايج برازش مدل، مقدار ميانگين انرژي فعال سازي و فاكتور پيش نمايي را به ترتيب kJ/mol 397/190 و 1/min 22+E1/89 و مدل واكنش تفكيك حرارتي ماده منفجره را به صورت تابع انتگرالي اتوكاتاليستي A3 با رابطه [-Ln(1-α)]3/1پيشنهاد مي نمايد. همچنين، جهت تخمين طول عمر A4 در دماهاي بالا، روند كاهش وزن ماده با زمان به روش مستقل از مدل با استفاده از ترموگرام هاي آناليز حرارتي تخمين زده شد و نتايج محاسبات، با داده هاي تجربي آزمون هاي كهولت تسريع يافته در دماي °C 140 مقايسه و با آزمون آماري t تائيد شدند. استفاده از اين روش، امكان تخمين سريع طول عمر مواد منفجره در دماهاي نزديك به تفكيك حرارتي ماده را فراهم مي ​آورد.

A4 explosive, containing 96.5 wt. % RDX and 3.5 wt. % paraffin wax, is one of the main components in the ammunitions, and warheads of military rockets and missiles. In this work, the thermal behavior and the decomposition kinetics of this explosive has been studied experimentally by non-isothermal differential thermal analysis technique (DTA) and thermal gravimetric (TG) methods, under various heating rates (2.0-8.0 °C/min). Kinetic parameters such as activation energy and frequency factor and critical ignition temperatures for thermal decomposition of these explosives have been evaluated via the fitting-model and free-model methods, proposed by International Confederation for Thermal Analysis and Calorimetry (ICTAC). The results show a single thermal decomposition process for A4, with the integral fitting- model of [-Ln(1-α)]1/3, indicating an autocatalytic degradation with 3-dimensional diffusion mechanism. The mean kinetic parameters of activation energy (Ea) and A of exothermic decomposition of these explosives, calculated by Kissinger, Ozawa, Friedman and KAS methods, are near to 190.397 kJ/mol and 1.89E+22 min-1. The kinetics results were used for the estimation of mass loss prediction of mentioned explosives and were statistically compared to experimental accelerated ageing consequences. By using this method, it is possible to be predicted the lifetime of explosives in the temperatures near to decompositions regions.