Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến đặc trưng năng lượng và độ bền của thuốc hỏa thuật dùng cho ngòi đạn cao xạ (tóm tắt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ QUỐC PHÒNG

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ

ĐOÀN ANH PHAN

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC
TRƯNG NĂNG LƯỢNG VÀ ĐỘ BỀN CỦA THUỐC HỎA
THUẬT DÙNG CHO NGÒI ĐẠN CAO XẠ

Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý
Mã số: 62 44 01 19

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - 2017
Cô


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ QUỐC PHÒNG

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ


Công trình được hoàn thành tại:
Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng

Người hướng dẫn khoa học:
PGS. TS Ngô Văn Giao
PGS. TS Đặng Văn Đường

Phản biện 1: PGS.TS Ngô Thế Khuề
Học viện Kỹ thuật quân sự
Phản biện 2: PGS.TS Trần Văn Chung
Viện Khoa học và Công nghệ quân sự
Phản biện 3: TS Phạm Văn Toại
Viện Thuốc phóng Thuốc nổ/

Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng

Luận án sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án tiến sĩ họp tại:
Viện Khoa học và Công nghệ quân sự
Vào hồi: ……giờ …… ngày ...... tháng……. năm 2017

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự
- Thư viện Quốc gia Việt Nam


DANH MỤC
CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
1. Đoàn Anh Phan, Ngô Văn Giao, Nguyễn Lê Hoàng (2013), “Một số kết
quả ban đầu nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia đến chất lượng thuốc hỏa
thuật”, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Quân sự số25, tháng
6/2013, trang132-137.2. Đoàn Anh Phan, Ngô Văn Giao, Nguyễn Lê Hoàng
(2013) “Nghiên cứu ảnh hưởng độ bền chất cháy kết dính đến chất lượng
thuốc hỏa thuật”, Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, số 4/2013, trang 1-5.

3. Doan Anh Phan, Ngo Van Giao (2014), “Research effects of particle size
of antimony trisulfide on burning rate of pyrotechnic system including
potassium perchlorate, lead chromate, and nitrocellulose”, The 3rd Academic
conference on natural science for master and PhD students from ASEAN countries
11-15 November 2013. Phnom Penh, Cambodia, ISBN 798-604-913-088-5, P.
367-372.
4. Đoàn Anh Phan, Ngô Văn Giao, Đặng Văn Đường (2014), “Nghiên cứu
ảnh hưởng của cỡ hạt KClO4 đến tốc độ cháy của thuốc hỏa thuật MC-2”
Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, số 3/2014, trang 23-26.
5. Đoàn Anh Phan, Ngô Văn Giao (2014), “Nghiên cứu ảnh hưởng của cỡ
hạt KClO4 đến tốc độ cháy của thuốc hỏa thuật MK” Tạp chí Nghiên cứu
Khoa học và Công nghệ Quân sự, Đặc san TPTN 14, tháng 10/2014, trang
154-159.
6. Đoàn Anh Phan, Ngô Văn Giao (2014), “Nghiên cứu ảnh hưởng của cỡ
hạt Sb2S3 đến tốc độ cháy của thuốc hỏa thuật MK” Tạp chí Nghiên cứu
Khoa học và Công nghệ Quân sự, Đặc san TPTN 14, tháng 10/2014, trang
160-165.
7. Doan Anh Phan, Ngo Van Giao, Dang Van Duong (2016), “ effect of
composition on the burning rate of pyrotechnics”, The 4th Academic conference
on natural science for master and PhD students from ASEAN countries 15-18
December 2015. Bangkok, Thailand, ISBN 978-604-913-088-5, P. 262-272.


1
g

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong quân sự thuốc hỏa thuật được sử dụng làm thuốc mồi cho động
cơ tên lửa, thuốc mồi cháy cho các trụ giữ chậm, thuốc cháy chậm cho vành

giữ chậm, thuốc cho liều vạch đường, pháo hiệu,...Trong dân sự thuốc hỏa
thuật được sử dụng trong nghệ thuật giải trí, trong công nghệ hàn, cắt gọt,
cung cấp ôxy,....
Thuốc hỏa thuật ở nước ta chủ yếu là tự nghiên cứu chế tạo trên cơ
sở phân tích thành phần các mẫu thuốc trong ngòi đạn của nước ngoài, không
có chuyển giao công nghệ và chưa được sản xuất ở qui mô công nghiệp. Cho
nên chất lượng thuốc hỏa thuật trong những năm qua không ổn định, chưa
đồng đều giữa các lô. Nhiều lô ngòi đạn cao xạ chỉ bảo quản từ 3 năm đến 5
năm đã xuất hiện các hiện tượng vành tự hủy có thời gian cháy dài hơn quy
định, vì vậy chất lượng của các lô ngòi bị giảm nhanh chóng. Do vậy việc
nghiên cứu chế tạo thuốc hỏa thuật cần phải tiến hành một cách hệ thống, để
thấy rõ ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần, kích thước các hạt thành phần, bản
chất kết dính, phụ gia đến tốc độ cháy và thời hạn bảo quản của thuốc hỏa
thuật nhằm tạo ra hệ thuốc hỏa thuật có tốc độ cháy ổn định mong muốn,
đảm bảo độ hoạt động tin cậy của ngòi đạn, đồng thời đề xuất phương pháp
xác định dự báo thời hạn bảo quản nhằm tiết kiệm kinh phí trong khai thác
sửa chữa đạn, đây là vấn đề có ý nghĩa khoa học và cấp thiết.
2. Mục tiêu của luận án
Đề tài “Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến đặc trưng năng
lượng và độ bền của thuốc hỏa thuật dùng cho ngòi đạn cao xạ” được thực
hiện nhằm mục tiêu nghiên cứu chế tạo ra một mác thuốc mới thay thế cho
hệ thuốc hỏa thuật cũ dùng cho vành tự hủy ngòi đạn cao xạ 37 mm, 57 mm
và tối ưu hóa các cỡ hạt, tỷ lệ thành phần, phụ gia để ổn định tăng thời hạn
trong quá trình bảo quản thuốc hỏa thuật đồng thời đề xuất phương pháp dự
báo thời hạn bảo quản.
3. Nội dung nghiên cứu của luận án
- Nghiên cứu tính toán,lựa chọn thành phần thuốc hỏa thuật.
- Khảo sát ảnh hưởng của cỡ hạt và diện tích bề mặt riêng của cấu tử
chất cháy, chất ôxy hóa đến đặc trưng năng lượng và tốc độ cháy thuốc hỏa thuật.
- Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng và chất lượng các cấu tử thành

phần đến đặc trưng năng lượng và tốc độ cháy thuốc hỏa thuật .
- Khảo sát quá trình phân hủy nhiệt của thuốc hỏa thuật.
- Khảo sát ảnh hưởng của độ bền chất kết dính nitroxenlulô và chất
phụ gia an định đến đặc trưng năng lượng và thời hạn bảo quản của thuốc
hỏa thuật.


2
g

- Khảo sát thuốc hỏa thuật được nén ép vào sản phẩm vành tự hủy
ngòi đạn cao xạ 37 mm và 57 mm.
4. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và đóng góp mới của luận án:
Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần mở ra một hướng nghiên
cứu cơ bản về thuốc hỏa thuật và cách đánh giá chất lượng thuốc hỏa thuật.
Bên cạnh đó các kết quả đạt được cũng đóng góp thiết thực cho sự phát triển
của chuyên ngành hóa lý thuyết và hóa lý, góp phần chủ động trong việc chế
tạo các loại thuốc hỏa thuật có chất lượng tốt phục vụ công tác sản xuất ngòi
đạn và bảo quản được lâu dài.
* Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp rây sàng cỡ hạt, phương pháp đo thời gian cháy; các
phương pháp phân tích hóa lý hiện đại (nhiệt lượng cháy, nhiệt độ bùng cháy,
DTA, đo phân bố cỡ hạt, đo diện tích bề mặt riêng, EDX, sắc ký khí) và các
phương pháp gia tốc nhiệt ẩm khảo sát đánh giá thời hạn sử dụng.
* Bố cục của luận án
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm ba chương, danh mục
tài liệu tham khảo và phụ lục.
Chương I: Tổng quan: Về thuốc hỏa thuật, phân tích đánh giá về tình
hình nghiên cứu trong và ngoài nước, các vấn đề liên quan, các nội dung cần
giải quyết trong luận án.

