Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia, xúc tác cháy đến quy luật tốc độ cháy của thuốc phóng keo ballistic trên nền NCNG DG và NC NG DINA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ QUỐC PHÒNG

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ

LÊ DUY BÌNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ PHỤ GIA, XÚC TÁC CHÁY
ĐẾN QUY LUẬT TỐC ĐỘ CHÁY CỦA THUỐC PHÓNG KEO
BALLISTIC TRÊN NỀN NC-NG-DG VÀ NC-NG-DINA

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ QUỐC PHÒNG

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ

LÊ DUY BÌNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ PHỤ GIA, XÚC TÁC CHÁY
ĐẾN QUY LUẬT TỐC ĐỘ CHÁY CỦA THUỐC PHÓNG KEO
BALLISTIC TRÊN NỀN NC-NG-DG VÀ NC-NG-DINA

Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
Mã số: 9 52 03 01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS Phạm Văn Toại
2. GS. TS Nguyễn Việt Bắc

Hà Nội – 2018


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nghiên cứu trình bày trong Luận án là hoàn toàn trung thực và
chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác, các dữ liệu tham
khảo được trích dẫn đầy đủ.
Hà Nội, ngày 12 tháng 9 năm 2018
Nghiên cứu sinh

Lê Duy Bình


ii

LỜI CẢM ƠN
Luận án này được thực hiện và hoàn thành tại Viện Thuốc phóng
Thuốc nổ/Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng và Viện Hóa học – Vật
liệu/Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng.
Nghiên cứu sinh xin được chân thành cám ơn TS Phạm Văn Toại và
GS.TS Nguyễn Việt Bắc đã trực tiếp hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi,

giúp đỡ nghiên cứu sinh trong suốt quá trình thực hiện Luận án.
Nghiên cứu sinh tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy, Cô giáo trong và
ngoài Quân đội, đặc biệt là các Thầy giáo của Viện Khoa học và Công nghệ Quân
sự đã nhiệt tình giảng dạy, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu.
Trân trọng cảm ơn các lãnh đạo, chỉ huy Viện Khoa học và Công nghệ
quân sự, Phòng Đào tạo/Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Viện Hóa học
– Vật liệu, Viện Thuốc phóng Thuốc nổ, các Nhà khoa học, bạn bè đồng
nghiệp và gia đình đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả hoàn thành bản Luận án này.
Hà Nội, ngày 12 tháng 9 năm 2018
Nghiên cứu sinh
Lê Duy Bình


iii

MỤC LỤC
Trang
Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt
vi
Danh mục các bảng
viii
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
xi
01
MỞ ĐẦU
05
Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1. Cơ chế cháy của thuốc phóng keo ballistic
05
1.1.1. Vùng nung nóng - vùng phản ứng ở pha rắn (pha K)

06
1.1.2. Vùng hỗn hợp khói khí và vùng tối
09
1.1.3 Vùng các phản ứng trong ngọn lửa (ngọn lửa thứ cấp)
10
1.1.4 Vùng quyết định sự cháy của thuốc phóng
11
1.2. Sự phân hủy nhiệt của các cấu tử thành phần thuốc phóng keo ballistic 15
1.2.1. Nitro xenlulo (NC)
15
1.2.2. Nitro glyxerin (NG)
16
1.2.3. Dietylen glycol dinitrat (DG)
16
1.2.4. Dietanol nitroamin dinitrat (DINA)
17
1.2.5. Dinitro toluen (DNT)
17
1.3. Ảnh hưởng của thành phần thuốc phóng đến tốc độ cháy
19
1.4. Vai trò và tác dụng của xúc tác đến sự cháy của thuốc phóng keo ballistic 21
1.4.1. Sự lan truyền nhiệt của xúc tác cháy
21
1.4.2. Sự hội tụ các hạt xúc tác cháy
23
1.4.3. Ảnh hưởng của xúc tác cháy đến các phản ứng cháy
24
1.5. Sự phụ thuộc của tốc độ cháy theo áp suất vào các phụ gia, xúc tác cháy 28
1.6. Kết luận chương 1
31

