بررسی عوامل پیوندی پلیمری خنثی در پیشرانه‌های جامد کامپوزیتی و مواد منفجره پلاستیکی

نوع مقاله: تالیفی

نویسندگان

دانشگاه جامع امام حسین (ع)

چکیده

از افزودنی‌های مهم پیشرانه‌ها‌ی جامد کامپوزیتی (CSPs) و مواد منفجره پلاستیکی (PBXs)، عامل پیوندی است که نقش بسیار مهمی در تقویت خواص مکانیکی این ترکیبات دارد. عوامل پیوندی معمولاً ترکیبات آلی کوچک‌مولکول هستند که با مقادیر بسیار کم در فرمول‌بندی پیشرانه‌ها‌ی جامد کامپوزیتی و مواد منفجره‌ پلاستیکی افزوده می‌شوند. اما، برای فرمول‌بندی پیشرانه‌ها‌ی جامد کامپوزیتی و مواد منفجره‌ پلاستیکی با پیونده پلیمری خنثی، عوامل پیوندی رایج کوچک‌مولکول جوابگو نیستند. عوامل پیوندی پلیمری خنثی (NPBAs)، دسته‌ نوینی از عوامل پیوندی هستند که کاربرد آن‌ها در فرمول‌بندی‌های متشکل از پیونده و پرکننده‌های قطبی است. در این پژوهش، ضرورت سنتز، به‌کارگیری عوامل پیوندی پلیمری خنثی، طراحی مولکولی، سازوکار احتمالی برهم‌کنش آ‌ن‌ها و نتایج پژوهش‌های انجام شده در این زمینه، ارائه شده است. مطالعات نشان داده است، به‌کارگیری NPBA در فرمول‌بندی‌های با مشخصات بیان شده، با مقادیر به‌مراتب کمتر از مقدار عوامل پیوندی کوچک‌مولکول در فرمول‌بندی‌های متداول، اثر اصلاحی درخور توجهی بر خواص مکانیکی دارد. مقدار اثربخشی عوامل پلیمری خنثی (افزودن در حین تهیه فرمول‌بندی) در اصلاح خواص مکانیکی پیشرانه‌های جامد کامپوزیتی، با اثر پیش‌پوشش‌دهی ذرات جامد (که پیش از فرایند تهیه‌ فرمول‌بندی انجام می‌شود) قابل مقایسه و حتی بهتر نیز بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation on Neutral Polymeric Bonding Agents in Solid Propellant Composites and Plastic Bonded Explosives

نویسنده [English]

  • Abbas Kebritchi
چکیده [English]

Bonding agent is one of the important additives in composite solid propellants (CSPs) and plastic bonded explosives (PBXs) that plays critical role in improving the mechanical properties. Bonding agents are usually organic small molecules which are added to CSPs and PBXs formulations with neutral polymeric binders at low contents. Nevertheless, for CSPs and PBXs formulations with energetic polymeric binders, conventional small molecule bonding agents isn't usefull. Neutral polymeric bonding agents (NPBAs) are a novel family of bonding agents, which are vital in formulations containing polar fillers dispersed in polar binders. In this study, by necessity synthesis, the molecular design, and probable mechanisms of interactions and most important reported results of NPBAs are presented. The studies showed that the use of NPBAs in CSPs and PBXs formulations, with much smaller amount than that of monomeric bonding agents in conventional formulations, has significant effect on improving the mechanical properties. The effectiveness of NPBAs in modifying the mechanical properties of composite solid propellants was comparable or even better than the effect of solid particles pre-coating.

کلیدواژه‌ها [English]

  • composite solid propellant
  • plastic bonded explosive
  • neutral polymeric bonding agent
  • mechanical properties
  • polar polymeric binder
1.
Hu W., Su Y., Zhou L., and Pang A., Molecular Dynamics of Neutral Polymer Bonding Agent (NPBA) as Revealed by Solid-
State NMR Spectroscopy, Molecules, 19, 1353-1366, 2014.
2.
Landsem E., Jensen T.L., Hansen F.K., Unneberg E., and Kristensen
T.E., Neutral Polymeric Bonding Agents (NPBA) and Their Use in Smokeless Composite Rocket Propellants Based on HMX/GAP/BuNENA, Propellants Explos. Pyrotech., 37, 581-591, 2012.
3.
Kim C.S., Filler Reinforcement of Polyurethane Binder Using
A Neutral Polymeric Bonding Agent, US Pat. 4,915,755, 1990.
4.
Kim C.S., Youn C.H., Noble P.N., and Gao A., Developement of Neutral Polymeric Bonding Agents for Propellants with Polar
Composites Filled with Organic Nitramine Crystals, Propellants
Explos. Pyrotech., 17, 38-42, 1992.
5.
Hong M.P., Yim Y.J., Jeong B.H., Baek G.H., and Park Y.C., Reinforcement of the Interfacial Bonding Between the Filler and Binder Using a Synthesized Bonding Agent in PEG/nitramine
Propellant, Polymer (Korea), 20, 565-571, 1996.
6.
Kim H.S., Improvement of Mechanical Properties of Plastic Bonded Explosive Using Neutral Polymeric Bonding Agent, Propellants Explos. Pyrotech., 24, 96-98, 1999.
7.
Landsem E., Jensen T.L., Hansen F.K., Unneberg E., and Kristensen
T.E., Mechanical Properties of Smokeless Composite

Rocket Propellants Based on Prilled Ammonium Dinitramide, Propellants Explos. Pyrotech., 37, 691-698, 2012.
8.
Landsem E., Jensen T.L., Kristensen T.E., Hansen F.K., Benneche
T., and Unneberg E., Isocyanate-Free and Dual Curing of Smokeless Composite Rocket Propellants, Propellants Explos.
Pyrotech., 38, 75-86, 2013.
9.
Min B.S., Kim C.K., Ryoo M.S., and Kima S.Y., Azide-bearing
Polymer-based Solid Composite Propellant Prepared by a Dual Curing System Consisting of a Urethane-Forming Reaction
and a Dipolar Addition Reaction, Fuel, 136, 165-171, 2014.
10.
Kim C.S., Noble P.N., Youn C.H., Tarrant D., and Gao A., The Mechanism of Filler Reinforcement from Addition of Neutral Polymeric Bonding Agents to Energetic Polar Propellants, Propellants Explos. Pyrotech., 17, 51-58, 1992.
11.
Brzić S., Dimić M., Jelisavac L., Djonlagić J., Ušćumlić G., and Bogdanov J., Influence of Polyglycidyl-type Bonding Agents on the Viscoelastic Properties of a Carboxyl-terminated
Poly(butadiene-co-acrylonitrilе)(-based Composite Rocket Propellant, Cent. Eur. J. Energetic Mater., 12, 307-321, 2015.
12.
Gholamian F., Ansari M., Abdullah M., Bataghva F., and Ghariban-Lavasani S., Intermolecular Interaction of a Neutral Polymeric Bonding Agent Containing N-Vinylpyrrolidone Units with Ammonium Perchlorate and Keto-RDX., Chin. J. Polym. Sci., 31, 1372-1381, 2013.
13.
Deng J., Wang X., Li G., and Luo Y., Effect of Bonding Agent on the Mechanical Properties of GAP High-Energy Propellant, Propellants Explos. Pyrotech., 42, 394-400, 2017.
14.
Brzić S.J., Ušćumlić G.S., Dimić M.V., Tomić M., Rodić V.Ž. and Fidanovski, B.Z., Viscoelastic Behavior of Carboxyl-terminated (butadiene-co-acrylonitrile)-based Composite Propellant
Binder Containing Polyglycidyl-type Bonding Agent, Hem. Ind. (Hemijska Industrija), 70, 547-556, 2016.