Chương II: Các phương pháp nghiên cứu: Trình bày phương pháp
chuẩn bị mẫu, các phương pháp đánh giá và các phương pháp đo đạc đặc
trưng năng lượng, thời gian cháy.
Chương III: Kết quả và thảo luận: Chương này tập trung giải quyết
các nội dung nghiên cứu đã đặt ra của luận án.
NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN
Chương I: TỔNG QUAN
Về thuốc hỏa thuật, phân tích đánh giá về tình hình nghiên cứu trong
và ngoài nước, các vấn đề liên quan, các nội dung cần giải quyết trong luận án.
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng:
Đối tượng nghiên cứu của luận án là các hệ thuốc hỏa thuật giữ chậm
hệ MC-2 và hệ MK-37.
2.1.2. Hóa chất
Các hóa chất của Ấn Độ, Trung Quốc: Kali peclorat, bari cromat, chì
cromat, butylaxetat, antimon trisunfua, diphenylamin và nitro xenlulo của
Z195 (Việt Nam);


3
g

2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp xác định cỡ hạt theo phương pháp tán xạ laser LA-950
(Horiba – Nhật Bản).
2.2.2. Phương pháp tạo mẫu thuốc hỏa thuật
2.2.3. Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng trên thiết bị xác định diện
tích bề mặt của hạt chất rắn Nova 2200e của hãng Quantachrome, Mỹ;
2.2.4. Phương pháp phân tích nhiệt trên thiết bị phân tích nhiệt vi sai DTA

404EP của hãng NETZSCH..
2.2.5. Phương pháp xác định nhiệt lượng cháy sử dụng máy đo nhiệt lượng
PARR 1261, Mỹ.
2.2.6. Phương pháp xác định thể tích khí sinh ra khi cháy
2.2.7. Phương pháp xác định nhiệt độ bùng cháy trên thiết bị đo nhiệt độ
bùng cháy Tbc của Viện TPTN, Việt Nam.
2.2.8. Phương pháp xác định tốc độ cháy của thuốc hỏa thuật.
2.2.9. Phương pháp đo thời gian cháy của ngòi đạn cao xạ.
2.2.10. Phương pháp thử nghiệm ảnh hưởng của hàm ẩm đến tốc độ cháy của
thuốc hỏa thuật, của hãng Binder, Đức.
2.2.11. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của độ bền nhiệt, ẩm đến tốc độ
cháy của thuốc hỏa thuật.
2.2.12. Phương pháp gia tốc nhiệt ẩm đánh giá độ bền và dự báo thời hạn bảo
quản.
2.2.13. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của độ bền cơ lý đến thời gian cháy
của ngòi đạn cao xạ.
2.2.14. Xử lý các số liệu thực nghiệm
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Tính toán hệ thuốc hỏa thuật
3.1.1. Tính cân bằng ôxy của hệ thuốc
Trên cơ sở phần mềm REAL đã lựa chọn được tỷ lệ thành phần cho hệ
thuốc hỏa thuật hệ MC-2 và hệ MK-37 như sau:
MC-2
MK-37
1. KClO4 : 5 %
1. KClO4 : 11 %
2. PbCrO4 : 80 %
2. BaCrO4 : 78 %
3. Sb2S3 : 15 %
3. Sb2S3 : 11 %

4. NC (cho ngoài)
: 2 % 4. NC (cho ngoài) : 2 %
Cân bằng ôxy của hệ thuốc hỏa thuật trên nền chất ôxy hóa KClO4,
PbCrO4 và BaCrO4 có kết quả dương (hệ thuốc hỏa thuật thừa ôxy cung cấp
cho phản ứng cháy) đảm bảo cho quá trình cháy ổn định trong hệ kín.
3.1.2. Tính toán hiệu ứng nhiệt
Nhiệt lượng cháy của thuốc hỏa thuật hệ MC-2 và MK-37


4
g

= 206,1 kcal;
Q MK  37 = 263,4 kcal/kg
2
Kết quả tính toán nhiệt lượng cháy của phản ứng cho thấy phản
ứng khi cháy sinh nhiệt.
3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của cỡ hạt đến đặc trưng năng lượng và tốc
độ cháy của thuốc hỏa thuật
3.2.1. Xác định phân bố và diện tích riêng bề mặt cỡ hạt chất cháy, chất
ôxy hóa
Kết quả đo phân bố cỡ hạt của các hóa chất trên thiết bị LA-950 và diện
tích bề mặt riêng trên thiết bị Nova 2200e.
Bảng 3.5: Kết quả đo phân bố và đo diện tích bề mặt riêng cỡ hạt Sb2S3
D.T bề
Phân bố cỡ hạt, %
mặt
Cỡ hạt
60 -75 40-60 20 - 40 10-20
< 10

riêng,
m
m
m
m
m
m2/g
4
30
6
10
50
2,980
Qua rây 75 m
8
30
12
50
3,411
Qua rây 63 m
30
20
50
4,179
Qua rây 39 m
50
50
6,556
Qua rây 20 m
Qua rây 10 µm

100
7,032
Bảng 3.6: Kết quả đo phân bố và đo diện tích bề mặt riêng cỡ hạt
chất ôxy hóa
Diện
Phân bố cỡ hạt, %
tích bề
40-60
10 -20
Cỡ hạt
mặt
60-75
20-40
< 10
riêng,
m
m
m
m
m
m2/g
1. KClO4
5
15
5
15
60
4,629
Qua rây 75 m
10

15
15
60
6,607
Qua rây 63 m
15
25
60
7,533
Qua rây 39 m
40
60
8,556
Qua rây 20 m
Qua rây 10 µm
100
11,052
2. BaCrO4
Qua rây 10 µm
100
16,462
3. PbCrO4
Qua rây 10 µm
100
12,573
Kết quả đo diện tích bề mặt riêng cho thấy với cùng một loại vật liệu,
khi cỡ hạt càng nhỏ thì diện tích bề mặt riêng càng lớn.
3.2.2. Ảnh hưởng của cỡ hạt Sb2S3 đến đặc năng lượng và xạ thuật của
thuốc hỏa thuật
Q MC

5
g

Nhiệt độ bùng cháy, oC

Bảng 3.7: Đặc trưng năng lượng và xạ thuật của mẫu thuốc hệ MC-2
Đại lượng (tên chỉ tiêu)
Cỡ hạt Sb2S3
hệ MC-2
75 m 63 m 39 m 20 m 10 m
Hàm lượng Sb2S3, %
15
15
15
15
15
Hàm lượng PbCrO4, %
80
80
80
80
80
Hàm lượng KClO4, %
5
5
5
5
5

Hàm lượng NC, %
2
2
2
2
2
Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 206,1
205,8
206,5
206,4
206,8
Thể tích khí, l/kg
7,6
7,5
7,3
7,7
7,4
Nhiệt độ bùng cháy, o C
366,4
360,2
352,6
351,4
350,6
Tốc độ cháy trung bình,
1,82 ± 2,06 ± 2,55 ± 2,64 ± 2,65 ±
mm/s
0,07
0,05
0,03
0,04

0,03
Bảng 3.8: Đặc trưng năng lượng và xạ thuật của mẫu thuốc hệ MK-37
Đại lượng (tên chỉ tiêu)
Cỡ hạt Sb2S3
hệ MK-37
75 m 63 m 39 m 20 m 10 m
Hàm lượng Sb2S3, %
11
11
11
11
11
Hàm lượng BaCrO4, %
78
78
78
78
78
Hàm lượng KClO4, %
11
11
11
11
11
Hàm lượng NC, %
2
2
2
2
2

Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 243,7
243,5
243,8
244,3
244,2
Thể tích khí, l/kg
12,8
12,6
13,1
13
12,8
Nhiệt độ bùng cháy, o C
447,2
436,4
426,2
423,2
422,4
Tốc độ cháy trung bình,
2,67 ± 2,81 ± 3,63 ± 3,94 ± 4,28 ±
mm/s
0,03
0,029
0,027
0,025
0,015
Kết quả bảng 3.7 và bảng 3.8 nhận thấy, khi thay đổi cỡ hạt nguyên
liệu Sb2S3 nhiệt lượng cháy
500,0
và thể tích sinh khí của các
450,0

mẫu thuốc hầu như không
MC-2
400,0
MK-37
thay đổi.
350,0
Nhiệt độ bùng cháy
Cỡ hạt Sb2S3, µm
của các mẫu thuốc hỏa thuật
300,0
giảm xuống khi giảm cỡ hạt
0
20
40
60
80
Hình 3.5: Thay đổi nhiệt độ bùng cháy
nguyên liệu Sb2S3. Đồ thị
của thuốc hỏa thuật theo cỡ hạt Sb2S3
hình 3.5 cho thấy khi tiếp
tục giảm cỡ hạt Sb2S3 nhiệt độ bùng cháy sẽ hầu như không thay đổi.


6
g

Tốc độ cháy, mm/s

5,0
Tốc độ cháy của

4,0
thuốc hỏa thuật giảm dần
3,0
MC-2
khi tăng cỡ hạt nguyên liệu
2,0
MK-37
Sb2S3. Đồ thị hình 3.6 cho
1,0
thấy tốc độ cháy của các
Cỡ hạt Sb2S3, µm
,0
mẫu thuốc hỏa thuật sử dụng
0
20
40
60
80
cỡ hạt Sb2S3 nhỏ hơn 39 m
Hình 3.6: Thay đổi tốc độ cháy của
thuốc hỏa thuật theo cỡ hạt Sb2S3
ổn định hơn.
3.2.3. Ảnh hưởng của cỡ hạt KClO4 đến đặc trưng năng lượng và xạ thuật
của thuốc hỏa thuật
Bảng 3.9: Đặc trưng năng lượng và xạ thuật của mẫu thuốc hệ MC-2
Đại lượng (tên chỉ tiêu)
Cỡ hạt KClO4
hệ MC-2
75 m 63 m 39 m 20 m 10 m
Hàm lượng Sb2S3, %

15
15
15
15
15
Hàm lượng PbCrO4, %
80
80
80
80
80
Hàm lượng KClO4, %
5
5
5
5
5
Hàm lượng NC, %
2
2
2
2
2
Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 206,1
205,8
206,5
206,4
206,8
Thể tích khí, l/kg
7,6

7,5
7,3
7,7
7,4
Nhiệt độ bùng cháy, o C
352,6
352,0
350,4
348,6
348,0
Tốc độ cháy trung bình,
2,55  2,60  2,72  2,80  2,84 
mm/s
0,02
0,026
0,019
0,017
0,017
Bảng 3.10: Đặc trưng năng lượng và xạ thuật của mẫu thuốc hệ MK-37
Đại lượng (tên chỉ tiêu)
Cỡ hạt KClO4
hệ MK-37
75 m 63 m 39 m 20 m 10 m
Hàm lượng Sb2S3, %
11
11
11
11
11
Hàm lượng BaCrO4, %

78
78
78
78
78
Hàm lượng KClO4, %
11
11
11
11
11
Hàm lượng NC, %
2
2
2
2
2
Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 243,7
243,2
243,7
244,2
243,6
Thể tích khí, l/kg
12,7
12,7
12,8
12,8
13,1
o
Nhiệt độ bùng cháy, C

426,0
424,0
421,0
419,0
418,0
Tốc độ cháy trung bình,
3,63 ± 3,88 ± 4,15 ± 4,25 ± 4,35 ±
mm/s
0,03
0,028
0,026
0,025
0,02


7
g

Tốc độ cháy, mm/s

Nhiệt độ bùng cháy, oC

Từ kết quả bảng 3.9, bảng 3.10 cho thấy, khi cỡ hạt nguyên liệu
500,0
KClO4 tăng dần, nhiệt
lượng cháy và thể tích sinh
450,0
MC-2
khí của các mẫu thuốc hầu
400,0

như không thay đổi, nhưng
MK-37
nhiệt độ bùng cháy của các
350,0
Cỡ hạt KClO4, µm
mẫu thuốc tăng dần.
300,0
Cỡ hạt nguyên liệu
0
20
40
60
80
KClO4 càng nhỏ thì thuốc
Hình 3.7: Thay đổi nhiệt độ bùng cháy
của thuốc hỏa thuật theo cỡ hạt KClO4
hỏa thuật sau khi chế tạo
có nhiệt độ bùng cháy càng thấp (càng dễ bắt cháy).
Trong cùng điều kiện
5,0
nén ép và thử nghiệm, thời
4,0
MC-2
3,0
gian cháy của thuốc hỏa
MK-37
2,0
thuật tăng dần từ mẫu thuốc
1,0
hỏa thuật có cỡ hạt 10 m

Cỡ hạt KClO4, µm
,0
đến 75 m. Cỡ hạt nguyên
0
20
40
60
80
liệu KClO4 càng nhỏ thì tốc
Hình 3.8: Thay đổi tốc độ cháy của
thuốc hỏa thuật theo cỡ hạt KClO4
độ cháy càng ổn định.
3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng các chất đến đặc trưng năng lượng và
xạ thuật của thuốc hỏa thuật
- Lựa chọn cỡ hạt các chất ôxy hóa KClO4, PbCrO4 và BaCrO4 đều nhỏ
hơn 10 m.
- Lựa chọn cỡ hạt chất cháy Sb2S3 nhỏ hơn 20 m sử dụng cho thuốc hỏa
thuật hệ MC-2 và cỡ hạt nhỏ hơn 10 m dùng cho thuốc hỏa thuật hệ MK-37.
3.3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng NC đến đặc trưng năng lượng và xạ
thuật của thuốc hỏa thuật
Bảng 3.11: Ảnh hưởng của hàm lượng NC đến tốc độ cháy THT hệ MC-2
Mẫu
Đại lượng
C11
C12
C13
C14
C15
C16
Hàm lượng Sb2S3, %

15
15
15
15
15
15
Hàm lượng PbCrO4, %
80
80
80
80
80
80
Hàm lượng KClO4, %
5
5
5
5
5
5
Hàm lượng NC, %
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 203,8 204,2 204,7 205,6 206,3 207,1
Thể tích khí, l/kg
7,29

7,35
7,48
7,57
7,69
7,76
Nhiệt độ bùng cháy, o C 350,2 349,8 349,2 348,8 348,4 348,2
Tốc độ cháy trung bình, 3,14 3,16 3,18 3,21 3,23 3,26
mm/s
0,03 0,029 0,021 0,025 0,05
0,05


8
g

Bảng 3.12: Ảnh hưởng của hàm lượng NC đến tốc độ cháy THT hệ MK-37
Mẫu
Đại lượng
K11
K12
K13
K14
K15
K16
Hàm lượng Sb2S3, %
11
11
11
11
11

11
Hàm lượng PbCrO4, %
78
78
78
78
78
78
Hàm lượng KClO4, %
11
11
11
11
11
11
Hàm lượng NC, %
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 243,4 243,9 244,1 244,8 245,5 246,2
Thể tích khí, l/kg
12,4
12,6
12,8
13,2
13,5
13,9

o
Nhiệt độ bùng cháy, C 423,4 422,8 422,6 422,4 421,8 421,2
Tốc độ cháy trung bình, 4,19 4,22 4,26 4,33 4,37 4,45
mm/s
0,03 0,016 0,015 0,017 0,05
0,05
Kết quả cho thấy khi hàm lượng chất kết dính tăng dẫn đến tốc độ cháy
tăng. Luận án chọn hàm lượng chất kết dính (1,5  0,1) %.
3.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng Sb2S3 đến đặc trưng năng lượng và xạ
thuật của thuốc hỏa thuật
Bảng 3.13: Đặc trưng năng lượng và xạ thuật của hệ MC-2
Mẫu
Đại lượng
C17
C18
C19
C20
C21
C22
Hàm lượng Sb2S3, %
12
13
14
15
16
17
Hàm lượng PbCrO4, %
83
82
81