34
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
34
2.2. Thiết bị, máy móc và nguyên liệu, hóa chất
34
2.2.1. Thiết bị, máy móc chính
34
2.2.2. Nguyên liệu, hóa chất chính
35
2.3. Phương pháp nghiên cứu, thực nghiệm
36
2.3.1. Phương pháp tính toán thiết kế đơn thành phần
36


iv

2.3.2. Phương pháp tạo mẫu
2.3.3. Phương pháp đo tốc độ cháy
2.3.4. Phương pháp đo đạc, kiểm tra bề mặt dập cháy
2.3.5. Phương pháp xác định các đặc trưng hóa lý của thuốc phóng
2.3.6. Phương pháp xác định các thông số thuật phóng
2.4. Tính toán, xử lý số liệu
2.4.1. Xây dựng phương trình quy luật tốc độ cháy và biểu diễn đồ
thị về mối quan hệ giữa tốc độ cháy U theo áp suất P
2.4.2. Xác lập các mối quan hệ tương quan khác trên đồ thị
2.4.3. Xử lý số liệu, sai số
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia, xúc tác cháy đến quy

luật cháy của thuốc phóng keo ballistic trên nền NC-NG-DG
3.1.1. Quy luật tốc độ cháy của thuốc phóng trên nền NC-NG-DG
với sự thay đổi hàm lượng của các cấu tử thành phần trong
cùng mẫu nền
3.1.2. Ảnh hưởng của phụ gia CaCO3
3.1.3. Ảnh hưởng của một số xúc tác cháy đơn
3.1.4. Ảnh hưởng của một số xúc tác cháy hỗn hợp
3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia, xúc tác cháy đến quy luật
tốc độ cháy của thuốc phóng keo ballistic trên nền NC-NG-DINA
3.2.1. Quy luật tốc độ cháy của mẫu nền
3.2.2. Ảnh hưởng của các phụ gia CaCO3, Ckt và hỗn hợp giữa chúng
3.2.3. Ảnh hưởng của xúc tác cháy trên cơ sở PbO và Ckt
3.2.4. Ảnh hưởng của một số xúc tác cháy đơn
3.2.5. Ảnh hưởng của một số xúc tác cháy hỗn hợp
3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia, xúc tác cháy đến sự thay
đổi bề mặt cháy và thành phần sản phẩm cháy của thuốc phóng keo
ballistic trên nền NC-NG-DG theo áp suất
3.3.1. Ảnh hưởng của phụ gia, xúc tác cháy đến bề mặt cháy của
thuốc phóng tại các áp suất khác nhau
3.3.2. Ảnh hưởng của phụ gia, xúc tác cháy đến thành phần sản
phẩm cháy của thuốc phóng tại các áp suất khác nhau

39
44
46
46
47
47
47
47

48
50
50

50
59
62
68
80
80
81
89
97
100
103

103
107


v

3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia, xúc tác cháy đến sự thay
đổi bề mặt cháy và thành phần sản phẩm cháy của thuốc phóng keo
ballistic trên nền NC-NG-DINA theo áp suất
3.4.1. Ảnh hưởng của phụ gia, xúc tác cháy đến bề mặt cháy của
thuốc phóng tại các áp suất khác nhau
3.4.2. Ảnh hưởng của phụ gia, xúc tác cháy đến thành phần sản
phẩm cháy của thuốc phóng tại các áp suất khác nhau
3.5. Ứng dụng cho thiết kế đơn thành phần thuốc phóng TPHT-5K cho

đạn chống tăng chống giáp phản ứng nổ ĐCT-7 và đề xuất lựa chọn
xúc tác cháy triển vọng cho thuốc phóng NDSI-2K cho đạn chống
tăng PG-9
3.5.1. Ứng dụng cho thiết kế đơn thành phần thuốc phóng TPHT-5K
3.5.2. Đề xuất lựa chọn xúc tác cháy triển vọng cho thuốc phóng
NDSI-2K
KẾT LUẬN
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ
TÀI LIỆU THAM KHẢO

110

111
114

118

118
123
126
128
130


vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
B1
CaCO3
Ckt

CoO
Co3O4(nano)
Co3O4(≤10µm)
Cp
Cu-Xal
Cu-Pb-Pht
E
Ek
K
Lg
Ls
NDSI-2K
p
PbO
Pb-Xal
Qk
qu
Qv
R
Sp
To
Tp
Ts
TPHT-5K
u1
u(p)
U(p)

-

Hệ số tốc độ cháy [mm/s.at]
Canxicacbonat
Cacbon kỹ thuật (sử dụng mác N220)
Coban (II) oxit
Coban (II, III) oxit, có kích hạt dạng nano
Coban (II, III) oxit, có kích hạt nhỏ hơn 10 µm
nhiệt dung riêng của pha K [J/g.K)
Đồng xalixilat
Đồng chì phtalat
Năng lượng hoạt hóa, [kcal/mol]
Năng lượng hoạt hóa ở pha K, [kcal/mol]
Hằng số tốc độ phân hủy nhiệt, [s-1]
Khoảng cách của vùng các phản ứng khí, [mm]
Khoảng cách của vùng hơi - khói - khí, [mm]
Thuốc phóng trên cơ sở mẫu nền NC-NG-DINA
Áp suất, [at], [MPa], [kG/cm2]
Chì (II) oxit
Chì xalixilat
Nhiệt lượng tỏa ra trong pha K, [kcal/kg], [kJ/kg]
Nhiệt lượng bức xạ đến pha K, [kcal/kg], [kJ/kg]
Nhiệt lượng cháy của thuốc phóng, [kcal/kg], [kJ/kg]
Hằng số khí lý tưởng, [Jmol-1K-1]
Spinen
Nhiệt độ cháy ban đầu của thuốc phóng, [K]
Nhiệt độ trên bề mặt cháy của thuốc phóng, [K]
Nhiệt độ trên vùng hỗn hợp hơi - khói - khí, [K]
Thuốc phóng trên cơ sở mẫu nền NC-NG-DG
Hệ số tốc độ cháy
Hàm phụ thuộc của tốc độ cháy theo áp suất
Tốc độ cháy tại áp suất P, [mm/s]

vii

U(op)
Z(p)
∆H

-

Tốc độ cháy của mẫu nền tại áp suất P, [mm/s]
Hiệu quả xúc tác cháy tại áp suất P
Entanpy của phản ứng, [kcal/mol], [kJ/mol]

i

-

Đặc trưng nhiệt hóa của chất hóa học i, [kcal/kg  %]

λ

-

Hệ số truyền nhiệt, [W/m.K]

ν
ρ

-

Hệ số mũ áp suất, [mm/s.at]
Mật độ của pha K, [g/cm3]

BTP
DBP

-

Bán thành phẩm
Dibutyl phtalat

DEP
DG

-

Dietyl phtalat
Dietylen glycol dinitrat

DINA
DNDEG

-

Dietanol nitroamin dinitrat
Dinitro dietylen glycol

DNEG
DNT

-

Dinitro etylen glycol
Dinitro toluen

DPA

-

Diphenyl amin

NC
NC-NG-DG

-

Nitro xenlulo
Nitro xenlulo - nitro glyxerin - dietylen glycol dinitrat

NC-NG-DINA NG
-

Nitro xenlulo - nitro glyxerin - dietanol nitroamin dinitrat
Nitro glyxerin

NGL
NIBGTN

-

Nitro glycol
Nitro isobutyl glyxerin trinitrat

NM

-

Nitromas là bán thành phẩm sau trộn, nấu thuốc phóng


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1.
Bảng 1.2.
Bảng 2.1.
Bảng 2.2.
Bảng 2.3.

Bảng 3.1.
Bảng 3.2.
Bảng 3.3.
Bảng 3.4.
Bảng 3.5.
Bảng 3.6.
Bảng 3.7.

Bảng 3.8.

Bảng 3.9.
Bảng 3.10.
Bảng 3.11.
Bảng 3.12.
Bảng 3.13.
Bảng 3.14.

Trang
Tốc độ cháy của hệ 3 cấu tử theo hàm lượng DNT (4 MPa) 20
Ảnh hưởng của xúc tác cháy đến hệ số mũ ν [63]
31
Đơn thành phần mẫu nền NC-NG-DG và NC-NG-DINA
37
Hàm lượng phụ gia, xúc tác cháy cho các mẫu thuốc phóng 38
trên nền NC-NG-DG và NC-NG-DINA
Kết quả tính toán nhiệt lượng cháy của các mẫu thuốc 39
phóng trên nền NC-NG-DG và NC-NG-DINA có và không
có phụ gia, xúc tác cháy
Thành phần, hàm lượng của 02 đơn mẫu trên nền NC-NG-DG 50
Tốc độ cháy của các mẫu nền tại áp suất khác nhau
50
Các thông số quy luật tốc độ cháy theo các đơn thành phần 51
khác nhau đối với mẫu thuốc phóng trên nền NC-NG-DG
Tốc độ cháy tại các áp suất khác nhau của đơn số 1 và đơn 52
số 2 khi có thêm 0,55 % CaCO3
Các thông số quy luật tốc độ cháy của các mẫu đơn số 1 và 53
đơn số 2 khi có thêm 0,55 % CaCO3
Tốc độ cháy của các mẫu nền + 1,9 % PbO + 0,5 % CoO + 53
0,55 % CaCO3 tại các áp suất khác nhau
Các thông số quy luật tốc độ cháy của các mẫu trên nền đơn 55

số 1 và số 2 khi được bổ sung thêm 1,9 % PbO + 0,5 %
CoO + 0,55 % CaCO3
Ảnh hưởng của hàm lượng Ckt đến tốc độ cháy (ở 70 at) đối 56
với mẫu thuốc phóng trên nền NC-NG-DG
Ảnh hưởng của hàm lượng DNT đến tốc độ cháy (70 at) của 57
thuốc phóng trên nền NC-NG-DG
Ảnh hưởng của hàm lượng CaCO3 đến tốc độ cháy tại các 59
áp suất khác nhau
Các thông số quy luật tốc độ cháy theo hàm lượng CaCO3
61
Ảnh hưởng của hàm lượng CoO đến tốc độ cháy
62
Các thông số quy luật tốc độ cháy theo hàm lượng CoO
63
Ảnh hưởng của một số phụ gia, xúc tác đơn kết hợp với 65
0,55 % CaCO3 đến tốc độ cháy


ix

Bảng 3.15. Các thông số quy luật tốc độ cháy theo một số phụ gia, xúc
tác đơn kết hợp với 0,55 % CaCO3
Bảng 3.16. Ảnh hưởng của hàm lượng CoO kết hợp với 1,7 % PbO
đến tốc độ cháy
Bảng 3.17. Các thông số quy luật tốc độ cháy theo hàm lượng CoO
kết hợp với 1,7 % PbO
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của hàm lượng CaCO3 kết hợp với 1,9 % PbO
và 0,5 % CoO đến tốc độ cháy
Bảng 3.19. Các thông số quy luật tốc độ cháy theo hàm lượng của
CaCO3 khi kết hợp với 1,9 % PbO + 0,5 % CoO

Bảng 3.20. Ảnh hưởng của hàm lượng PbO kết hợp với 0,5 % CoO và
0,5 % CaCO3 đến tốc độ cháy
Bảng 3.21. Các thông số quy luật tốc độ cháy theo hàm lượng PbO kết
hợp với 0,5 % CoO và 0,5 % CaCO3
Bảng 3.22. Ảnh hưởng của PbO kết hợp với một số phụ gia, xúc tác
cháy khác đến tốc độ cháy
Bảng 3.23. Các thông số quy luật tốc độ cháy theo hỗn hợp của PbO
kết hợp với một số phụ gia, xúc tác khác
Bảng 3.24. Đơn thành phần thuốc phóng trên nền NC-NG-DINA
Bảng 3.25. Tốc độ cháy của thuốc phóng nền NC-NG-DINA
Bảng 3.26. Ảnh hưởng của hàm lượng CaCO3 đến tốc độ cháy
Bảng 3.27. Các thông số quy luật tốc độ cháy theo hàm lượng của CaCO3
Bảng 3.28. Ảnh hưởng của hàm lượng Ckt đến tốc độ cháy
Bảng 3.29. Các thông số quy luật tốc độ cháy theo hàm lượng Ckt
Bảng 3.30. Ảnh hưởng của hàm lượng Ckt kết hợp với 1,7 % CaCO3
đến tốc độ cháy
Bảng 3.31. Các thông số quy luật tốc độ cháy theo hàm lượng Ckt kết
hợp với 1,7 % CaCO3
Bảng 3.32. Ảnh hưởng của hàm lượng PbO kết hợp với 0,2 % