مروری بر رئولوژی مواد منفجره پیوندی با پلیمر
الموضوعات : آموزش پلیمرها: وضعیت کنونی و آینده
1 - دانشگاه جامع امام حسین ع
الکلمات المفتاحية: مواد منفجره پلیمری, رئولوژی, محمل پلیمری, تنش تسلیم, توزیع اندازه ذرات,
ملخص المقالة :
امروزه مواد منفجره پیوندی با پلیمر در صنایع دفاعی و تجاری کاربرد گسترده‌ای دارند. در این نوع مواد منفجره، مقادیر بسیار بالای بلورهای انفجاری (حدود 90% وزنی) با محمل‌های پلیمری (حدود 10%) احاطه شده‌اند که منجر به کاهش حساسیت و افزایش ایمنی قابل توجه حین کاربری و انبارداری می‌شود. این آمیزه‌ها به روش‌های متفاوتی همچون فشاری، ریخته‌گری، اکستروژن و تزریق قالبگیری می‌‌شوند. مطالعه رئولوژی این آمیزه‌های با درصد بالای جامد، منجر به یافتن روش مناسب کنترل کیفیت در مراحل مختلف تولید می‌شود. در ابتدا به مرور مطالعات انجام شده پیرامون جایگزین‌های شبیه‌ساز رفتار رئولوژیکی مواد منفجره همچون دکلران،کربنات‌کلسیم، شکر و ... پرداخته شد. رفتار عمومی آمیزه‌های شبیه‌ساز همچون تنش تسلیم، وابستگی به نرخ برشی، وابستگی به زمان و ... با آمیزه‌های انفجاری اصلی مقایسه شد. نتایج نشان داد باوجود مشابهت در برخی از رفتارهای رئولوژیکی، امکان پیش‌بینی و مطالعه همه رفتارهای رئولوژیکی آمیزه‌های انفجاری پیوندی با پلیمر با استفاده از مواد شبیه‌ساز وجود ندارد. در ادامه عوامل تأثیرگذار بر رئولوژی آمیزه‌های منفجره پیوندی با پلیمر، همچون توزیع اندازه ذرات بلورهای انفجاری، اصلاح سطح بلورهای انفجاری، حضور نرم‌کننده و . . . مرور شد. بررسی منابع علمی نشان داد استفاده از توزیع پهن اندازه ذرات بلورهای انفجاری نسبت به توزیع باریک منجر به کاهش قابل توجه گرانروی و وابستگی به نرخ برشی و زمان آمیزه شد. عدم برهم‌کنش‌های نیرومند میان ذرات بلوری و محمل پلیمری منجر به عدم مشاهده رفتار شبه‌جامد حتی در 85% وزنی از بلورهای انفجاری همچون اکتوژن در بستر پلی‌بوتادین‌خاتمه یافته با هیدروکسیل می‌شود.
1. Zhang Z., Cao X., Gao G., Chen Y., Preparation and Thermal Stability of Nano-Sized Hmx-Based Polymer Bonded Explosives, Combustion Science and Technology, 195, 1945-1959, 2023.
2. Yan Q.-L.Zeman S.,Elbeih A., Recent Advances in Thermal Analysis and Stability Evaluation of Insensitive Plastic Bonded Explosives (Pbxs), Thermochimica Acta, 537, 1-12, 2012.
3. Szala M., Polymer-Bonded Secondary Explosives, Materiały
Wysokoenergetyczne, 13, 5-16, 2021.
4. Zalewski K., Chyłek Z.,Trzciński W.A., A Review of Polysiloxanes in Terms of Their Application in Explosives, Polymers, 13, 1080-1091, 2021.
5. Mark Hoffman D., Dynamic Mechanical Signatures of Viton A and Plastic Bonded Explosives Based on This Polymer, Polymer
Engineering & Science, 43, 139-156, 2003.
6. Daniel M.A., Polyurethane Binder Systems for Polymer Bonded Explosives, Chemistry, Engineering, 2006.
7. Elbeih A., Zeman S., Jungova M., Vávra P., Akstein Z.,
Effect of Different Polymeric Matrices on Some Properties of Plastic Bonded Explosives, Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 37, 676-684, 2012.
8. Gozin M., Fershtat L.L., Recent Advances in Chemistry of Nitrogen-Rich Energetic Polymers and Plasticizers, In book : Nitrogen-
Rich Energetic Materials, 189-238, 2023.
9. Xiao Y., Gong T., Zhang X., Sun Y., Multiscale Modeling for Dynamic Compressive Behavior of Polymer Bonded Explosives, International Journal of Mechanical Sciences, 242, 108007, 2023.
10. Rueda M.M., Auscher M.-C.Fulchiron R., Périé T., Martin G., Sonntag P., Cassagnau P., Rheology and Applications of Highly Filled Polymers: A Review of Current Understanding, Progress in Polymer Science, 66, 22-53, 2017.
11. Kalyon D.M., Aktaş S., Factors Affecting the Rheology and Processability of Highly Filled Suspensions, Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering, 5, 229-254, 2014.
12. Cloitre M., Bonnecaze R.T., A Review on Wall Slip in High Solid Dispersions, Rheologica Acta, 56, 283-305, 2017.
13. Malkin A.Y.,Patlazhan S., Wall Slip for Complex Liquids–Phenomenon and Its Causes, Advances in Colloid and Interface
Science, 257, 42-57, 2018.
14. Buscall R., Wall Slip in Dispersion Rheometry, Journal of Rheology, 54, 1177-1183, 2010.
15. Kukla C., Duretek I., Gonzalez-Gutierrez J., Holzer C., Rheology of Highly Filled Polymers, Polymer rheology,
Mexico, 153-173, 2018.
16. Naeun L., Rheological Properties Comparison Between Polymer Bonded Explosives (Pbx) and Its Simulant. in AIP Conference Proceedings, AIP Publishing, Korea, 2016.
17. Choi J.H., Lee S., Lee J.W., Non-Newtonian Behavior
Observed Via Dynamic Rheology for Various Particle Types in Energetic Materials and Simulant Composites, Korea-Australia Rheology Journal, 29, 9-15, 2017.
18. Lee S., Hong I.-K.Lee J.W., Shim J.S., Estimation of
Rheological Properties of Highly Concentrated Polymer Bonded Explosive Simulant by Microstructure Analysis, Polymer (Korea), 38, 225-231, 2014.
19. Lee S., Hong I.-K.Lee J.W., Lee K.D., Highly Concentrated Polymer Bonded Explosive Simulant: Rheology of Exact/Dechlorane Suspension, Polymer (Korea), 38, 286-292, 2014.
20. Lee S., Hong I.-K.Ahn Y., Lee J.W., Rheological Characteristics of Highly Concentrated Polymer Bonded Explosive Simulant: Wall Slip, Thixotropy, and Flow Instability, Polymer (Korea), 38, 213-219, 2014.
21. Cheng W., Li K., Gao L., Feng C., An C., Ye B., Wang J., Effect of the Fractal Characteristics of the Rdx Particles on the Rheology of the Rdx-Based Casting Aluminized Explosives, Journal of Energetic Materials, 41, 615-631, 2023.
22. Effects of Hmx Gradation on the Rheological Properties of the Aldol Based Polymer Bonded Explosive, Chinese Journal of Energetic Materials, 24, 978-984, 2016.
23. Chong J., Christiansen E., Baer A., Rheology of Concentrated Suspensions, Journal of Applied Polymer Science, 15, 2007-2021, 1971.
24. Li H. X., Wang J. Y., An C. W., Study on the Rheological Properties of Cl-20/Htpb Casting Explosives, Central European Journal of Energetic Materials, 11, 237-255, 2014.
25. Duan S., Ding F., Sun H., Xiao C., Li S., Zhu Q., Construction of Cl-20 Surface Layer with Different Wetting Properties and Its Effect on Slurry Rheological Behavior and Mechanical Sensitivities, Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 46, 1837-1843, 2021.
26. Bajić D., Dimitrijević I.,Terzić S., Influence of Differently Cured Polymeric Binders on Rheology Properties of Plastic Explosives, Scientific Technical Review, 72, 38-43, 2022.
27. Ramli H., Zainal N.F.A., Hess M., Chan C.H., Basic Principle and Good Practices of Rheology for Polymers for Teachers and Beginners, Chemistry Teacher International, 4, 307-326, 2022.
28. Wei Y., Wang J.-Y.An C., Li H., Curing Reaction and
Rheological Properties of the Slurry of an Htpb/Cl-20-Based Composite Explosive, International Journal of Energetic
Materials and Chemical Propulsion, 14, 437-451, 2015.
29. Lee S., Choi J.H., Hong I.-K., Lee J.W., Curing Behavior of Polyurethane as a Binder for Polymer-Bonded Explosives, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 21, 980-985, 2015.
30. Yılmaz G.A., Şen D., Kaya Z.T., Tinçer T., Effect of Inert Plasticizers on Mechanical, Thermal, and Sensitivity Properties
of Polyurethane-Based Plastic Bonded Explosives, Journal of Applied Polymer Science, 131, 40907(1-8), 2014.
31. Holland R.A., Kirschvink J.L., Doak T.G., Wikelski M., Bats Use Magnetite to Detect the Earth's Magnetic Field, Plos One, 3, 1-6, 2008.