80
79
78
Hàm lượng KClO4, %
5
5
5
5
5
5
Hàm lượng NC, %
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 189,2 195,4 202,6 206,4 210,2 212,9
Thể tích khí, l/kg
13,1
8,7
7,5
7,5
7,5
7,5
Nhiệt độ bùng cháy, o C 365,2 358,8 352,2 349,4 348,6 347,2
Tốc độ cháy trung bình, 2,29
3,07 3,18 3,25
mm/s
0,03

0,017 0,012 0,02
Bảng 3.14: Đặc trưng năng lượng và xạ thuật của hệ MK-37
Mẫu
Đại lượng
K17
K18 K19 K20 K21
K22
Hàm lượng Sb2S3, %
8
9
10
11
12
13
Hàm lượng PbCrO4, %
81
80
79
78
77
76
Hàm lượng KClO4, %
11
11
11
11
11
11
Hàm lượng NC, %
1,5

1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 172,1 195,2 218,6 243,7 269,2 293,5
Thể tích khí, l/kg
23,8
19,2 15,3 12,6
8,9
5,3
o
Nhiệt độ bùng cháy, C 429,0 427,2 425,6 422,8 420,0 419,8


9
g

Tốc độ cháy, mm/s

Nhiệt độ bùng cháy, oC

Nhiệt lượng cháy, kcal/kg

Tốc độ cháy trung 3,95
4,1 4,2 4,33
bình, mm/s
0,03
0,02 0,01 0,02
Kết quả cho thấy: Nhiệt lượng cháy của hệ hỏa thuật hệ MC-2 và

MK-37 đều tăng dần
400,0
khi tăng hàm lượng
300,0
Sb2S3.
MC-2
200,0
Thể tích sản
MK-37
phẩm khí sinh ra sau
100,0
Hàm lượng Sb2S3, %
phản ứng cháy của hệ
,0
thuốc hỏa thuật giảm
6
8 10 12 14 16 18 20
khi tăng hàm lượng
Hình 3.13: Thay đổi nhiệt lượng cháy của
Sb2S3.
thuốc hỏa thuật theo hàm lượng Sb2S3
Nhiệt độ bùng
450,00
cháy của hệ giảm là do
MC-2
400,00
nhiệt độ phân hủy của
MK-37
350,00
Sb2S3 (550 oC) nhỏ

Hàm lượng Sb2S3, %
hơn nhiều so với
300,00
6 8 10 12 14 16 18 20
PbCrO4 (844 oC) (hệ
MC-2) và BaCrO4
Hình 3.14. Thay đổi nhiệt độ bùng cháy
(845 oC) (hệ MK-37),
của thuốc hỏa thuật theo hàm lượng Sb2S3
do đó khi tăng hàm
lượng Sb2S3 và giảm hàm lượng PbCrO4; BaCrO4 (845 oC), dẫn đến làm giảm
nhiệt độ bùng cháy
5,00
của hỗn hợp hỏa thuật.
4,00
Khi tăng hàm
MC-2
3,00
lượng chất cháy Sb2S3
MK-37
2,00
thì tốc độ cháy tăng,
1,00
Hàm lượng Sb2S3, %
điều này được lý giải
,00
là khi tăng thêm chất
6
8 10 12 14 16 18 20
cháy làm cho quá trình

Hình 3.15: Thay đổi tốc độ cháy của thuốc
hỏa thuật theo hàm lượng Sb2S3
đốt cháy hoàn toàn
làm cho nhiệt lượng cháy tăng dẫn đến tốc độ cháy tăng.
3.3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng KClO4 đến đặc trưng năng lượng và xạ
thuật của thuốc hỏa thuật
Bảng 3.15: Đặc trưng năng lượng và xạ thuật của hệ MC-2
Mẫu
Đại lượng
C24
C25
C26 C20
C27
C28
Hàm lượng Sb2S3, %
15
15
15
15
15
15


10
g

Nhiệt độ bùng cháy, oC

Nhiệt lượng cháy, kcal/kg

Hàm lượng PbCrO4, %
83
82
81
80
79
78
Hàm lượng KClO4, %
2
3
4
5
6
7
Hàm lượng NC, %
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 159,6 175,6 191,1 206,4 223,0 236,7
Thể tích khí, l/kg
7,3
7,5
7,4
7,6
7,6
7,5
o

Nhiệt độ bùng cháy, C 361,2 357,8 352,2 349,4 348,2 347,2
Tốc độ cháy trung 2,97
3,0 3,1 3,15
bình, mm/s
0,03
0,02 0,01 0,02
Bảng 3.16: Đặc trưng năng lượng và xạ thuật của hệ MK-37
Mẫu
Đại lượng
K24
K25 K26 K20 K27
K28
Hàm lượng Sb2S3, %
11
11
11
11
11
11
Hàm lượng BaCrO4, %
81
80
79
78
77
76
Hàm lượng KClO4, %
8
9
10

11
12
13
Hàm lượng NC, %
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 238,6 240,2 242,0 243,7 245,6 247,3
Thể tích khí, l/kg
3,9
6,7
9,5
12,6 15,8 18,9
Nhiệt độ bùng cháy, o C 429,0 427,2 425,6 422,8 420,0 419,8
Tốc độ cháy trung 3,73
4,1 4,26 4,22
bình, mm/s
0,03
0,02
0,01 0,02
Nhiệt lượng cháy của hỏa thuật hệ MC-2 và hệ MK-37 tăng dần khi
300,0
tăng hàm lượng KClO4.
250,0
Thể tích sản phẩm
200,0
khí sinh ra sau khi cháy

MC-2
150,0
MK-37
của thuốc hỏa thuật hệ
100,0
MC-2 có thay đổi không
50,0
Hàm lượng KClO4, %
lớn khi thay đổi hàm
,0
lượng KClO4. Đối với
0 2 4 6 8 10 12 14 16
thuốc hỏa thuật hệ MK-37
Hình 3.16: Thay đổi nhiệt lượng cháy của
khi thay đổi hàm lượng
thuốc hỏa thuật theo hàm lượng KClO4
KClO4 thì thể tích khi sinh
450,00
ra sau khi cháy tăng lớn
hơn.
400,00
MC-2
Nhiệt độ bùng cháy
MK-37
350,00
của hai hệ giảm dần theo
Hàm lượng KClO4, %
chiều tăng hàm lượng
300,00
0 2 4 6 8 10 12 14 16

KClO4
Hình 3.17: Thay đổi nhiệt độ bùng cháy của
thuốc hỏa thuật theo hàm lượng KClO4


11
g

Tốc độ cháy, mm/s

Kết quả bảng 3.15, bảng 3.16 và hình 3.18 cho thấy khi tăng hàm lượng
KClO4 thì tốc độ cháy của thuốc hỏa thuật tăng, khi tiếp tục tăng hàm lượng
KClO4 thì tốc độ cháy giảm. Vì vậy với hệ thuốc hỏa thuật trên khi tăng hàm
lượng KClO4 làm cản trở quá trình tham gia cháy của các chất ôxy hóa
PbCrO4, BaCrO4 dẫn đến
5,00
làm chậm tốc độ cháy của
4,00
MC-2
hệ thuốc hỏa thuật. Do đó
3,00
MK-37
khi tăng hàm lượng KClO4
2,00
thì ở đó tồn tại một giá trị
Hàm lượng KClO4, %
tốc độ cháy đạt cực đại.
1,00
3.4. Xác định năng lượng
0 2 4 6 8 10 12 14 16

hoạt hóa và sản phẩm
Hình 3.18: Thay đổi tốc độ cháy của thuốc
hỏa thuật theo hàm lượng KClO4
cháy của một số hệ thuốc
hỏa thuật
3.4.1. Xác định năng lượng hoạt hóa một số THT hệ MC-2, hệ MK-37
Sử dụng phương pháp phân tích nhiệt DTA để nghiên cứu quá trình
phân hủy của hệ hỗn hợp hỏa thuật để xác định năng lượng hoạt hóa.

