Nghiên cứu sử dụng chất kết dính cao phân tử để chế tạo hỗn hợp hoả thuật phát hồng ngoại 3 -14um

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ QUỐC PHÒNG

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ

TRẦN MINH CÔNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH
CAO PHÂN TỬ ĐỂ CHẾ TẠO HỖN HỢP
HOẢ THUẬT PHÁT HỒNG NGOẠI 3 -14µm

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC

Hà Nội, 2011


ii

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ QUỐC PHÒNG

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ

TRẦN MINH CÔNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH
CAO PHÂN TỬ ĐỂ CHẾ TẠO HỖN HỢP

HOẢ THUẬT PHÁT HỒNG NGOẠI 3 -14µm
Chuyên ngành: Hoá hữu cơ
Mã số: 62 44 27 01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS. TS Lê Trọng Thiếp
2. TS Phạm Quang Định

Hà Nội, 2011


iii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được
ai công bố trong bất cứ công trình nào khác.
Tác giả

Trần Minh Công


iv

LỜI CẢM ƠN
Luận án được hoàn thành tại Viện Khoa học và Công nghệ quân sự/Bộ
Quốc phòng.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với sự tận tình chỉ bảo,
hướng dẫn và giúp đỡ về mọi mặt của các thầy giáo hướng dẫn:
PGS TS Lê Trọng Thiếp
TS Phạm Quang Định
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Viện Hóa học - Vật liệu, Viện Vật
lý kỹ thuật, Phòng Tham mưu - Kế hoạch và Phòng Đào tạo/Viện Khoa học và
Công nghệ quân sự, Viện Thuốc phòng - Thuốc nổ/Tổng cục CNQP, đã tạo
mọi điều kiện giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận án.
Hà Nội, tháng năm 2011
Tác giả

Trần Minh Công


i

MỤC LỤC
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ................................................................ v
Danh mục các bảng .............................................................................................. vi
Danh mục các hình vẽ, đồ thị, ảnh ................................................................... viii
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
Chương 1: TỔNG QUAN .................................................................................. 4
1.1. Thuốc hoả thuật phát xạ hồng ngoại ......................................................... 4
1.1.1. Thuốc hoả thuật .......................................................................................... 4
1.1.1.1. Thành phần của THT ........................................................................ 4
1.1.1.2. Phản ứng toả nhiệt và điều kiện xảy ra phản ứng cháy THT ........... 8
1.1.1.3. Đặc trưng kỹ thuật của THT và các yếu tố ảnh hưởng...............................11
1.1.1.4. Công nghệ chế tạo THT ...................................................................19
1.1.2. THT phát xạ hồng ngoại ............................................................................21
1.1.2.1. Các nguồn phát hồng ngoại .............................................................21

1.1.2.2. THT sử dụng trong pháo sáng hồng ngoại ......................................24
1.1.2.3. THT phát xạ hồng ngoại cho phương tiện hoả thuật sử dụng
làm mục tiêu giả ...................................................................................................30
1.2. Hợp chất hữu cơ, cao phân tử dùng làm chất kết dính
trong THT phát xạ hồng ngoại ........................................................................38
1.2.1. Hợp chất hữu cơ, cao phân tử dùng làm chất kết dính
trong THT ...........................................................................................................38
1.2.2. Hợp chất hữu cơ, cao phân tử dùng làm chất kết dính
trong THT phát xạ hồng ngoại ............................................................................47


ii

1.2.2.1. Hợp chất hữu cơ, cao phân tử dùng làm chất kết dính
trong THT phát xạ hồng ngoại dạng nén được ...................................................48
1.2.2.2. Hợp chất hữu cơ, cao phân tử dùng làm chất kết dính
trong THT phát xạ hồng ngoại dạng đúc được ...................................................49
Chương 2: THỰC NGHIỆM ............................................................................53
2.1. Hóa chất, vật tư, thiết bị, dụng cụ .............................................................53
2.1.1. Hoá chất, vật tư ..................................................................................53
2.1.2. Thiết bị, dụng cụ ................................................................................55
2.2. Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................56
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................64
3.1. Tính toán hệ thuốc hỏa thuật ......................................................................64
3.1.1. Xác định thành phần và yêu cầu kỹ thuật của hệ THT .......................64
3.1.2 Tính cân bằng ôxy của hệ thuốc ........................................................65
3.I.3 Tính toán hiệu ứng nhiệt ......................................................................68
3.2. Nghiên cứu lựa chọn chất kết dính polime cho thuốc hỏa thuật
phát xạ hồng ngoại ..............................................................................................70
3.1.1. Khảo sát về đặc trưng năng lượng .....................................................70

3.1.2. Khảo sát độ bền hoá lý ......................................................................76
3.1.3. Khảo sát sự phát xạ hồng ngoại ........................................................82
3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng chất kết dính polime .......................87
3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng chất kết dính đến kết cấu các viên
(hay hạt) phôi THT ..............................................................................................87


iii

3.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng chất kết dính polime đến các
đặc trưng hoá- lý .................................................................................................88
3.3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng chất kết dính PVC
đến phổ phát xạ hồng ngoại .................................................................................91
3.4. Nghiên cứu lựa chọn khối lượng phân tử của chất kết dính PVC phù
hợp với chế độ công nghệ ..................................................................................92
3.4.1. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử PVC đến độ nhớt,
thời gian hoà tan và độ xuyên kim của hỗn hợp ..................................................92
3.4.2. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử chất kết dính PVC
đến kết cấu các viên (hay hạt) phôi thuốc hoả thuật ........................................ 94
3.4.3. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử PVC đến đến độ hút ẩm
và độ bền nén của THT ....................................................................................... 96
3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất cháy kim loại ................. 99
3.5.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất cháy kim loại
đến vùng phổ 3÷5µm và 8÷12µm ..................................................................... 99
3.5.2. Ảnh hưởng của hàm lượng chất cháy hợp kim Al-Mg
đến cường độ phát xạ hồng ngoại trong vùng sóng 1÷5µm ........................... 103
3.5.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần đến đặc trưng hoá lý
và công nghệ chế tạo ........................................................................................ 105
3.6. Nghiên cứu công nghệ chế tạo hoả cụ trên cơ sở THT phát xạ
hồng ngoại dải sóng 3÷5µm và 8÷12µm ....................................................... 110

3.6.1. Ảnh hưởng của áp lực nén ép thuốc vào hoả cụ ............................. 110
3.6.2 Nghiên cứu thiết lập tiến trình công nghệ chế tạo hoả cụ phát xạ
hồng ngoại ....................................................................................................... 112


iv

3.7. Nghiên cứu ứng dụng hoả cụ phát xạ hồng ngoại ................................ 114
3.7.1. Đo đạc, thử nghiệm các chỉ tiêu hóa lý của hỏa cụ PXHN ............. 114
3.7.2. Đo đạc phổ phát xạ hồng ngoại ...................................................... 114
3.7.3. Thử nghiệm khả năng chịu ẩm của hoả cụ ..................................... 117
3.7.4. Thử nghiệm độ bền rung xóc của hoả cụ ....................................... 118
3.7.5. Thử nghiệm khả năng bắt cháy và thời gian cháy,
nhiệt độ cháy và cường độ phát xạ hồng ngoại của hoả cụ ............................ 118
3.7.6. Nghiên cứu ứng dụng hỏa cụ phát xạ hồng ngoại với các cự ly
phát xạ khác nhau ............................................................................................. 120
KẾT LUẬN ...................................................................................................... 124
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .................................. 126
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 127


v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ABS

Acrylonitrin butadien

CTFE

Polyclotrifloetylen

HTPB

Cao su butadien có nhóm OH cuối mạch

KLPT

Khối lượng phân tử

MTV

Magie-Teflon-Viton

NBR

Cao su polibutadien – nitryl

NC

Nitroxenlulo

PKL

Phần khối lượng

PTFE

Politetrafloetylen

PVA

Polivinylancol

PVAc

Polivinylaxetat

PVC

Polivinylclorua

THT

Thuốc hoả thuật


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG
I.
II.
Bảng 1.1: Tính chất của một số chất oxi hoá ....................................6
III.
Bảng 1.2: Tính chất của một số chất cháy .........................................7
Bảng 1.3: Nhiệt lượng cháy của một số THT ........................................................ 13
Bảng 1.4: Thể tích sản phẩm phản ứng cháy trung bình của một số THT ............. 14
Bảng 1.5: Quan hệ giữa nhiệt độ cháy với nhiệt lượng cháy của THT .................. 15
Bảng 1.6: Ảnh hưởng của hàm lượng chất kết dính lên độ bền của THT .............. 19
Bảng 1.7: Một số THT dạng đúc ............................................................................. 26

Bảng 1.8: Một số THT hồng ngoại dạng nén .......................................................... 28
Bảng 1.9: Tính chất hoá lý của một số chất cháy - kết dính hữu cơ ....................... 46
Bảng 3.1: Thông số nhiệt động của các chất trong phản ứng ................................. 69
Bảng 3.2: Đặc trưng năng lượng của một số mẫu THT với các chất kết
dính – polime khác nhau ........................................................................................ 72
Bảng 3.3: Nhiệt độ xảy ra phản ứng cháy của hỗn hợp THT xác định theo
phương pháp phân tích nhiệt khối lượng TG ........................................ 73
Bảng 3.4: Độ hút ẩm của THT chứa 2% chất kết dính PVC, NC và PVAc .......... 79
Bảng 3.5: So sánh cường độ phát xạ hổng ngoại cực đại của THT sử dụng
chất kết dính PVC, PVAc và NC ở các dải phổ ...................................................... 86
Bảng 3.6: Quan hệ các thông số hóa lý THT với hàm lượng chất kết dính
PVC khác nhau ........................................................................................................ 89
Bảng 3.7: Độ nhớt, thời gian hoà tan và độ xuyên kim của các mẫu thử
dùng PVC có KLPT khác nhau ............................................................................... 93
Bảng 3.8: Độ hút ẩm và độ bền nén của các thỏi THT dùng PVC có KLPT
khác nhau 97
Bảng 3.9: Nhiệt lượng cháy và nhiệt độ cháy của THT có hàm lượng
chất oxi hoá và chất cháy kim loại khác nhau ........................................................ 99
Bảng 3.10: Cường độ phát xạ hồng ngoại của THT phát xạ hồng ngoại


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not

read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....



data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....