مروری کوتاه بر اثر پارامترهای مواد بر عمر کاربری پیشرانه جامد کامپوزیتی بر پایه پلی‌بوتادی‌ان با گروه هیدروکسیل انتهایی

نوع مقاله: تالیفی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی/دانشگاه جامع امام حسین (ع)

2 دانشگاه جامع امام حسین (ع)

چکیده

مطالعه اثر پارامترهای مواد بر عمر کاربری کامپوزیت‌های پرانرژی بر پایه پلی‌بوتادی‌ان ‌با هیدروکسیل انتهایی (HTPB) برای تولید دانه‌های متوسط و بزرگ حائز اهمیت است. در این مقاله، افزایش عمر کاربری کامپوزیت‌های پرانرژی بر پایه HTPB، از راه به‌کارگیری سامانه پخت دوگانه متشکل از TDI و IPDI مطالعه شده‌است. همچنین، اثر دو کاتالیزگر پخت دی‌بوتیل‌تین دی‌لورات (DBTDL) و فریک تریس استیل‌استونات (FeAA) بر واکنش پخت و میزان عمر کاربری مطالعه شده‌است. افزایش عمر کاربری کامپوزیت‌های پرانرژی با استفاده از پارامترهای مواد نظیر نوع عامل پخت، کاتالیزگر، نرم‌کننده و ریزساختار رزین HTPB انجام‌پذیر است. این کار با استفاده از عوامل پخت یگانه و دوگانه و مقایسه آن‌ها با یکدیگر، همچنین تغییر درصد کاتالیزگر و نرم‌کننده و استفاده از HTPB با درصد سیس و ترانس زیاد انجام‌پذیر است. برای دوغاب کامپوزیت‌های پرانرژی بیشترین گرانروی برای سامانه TDI، کمترین گرانروی برای IPDI و سامانه عامل پخت دوگانه دارای گرانروی متعادل و بهینه است. ثابت‌های سرعت k1 و k2 برای هردو سامانه HTPB-IPDI و HTPB-TDI با افزایش غلظت کاتالیزگر زیادشده و با افزایش محتوای وینیلی در ریزساختار HTPB، گرانروی افزایش می‌یابد. با ازدیاد محتوای سیس و ترانس و کاهش محتوای وینیلی درصد ازدیاد طول بهبود یافته و عمر کاربری افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of Material Parameters on Pot Life of Composite Solid Propellant Based on Hydroxyl-Terminated Polybutadiene: A Short Review

نویسندگان [English]

  • Abbas Kebritchi 1
  • Hadi Mohamad Taghi Nejad 2
1 Assistant Professor/Imam Hussein Comprehensive University
2 Imam Hossein Comprehensive University, Technical Department, Chemical Engineering Group
چکیده [English]

Studying the material parameters in relation to the pot life of composite solid propellant (energetic composite) based on hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB) is important in production of large and medium scale grains. The present article is a review on extending the pot life of energetic composites based on HTPB using bicurative curing system of toluene diisocyanate (TDI) and isophorone diisocyanate (IPDI). Moreover, the effect of dibutyltin dilaurate (DBTDL) and ferric tris(acetyl acetonate) (FeAA), as curing catalysts, on curing reaction and pot life is studied. The studies showed that pot life extension of energetic composite is possible by tuning the material parameters such as type of curing agent, curing catalyst, plasticizer type and microstructure of HTPB. This can be obtained through primary and binary curatives, tuning the content of curing catalyst and plasticizer and by high cis- or high trans-HTPBs. Highest viscosity in energetic composite slurries has been obtained for TDI system and lowest one has been found for IPDI system. Bicurative curing system has shown a moderate viscosity range. Constant rates of k1 and k2 in both HTPB-IPDI and HTPB-TDI systems are increased by catalyst content. By increasing the vinyl content in HTPB, viscosity is increased. Also, the extension and pot life have been promoted by cis and trans contents or lowered vinyl content in HTPB microstructure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • curing agent
  • pot life
  • viscosity
  • plasticizer
  • catalyst
1. Sekkar V., Ambika D., and Ninan K., Rheo-Kinetic Evaluation on the Formation of Urethane Networks Based on Hydroxyl-Terminated Polybutadiene, J. Appl. Polym. Sci., 79, 1869-1876, 2001.
2.Rao M., Scariah K., Varghese A., Naik P., Swamy K., and Sastri K., Evaluation of Criteria for Blending Hydroxy Terminated Polybutadiene (HTPB) Polymers Based on Viscosity Build-Up and Mechanical Properties of Gumstock, Eur. Polym. J., 36, 1645-1651, 2000.
3.Mahanta A. and Monika G., Analysis of Torque-Time Profile of Composite Propellant Slurry: Isothermal Cure Kinetics and Evaluation of Pot Life, J. Indian Counc. Chem., 26, 94-99, 2009.
4.Sekkar V. and Raunija T.S.K., Hydroxyl-Terminated Polybutadiene- Based Polyurethane Networks as Solid Propellant Binder-State of the Art, J. Propul. Power, 31, 16-35, 2014.
5.Korah Bina C., Kannan K., and Ninan K.N., DSC Study on the Effect of Isocyanates and Catalysts on the HTPB Cure Reaction, J. Therm. Anal. Calorim., 78, 753-760, 2004.
6.Jawalkar S.N., Studies on the Effect of Plasticiser and Addition of Toluene Diisocyanate at Different Temperatures in Composite Propellant Formulations, J. Hazard. Mater., 164, 549-554, 2009.
7. Chai T., Liu Y.C., Ma H., Yu Y.W., Yuan J.M., Wang J.H., and Guo J.H., Rheokinetic Analysis on the Curing Process of HTPB-DOA-MDI Binder System, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Hangzhou, China, 20–23 May, 1-8, 2016.

8. Sekkar V. and Raunija T., Issues Related with Pot Life Extension for Hydroxyl-Terminated Polybutadiene-Based Solid Propellant Binder System, Propellants Explos. Pyrotech., 40, 267-274, 2015.
9.Mahanta, A.K., Monika G., and Devendra D., Rheokinetic Analysis of Hydroxy Terminated Polybutadiene Based Solid Propellant Slurry, J. Chem., 7, 171-179, 2010.
10. Ducruet N., Evaluation of Hydroxyl Terminated Polybutadiene- Isophorone Diisocyanate Gel Formation During Crosslinking Process, J. Appl. Polym. Sci, 128, 436-443, 2013.
11.Jawalkar S.N., Influence of Bicurative on Processibility of Composite Propellant, J. Appl. Polym. Sci., 57, 669-676, 2007.
12.Kurva R., Evaluation of 4-(Dimethylsilyl) Butyl Ferrocene Grafted HTPB as a Burning Rate Modifier in Composite Propellant Formulation using Bicurative System, Propellants Explos. Pyrotech., 44, 1-8, 2017.
13.Vesna R. and Mirjana P., The Effect of Curing Agents on Solid Composite Rocket Propellant Characteristics, Sci. Tech. Rev., 55, 1-7, 2005.
14. Sangmook L., Curing Behavior of Polyurethane As a Binder for Polymer-Bonded Explosives, J. Ind. Eng. Chem., 21, 980-985, 2015.
15. Sekkar V., Venkatachalam S., and Ninan K.N., Rheokinetic Studies on the Formation of Urethane Networks Based on Hydroxyl Terminated Polybutadiene, Eur. Polym. J., 38, 169-178, 2002.
16.Dey A., Shafeeuulla khan Md A., Athar J., Sikder A.K., and Chattopadhyay S., Effect of Microstructure on HTPB Based Polyurethane (HTPB-PU), J. Mater. Sci. Eng. B5, 5, 145-151, 2015.
17. Sekkar V., Pot Life Extension of Hydroxyl Terminated Polybutadiene Based Solid Propellant Binder System by Tailoring the Binder Polymer Microstructure, J. Macromol. Sci., 54, 171-175, 2017.