Hình 3.20: Biểu đồ phân hủy DTA của
mẫu C20 với tỷ lệ thành phần 5 %
KClO4 (bảng 3.15)

Hình 3.30: Biểu đồ phân hủy DTA của
mẫu K20 với tỷ lệ thành phần 11 %
KClO4 (bảng 3.16)

Biểu đồ phân hủy nhiệt DTA nhận thấy NC phân hủy khoảng 200
C, khoảng 310 oC thì KClO4 → KClO3 + 0,5O2, khoảng 610 oC thì KClO3
→ KCl + 1,5O2, nhiệt độ phân hủy của Sb2S3 phân hủy 550 oC, nhiệt độ phân
hủy của PbCrO4 và BaCrO4 lớn hơn 850 oC.
Bảng 3.17: Thông số gia nhiệt mẫu thí nghiệm thuốc hỏa thuật hệ MC-2
Tốc độ
Nhiệt độ đỉnh pic (Tm), K
gia nhiệt
C24
C20
C29
C17
C23

(β)
o
(bảng
3.15)
(bảng
3.15)
(bảng
3.15)
(bảng
3.13)
(bảng
3.13)
C/phút
12,5
659,3
662,8
668,1
665,2
661,5
15,0
664,1
673,8
675,3
675,8
670,7
17,5
678,2
680,1
684,2
683,7

677,5
o


12
g

20,0

684,2
686,8
689,5
689,1
684,2
689,5
691,9
696,2
695,8
692,8
Từ các số liệu bảng 3.17, áp dụng phương trình Kissinger xác định
được giá trị của năng lượng hoạt hóa E được nêu trong bảng 3.18.
Bảng 3.18: Năng lượng hoạt hóa của thuốc hỏa thuật hệ MC-2, kJ/mol
Mẫu
Năng lượng hoạt hóa, kJ/mol
C24 (bảng 3.15)
69,23
C20 (bảng 3.15)
66,3
C29 (bảng 3.15)
75,49

C17 (bảng 3.13)
76,52
C23 (bảng 3.13)
61,95
Bảng 3.19: Thông số gia nhiệt mẫu thí nghiệm thuốc hỏa thuật hệ MK-37
Tốc độ
Nhiệt độ đỉnh pic (Tm), K
gia nhiệt
K24
K20
K29
K17
K23
(β)
o
(bảng
3.16)
(bảng
3.16)
(bảng
3.16)
(bảng
3.14)
(bảng
3.14)
C/phút
2,5
656,3
647,2
636,1

658,2
634,7
5,0
682,2
672,5
659,2
683,6
659,8
7,5
693,8
687,3
678,6
693,3
675,8
10,0
705,4
699,6
691,7
707,7
694,3
12,5
708,5
708,5
706,7
710,8
705,1
Từ các số liệu bảng 3.19, áp dụng phương trình Kissinger xác định
được giá trị của năng lượng hoạt hóa E được nêu trong bảng 3.20.
Bảng 3.20: Năng lượng hoạt hóa của thuốc hỏa thuật hệ MK-37, kJ/mol
Mẫu

Năng lượng hoạt hóa, kJ/mol
K24 (bảng 3.16)
104,24
K20 (bảng 3.16)
75,26
K29 (bảng 3.16)
88,87
K17 (bảng 3.14)
105,55
K23 (bảng 3.14)
74,36
Kết quả cho thấy, năng lượng hoạt hóa (E) của quá trình phân hủy
nhiệt của thuốc hỏa thuật có mối quan hệ trái chiều với tốc độ cháy của thuốc
hỏa thuật. Khi năng lượng hoạt hóa của thuốc hỏa thuật giảm thì tốc độ cháy
(tốc độ phản ứng) của thuốc hỏa thuật tăng nghĩa là quá trình cháy của hệ
thuốc hỏa thuật xảy ra rễ ràng hơn. Khi năng lượng hoạt hóa tăng thì tốc độ
cháy của thuốc hỏa thuật giảm nghĩa là quá trình cháy của hệ thuốc hỏa thuật
khó xảy ra hơn.


13
g

3.4.3. Xác định sản phẩm cháy của thuốc hỏa thuật hệ MC-2 và hệ MK-37
Thuốc hỏa thuật hệ MC-2 và hệ MK-37 được đốt trong bom PARR có độ
chân không sau khi hút (5-10) mgHg. Phần khí sau khi cháy được phân tích
sắc ký khí để xác định thành phần khí sau khi cháy và phần cặn rắn được
bằng phương pháp phân tích phổ tán xạ năng lượng EDX.
Bảng 3.21: Kết quả phân tích sản phẩm cháy thuốc hệ MC-2, hệ MK-37
Nguyên tố

ĐVT
Hệ MC-2
Hệ MK-37
TT và hợp chất
K. lượng
Ng. tử
K. lượng Ng. tử
1 O
%
15,48
59,48
28,88
69,50
2 Cr
%
11,42
11,01
11,41
8,45
3 Pb
%
61,03
16,13
4 Ba
%
52,15
15,37
5 K
%
2,99

5,26
0,25
0,24
6 Sb
%
6,66
3,50
2,58
0,82
7 Cl
%
0,32
0,55
0,44
0,47
8 S
%
2,10
4,07
4,29
5,15
9 CO2
mol/kg 0,89423
0,46954
10 NO2
mol/kg 0,00681
0,00353
11 SO2
mol/kg 0,00008
0,01016

12 H2S
mol/kg 0,00025
0,00053
13 O2
mol/kg 0,04276
0,10808
3.5. Ảnh hưởng của độ bền hóa học chất kết dính NC, phụ gia an định
đến đặc trưng năng lượng và tốc độ cháy của thuốc hỏa thuật
3.5.1. Ảnh hưởng của độ bền hóa học chất kết dính NC đến đặc trưng
năng lượng và tốc độ cháy của thuốc hỏa thuật
3.5.1.1. Ảnh hưởng của độ bền hóa học chất kết dính NC đến đặc trưng năng
lượng và tốc độ cháy của thuốc hỏa thuật
Sử dụng tỷ lệ thành phần hệ MC-2 có ký hiệu C20 (bảng 3.15) và hệ
MK-37 có ký hiệu K20 (bảng 3.16) để nghiên cứu.
Bảng 3.22: Đặc trưng năng lượng và xạ thuật của hệ MC-2
Mẫu
Đại lượng
C30
C31
C32
C33
Độ bền NC, ml NOx/g
2,02
2,06
2,12
2,17
Nhiệt lượng cháy, kcal/kg
205,15
205,34
204,78

204,56
Thể tích khí, l/kg
7,56
7,61
7,58
7,62
Nhiệt độ bùng cháy, o C
348,4,
348,6
348,4
348,8
Tốc độ cháy trung bình, mm/s
3,16
3,16
3,16
3,16
0,03
0,03
0,03
0,03


14
g

Bảng 3.23: Đặc trưng năng lượng và xạ thuật của thuốc hệ MK-37
Mẫu
Đại lượng
K30
K31

K32
K33
Độ bền NC, ml NOx/g
2,02
2,06
2,12
2,17
Nhiệt lượng cháy, kcal/kg
244,27
245,19
245,94
246,92
Thể tích khí, l/kg
12,72
12,81
12,67
12,58
Nhiệt độ bùng cháy, o C
422,4
422,6
422,4
422,6
Tốc độ cháy trung bình, mm/s
4,26
4,26
4,26
4,26
0,02
0,03
0,04

0,04
Các kết quả cho thấy độ bền hóa học của NC cũng không làm thay đổi
đặc trưng năng lượng và tốc độ cháy của thuốc hỏa thuật.
3.5.1.2. Ảnh hưởng của hàm ẩm đến tốc độ cháy của thuốc hỏa thuật
Bảng 3.24: Hàm ẩm ảnh hưởng đến tốc độ cháy của hệ MC-2
Mẫu C30
Mẫu C31
Mẫu C32
Mẫu C33
(bảng 3.22)
(bảng 3.22)
(bảng 3.22)
(bảng 3.22)
Chu kỳ
Mẫu
Hàm
u,
Hàm
u,
Hàm
u,
Hàm
u,
ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s
0
0
3,16
0
3,16
0

3,15
0
3,15
2
0,11 3,14 0,12 3,15 0,13 3,14 0,14 3,15
4
0,18 3,09 0,23 3,06 0,27 3,05 0,31 3,04
6
0,37 3,04 0,41 2,98 0,53 2,92 0,65 2,91
8
0,61 2,96 0,68 2,93 0,81 2,85 1,08 2,68
10
0,92 2,94 1,02 2,85 1,17 2,58 1,31
*
12
1,12 2,67 1,27 2,53 1,43
*
1,51
*
Bảng 3.25: Hàm ẩm ảnh hưởng đến tốc độ cháy của hệ MK-37
Chu kỳ
Mẫu K30
Mẫu K31
Mẫu K32
Mẫu K33
Mẫu
(bảng 3.23)
(bảng 3.23)
(bảng 3.23)
(bảng 3.23)

Hàm
u,
Hàm
u,
Hàm
u,
Hàm
ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s
ẩm, % mm/s ẩm, %
0
0
4,27
0
4,26
0
0
4,27
0
2
0,12 4,24 0,14 4,26
2
0,12 4,24 0,14
4
0,21 4,15 0,24 4,11
4
0,21 4,15 0,24
6
0,43 4,03 0,56 3,87
6
0,43 4,03 0,56

8
0,75 3,82 0,89 3,62
8
0,75 3,82 0,89
10
1,04 3,67 1,21 3,28
10
1,04 3,67 1,21
12
1,27 3,23 1,42
*
12
1,27 3,23 1,42
Ghi chú: * mẫu bị tắt giữa chừng


15
Tốc độ cháy, mm/s

Tốc độ cháy, mm/s

g

3,20
3,0
Mẫu C30
Mẫu C31
Mẫu C32
Mẫu C33

2,80
2,60

Hàm ẩm, %

2,40
0

0,5

1

1,5

4,40
3,90
3,40

Mẫu K30
Mẫu K31
Mẫu K32
Mẫu K33

2,90
2,40
0

0,5

Hàm ẩm, %

1

1,5

Hình 3.43: Mối quan hệ của tốc độ Hình 3.44: Mối quan hệ giữa tốc độ
cháy với hàm ẩm của thuốc hỏa cháy với hàm ẩm của thuốc hỏa
thuật hệ MC-2
thuật hệ MK-37
Kết quả nghiên cứu cho thấy độ bền hóa học của NC không làm thay
đổi đặc trưng năng lượng và tốc độ cháy của thuốc hỏa thuật.Tuy nhiên, sau
một thời gian bảo quản, chất lượng thuốc hỏa thuật bị thay đổi rất lớn, đặc
biệt là độ ổn định thời gian cháy chậm, nó phụ thuộc vào độ bền của chất kết
dính nitroxenlulô. Khi độ bền của nitroxenlulo nguyên liệu tăng lên, độ ổn
định thời gian cháy chậm của thuốc hỏa thuật tăng lên rõ rệt. So sánh hai họ
thuốc hỏa thuật có sử dụng chất ôxy hóa KClO4, khi sử dụng hàm lượng
KClO4 càng lớn thì khả năng hút ẩm càng nhiều. Nên khi sử dụng KClO4 vào
họ thuốc hỏa thuật khác cần chú ý đến hàm lượng KClO4 đưa vào các thành
phần thuốc tính cho đủ để cho quá trình cháy xảy ra và nghiên cứu lựa chọn
nitroxenlulô có độ bền hóa học (hàm lượng mgNOx/g) của càng thấp thì khả
năng chống ẩm của môi trường càng tốt.
3.5.2. Ảnh hưởng của phụ gia an định đến đặc trưng năng lượng và độ
bền của thuốc hỏa thuật
3.5.2.1. Ảnh hưởng của phụ gia an định đến đặc trưng năng lượng và tốc độ
cháy của thuốc hỏa thuật
Sử dụng tỷ lệ thành phần thuốc hỏa thuật hệ MC-2 có ký hiệu C30 và
hệ MK-37 có ký hiệu K30 để nghiên cứu ảnh hưởng của phụ gia.
Bảng 3.26: Ảnh hưởng của phụ gia an định đến đặc trưng năng lượng và tốc độ
cháy của thuốc hỏa thuật hệ MC-2
Mẫu
Đại lượng

C30
C34
C35
C36
C37
Phụ gia amin, % (C.N)
0
0,25
0,5
0,75
1,0
Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 205,15 206,34 206,82 207,15 207,75
Thể tích khí, l/kg
7,56
7,61
7,58
7,62
7,62
Nhiệt độ bùng cháy, o C
352,4
351,2
351
351
350,6
Tốc độ cháy trung bình, 3,17  3,17  3,19  3,22  3,28 
mm/s
0,03
0,01
0,01
0,01

0,01


16
g

Bảng 3.27: Ảnh hưởng của phụ gia an định đến đặc trưng năng lượng và tốc độ
cháy của thuốc hỏa thuật hệ MK-37
Mẫu
Đại lượng
K30
K34
K35
K36
K37
Phụ gia amin, % (C.N)
0
0,25
0,5
0,75
1,0
Nhiệt lượng cháy, kcal/kg 243,27 246,78 247,29 248,97 249,76
Thể tích khí, l/kg
13,12
13,21
13,47
13,58
13,96
Nhiệt độ bùng cháy, o C
422,4

422,4
422,4
422
422
Tốc độ cháy trung bình, 4,26  4,27  4,29  4,33  4,38 
mm/s
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
Kết quả cho thấy, khi tăng hàm lượng phụ gia sẽ làm tăng tốc độ cháy
của thuốc hỏa thuật. Điều này phù hợp với các kết quả đo đặc trưng năng
lượng. Do thuốc hỏa thuật có cân bằng ôxy dương lớn, do đó khi bổ sung
phụ gia, quá trình cháy triệt để hơn. Bản thân phụ gia là một hợp chất hữu cơ
nên nó cũng tham gia vào quá trình cháy như một chất cháy, do đó làm tăng
nhiệt lượng cháy và tăng sản phẩm khí sinh ra khi cháy, làm cho mẫu thuốc
dễ bắt cháy, khả năng duy trì quá trình cháy được đảm bảo hơn. Như vậy,
khả năng bắt cháy và duy trì cháy của các mẫu thuốc bổ sung phụ gia sẽ tốt
hơn mẫu thuốc không có phụ gia.
Với các mẫu thuốc C37 và K37 có tốc độ cháy lớn hơn so với yêu cầu thuật
đã đặt ra do đó sẽ không tiến hành chạy thử nghiệm môi trường để đánh giá.
3.5.2.2. Ảnh hưởng của phụ gia an định đến tốc độ cháy của thuốc hỏa thuật
sau khi thử nghiệm ẩm.
Bảng 3.28: Ảnh hưởng của phụ gia an định đến tốc độ cháy của thuốc hỏa
thuật hệ MC-2 sau khi thử nghiệm ẩm
Chu kỳ
Mẫu C30
Mẫu C33
Mẫu C34

Mẫu C35
Mẫu
(bảng 3.26)
(bảng 3.26)
(bảng 3.26)
(bảng 3.26)
Hàm
u,
Hàm
u,
Hàm
u,
Hàm
u,
ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s
0
0
3,16
0
3,17
0
3,19
0
3,22
2
0,11 3,14 0,12 3,17 0,11 3,18 0,12 3,21
4
0,18 3,09 0,17 3,13 0,16 3,15 0,15 3,16
6
0,37 3,04 0,35 3,09 0,34 3,10 0,34 3,13

8
0,61 2,96 0,43 3,01 0,40 3,08 0,38 3,05
10
0,92 2,94 0,71 2,93 0,57 2,95 0,51 2,96
12
1,12 2,67 0,97 2,78 0,92 2,84 0,85 2,91
Bảng 3.29: Ảnh hưởng của phụ gia an định đến tốc độ cháy của hệ MC-2 sau
khi thử nghiệm ẩm


17
g

Tốc độ cháy, mm/s

0
2
4
6
8
10
12

Mẫu K30
Mẫu K34
Mẫu K35
Mẫu K36
(bảng 3.27)
(bảng 3.27)
(bảng 3.27)

(bảng 3.27)
Hàm
u,
Hàm
u,
Hàm
u,
Hàm
u,
ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s ẩm, % mm/s
0
4,27
0
4,27
0
4,29
0
4,33
0,12 4,24 0,11 4,26 0,12 4,23 0,12 4,27
0,21 4,15 0,20 4,17 0,18 4,20 0,17 4,23
0,43 4,03 0,38 4,07 0,36 4,09 0,34 4,12
0,75 3,82 0,64 3,95 0,61 3,98 0,53 4,01
1,04 3,67 0,76 3,82 0,75 3,87 0,71 3,92
1,27 3,23 1,17 3,51 1,08 3,67 0,98 3,72

3,30

Mẫu C30
C30
Mẫu

Mẫu
Mẫu C33
C34
Mẫu
Mẫu C34
C35
Mẫu
Mẫu C35
C36

3,10
2,90
2,70

Hàm ẩm, %

2,50
0

0,5

1

1,5

Hình 3.45: Ảnh hưởng của chất phụ gia
an định đến tốc độ cháy của hệ MC-2 sau
khi thử nghiệm ẩm

Tốc độ cháy, mm/s

Chu kỳ
Mẫu

4,5
4
3,5

Mẫu K30
Mẫu K34
Mẫu K35
Mẫu K36

3

Hàm ẩm, %

2,5
0

0,5

1

1,5

Hình 3.46: Ảnh hưởng của chất phụ
gia an định đến tốc độ cháy của hệ
MK-37 sau khi thử nghiệm ẩm

Các kết quả nghiên cứu cho thấy, sau một thời gian bảo quản, chất
lượng thuốc hỏa thuật bị thay đổi rất lớn, đặc biệt là độ ổn định của tốc độ
cháy, nó phụ thuộc vào chất kết dính nitroxenlulô nguyên liệu và do đó khi
đưa chất phụ gia diphenyl amin từ (0,5  0,75) % vào thì độ ổn định tốc độ
cháy của thuốc hỏa thuật tăng lên rõ rệt. Tuy nhiên kết quả nghiên cứu mở
ra một hướng cho phép nâng cao chất lượng thuốc hỏa thuật cháy chậm nói
chung.
3.6. Nghiên cứu ứng dụng kết quả nghiên cứu vào chế tạo thuốc hỏa thuật
Bảng 3.30: Tỷ lệ thành phần của thuốc hoả thuật
Thành phần%
Tên mẫu
Phụ gia
KClO4 BaCrO4 PbCrO4
Sb2S3
NC
Thuốc MC-2
5
80
15
1,5
0,5
Thuốc MK-37
11
78
11
1,5
0,5
Sản phẩm thuốc hỏa thuật sau khi chế tạo được kiểm tra nhiệt lượng
cháy, thể tích khí sau khi cháy, nhiệt độ bùng cháy và thời gian cháy.

18
g

3,5
3,0

Độ ẩm
Độ
ẩm60
60%%
Độ ẩm
Độ
ẩm70
70%%
Độ ẩm
Độ
ẩm 80
80%%
Độ
ẩm90
90%%
Độ ẩm

2,5
2,0
25

40

Nhiệt độ, oC
55

70

Hình 3.48: Ảnh hưởng của nhiệt độ và
độ
độ ẩm
ẩm đến
tới tốc
tốc độ
độ cháy
cháy của
của thuốc
thuốc hỏa
hỏa
thuật hệ MC-2

Tốc độ cháy, mm/s

Tốc độ cháy, mm/s

Bảng 3.31: Kết quả đặc trưng năng lượng và xạ thuật thuốc hệ MC2, hệ MK-37
T Tên thuốc Nhiệt lượng Thể tích khí Nhiệt độ Mật độ
Tốc độ
T hỏa thuật
cháy,
sinh ra sau khi bùng
rắc,
cháy trung

kcal/kg
cháy, l/kg
cháy, oC g/cm3 bình, mm/s
1 MC-2
206,7
7,6
351
1,656 3,19 0,01
2 MK-37
247,3
12,9
422
1,205 4,29  0,01
3.6.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm đến tốc độ cháy của
thuốc hỏa thuật
Bảng 3.32: Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm tới tốc độ cháy của hệ MC-2
Nhiệt
Tốc độ cháy, mm/s
độ, o C
Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 % Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 %
25
3,19  0,01
3,18  0,01
3,15  0,02
3,10  0,05
40
3,21  0,01
3,20  0,01
3,13  0,03
3,06  0,05

55
3,23  0,01
3,11  0,04
2,98  0,05
3,25  0,01
70
3,28  0,01
3,26  0,01
3,08  0,05
2,95  0,05
Bảng 3.33: Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm đến tốc độ cháy của hệ MK-37
Nhiệt
Tốc độ cháy, mm/s
độ, o C
Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 %
Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 %
25
4,29  0,01
4,27  0,01
4,25  0,03
4,21  0,10
40
4,29

0,01
4,22

0,05
4,18  0,12
4,32  0,01

55
4,35  0,01
4,33  0,01
4,18 0,08
4,13  0,15
70
4,39  0,01
4,14  0,10
3,92  0,18
4,41  0,01
5,0
4,0

Độ ẩm
Độ
ẩm6060%%
Độ ẩm
Độ
ẩm70
70%%
Độ
ẩm 80
80%%
Độ ẩm
Độ
ẩm90
90%%
Độ ẩm

3,0

2,0
25

40

Nhiệt độ,oC
55

70

Hình 3.49: Ảnh hưởng của nhiệt độ và
độ
độ ẩm
ẩm đến
tới tốc
tốc độ
độ cháy
cháy của
của thuốc
thuốc hỏa
hỏa
thuật hệ MK-37

Kết quả cho thấy khi nhiệt độ tăng và ở độ ẩm nhỏ hơn 70 % thì tốc
độ cháy tăng. Khi tăng nhiệt độ và ở độ ẩm lớn hơn 70 % thì tốc độ cháy giảm.
Ở cùng một nhiệt độ độ ẩm tăng thì tốc độ cháy của thuốc hỏa thuật giảm do


19
g

3,50

Tốc độ cháy, mm/s

Tốc độ cháy, mm/s

tiêu hao năng lượng cung cấp cho quá trình cháy phải đuổi hàm lượng hơi
ẩm ra khỏi thuốc hỏa thuật.
3.6.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian lưu mẫu đến tốc độ cháy của
thuốc hỏa thuật
* Tại nhiệt độ 40 oC với các độ ẩm khác nhau
Bảng 3.34: Thời gian lưu mẫu đến tốc độ cháy của hệ MC-2
Thời gian,
Tốc độ cháy, mm/s
giờ
Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 % Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 %
0
3,21  0,01
3,21  0,01
3,21  0,01
3,21  0,01
7
3,25  0,01
3,23  0,01
3,20  0,01
3,14  0,01
14
3,25  0,01
3,23  0,01

3,15  0,01
3,07  0,05
21
3,26  0,01
3,24  0,01
3,11  0,01
2,97  0,07
28
3,26  0,01
3,24  0,01
3,06  0,02
2,85  0,1
35
3,27  0,01
3,24  0,01
2,93  0,03
2,74  0,2
42
3,27  0,01
3,25  0,02
2,82  0,04
2,62  0,3
Bảng 3.35 Thời gian lưu mẫu đến tốc độ cháy của hệ MK-37
Thời gian,
Tốc độ cháy, mm/s
giờ
Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 % Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 %
0
4,29  0,01
4,29  0,01

4,29  0,01
4,29  0,01
7
4,32  0,01
4,30  0,01
4,28  0,01
4,15  0,03
14
4,33  0,01
4,30  0,01
4,25  0,01
4,01  0,05
21
4,33  0,01
4,30  0,01
4,22  0,02
3,87  0,07
28
4,33  0,01
4,31  0,01
4,13  0,03
3,74  0,10
35
4,33  0,01
4,31  0,02
3,95  0,05
3,51  0,20
42
4,33  0,01
4,31  0,03

3,79  0,06
3,23  0,30
3,25
3,0
Độ ẩm 60
Độ
60%
%
Độ ẩm 70
Độ
70%
%
Độ ẩm 80
Độ
80%
%
Độ ẩm 90
Độ
90%
%

2,75
2,50
2,25

4,50
4,0
3,50

Độ ẩm

ẩm 60
Độ
60 %
%
Độ ẩm
ẩm 70
Độ
70 %
%
Độ ẩm
ẩm 80
Độ
80 %
%
Độ ẩm
ẩm 90
Độ
90 %
%

3,0
2,50

Thời gian, h

Time, h
2,0

2,0
0

7

14

21

28

35

42

Hình 3.50: Ảnh hưởng của thời gian lưu
mẫu tại nhiệt độ 40 oC đến tốc độ cháy của
thuốc hệ MC-2 với các độ ẩm khác nhau

0

7

14

21

28

35

42

Hình 3.51: Ảnh hưởng của thời gian
lưu mẫu tại nhiệt độ 40 oC đến tốc độ
cháy của thuốc hệ MK-37 với các độ
ẩm khác nhau

Kết quả cho thấy tại nhiệt độ 40 oC thời gian lưu mẫu tăng thì tốc độ


20
g

cháy của thuốc hỏa thuật giảm. Vì độ ẩm tăng lên làm cho các màng bao bọc
của NC không còn tác dụng, các chất ôxy hóa trong hệ thuốc hỏa thuật dễ
nhiệm ẩm hơn.
* Tại nhiệt độ 55 oC với các độ ẩm khác nhau
Bảng 3.36: Thời gian lưu mẫu đến tốc độ cháy của hệ MC-2
Thời gian,
Tốc độ cháy, mm/s
giờ
Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 % Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 %
0
3,19  0,01 3,19  0,01 3,19  0,01
3,19  0,01
7
3,25  0,01 3,23  0,01 3,20  0,01
3,08  0,01
14
3,25  0,01 3,23  0,01 3,13  0,01
2,94  0,03

3,26

0,01
3,24

0,01
3,08

0,01
2,82  0,05
21
28

3,26  0,01
3,27  0,01

3,24  0,01
3,25  0,01

2,96  0,02
2,82  0,03

2,71  0,07
2,59  0,10

4,33  0,01
4,33  0,01

4,30  0,01
4,31  0,02

3,94  0,04
3,86  0,07

3,75  0,07
3,62  0,10

4,33  0,01

4,31  0,03

3,57  0,10

3,05  0,20

35
3,27  0,01 3,25  0,02 2,71  0,05
2,42  0,20
42
Bảng 3.37: Thời gian lưu mẫu đến tốc độ cháy của hệ MK-37
Thời gian,
Tốc độ cháy, mm/s
giờ
Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 % Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 %
0
4,29  0,01 4,29  0,01 4,29  0,01
4,29  0,01
7
4,35  0,01 4,33  0,01 4,27  0,01
4,13  0,01

14
4,32  0,01 4,30  0,01 4,18  0,01
4,02  0,03
4,33

0,01
4,30

0,01
4,03

0,01
3,91  0,05
21
28

3,50

Tốc độ cháy, mm/s

Tốc độ cháy, mm/s

35
42

3,0
2,50

Độẩm
ẩm60

60%
%
Độ
Độ
Độẩm
ẩm70
70%
%
Độ
Độẩm
ẩm80
80%
%
Độ
Độẩm
ẩm90
90%
%

2,0
1,50

Thời gian, h

1,0

5,0
4,0
Độ ẩm
ẩm 60

60 %
%
Độ
Độ ẩm
ẩm 70
70 %
%
Độ
Độ ẩm 80 %
Độ ẩm 90 %

3,0

2,0

Thời gian, h

1,0
0

0

7

14

21

28

35

42

Hình 3.52: Ảnh hưởng của thời gian lưu
mẫu tại nhiệt độ 55 oC đến tốc độ cháy
của thuốc hệ MC-2 với các độ ẩm khác
nhau

7

14

21

28

35

42

Hình 3.53: Ảnh hưởng của thời gian lưu
mẫu tại nhiệt độ 55 oC đến tốc độ cháy
của thuốc hệ MK-37 với các độ ẩm khác
nhau

* Tại nhiệt độ 70 oC với các độ ẩm khác nhau


21

g

Bảng 3.38: Thời gian lưu mẫu đến tốc độ cháy của hệ MC-2
Thời gian,
Tốc độ cháy, mm/s
giờ
Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 % Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 %
0
3,19  0,01 3,19  0,01
3,19  0,01
3,19  0,01
7
3,28  0,01 3,26  0,01
3,11  0,01
2,95  0,01
14
3,28  0,01 3,26  0,01
3,03  0,01
3,11  0,03
3,29  0,01 3,27  0,01
2,92  0,08
2,96  0,08
21
3,29  0,01
3,30  0,01

28

3,27  0,02
3,28  0,04

2,81  0,10
2,73  0,14

2,87  0,10
2,74  0,30

35
3,30  0,01 3,28  0,05
2,51  0,20
2,32  0,40
42
Bảng 3.39: Thời gian lưu mẫu đến tốc độ cháy của hệ MK-37
Thời gian,
Tốc độ cháy, mm/s
giờ
Độ ẩm 60 % Độ ẩm 70 %
Độ ẩm 80 % Độ ẩm 90 %
0
4,29  0,01
4,29  0,01
4,29  0,01
4,29  0,01
7
4,41  0,01
4,39  0,01
4,23  0,01
3,92  0,08
14
4,32  0,01

4,30  0,01
4,12  0,01
3,78  0,20
4,33  0,01
4,30  0,02
4,01  0,01
3,61  0,30
21
28

4,30  0,05
4,31  0,06

4,33  0,01

4,31  0,08

3,50

Tốc độ cháy, mm/s

Tốc độ cháy, mm/s

35
42

4,33  0,01
4,33  0,01

3,0

Độẩm
ẩm60
60%%
Độ
Độẩm
ẩm70
70%%
Độ
Độẩm
ẩm80
80%%
Độ
Độ
Độẩm
ẩm90
90%%

2,50
2,0
1,50

3,84  0,10
3,63  0,20

3,37  0,40
3,04  0,60

3,24  0,40

2,85  0,80

5,0
4,0
Độ ẩm
ẩm 60
60 %
%
Độ
Độ ẩm
ẩm 70
70 %
%
Độ
Độ ẩm
ẩm 80
80 %
%
Độ
Độ ẩm
ẩm 90
90 %
%
Độ

3,0
2,0

Thời gian, h

Thời gian, h

1,0

1,0
0

7

14

21

28

35

42

Hình 3.54: Ảnh hưởng của thời gian lưu
mẫu tại nhiệt độ 70 oC đến tốc độ cháy của
thuốc hỏa thuật hệ MC-2 với các độ ẩm
khác nhau

0

7

14

21

28

35

42

Hình 3.55: Ảnh hưởng của thời gian lưu
mẫu tại nhiệt độ 70 oC đến tốc độ cháy
của thuốc hỏa thuật hệ MK-37 với các
độ ẩm khác nhau

Kết quả cho thấy thời gian lưu mẫu tăng thì tốc độ cháy của thuốc
hỏa thuật giảm. Nghĩa là độ ẩm tăng lên làm cho các chất ôxy hóa trong hệ
thuốc hỏa thuật dễ bị nhiệm ẩm hơn.
3.6.3. Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến thời hạn sử dụng của thuốc hỏa thuật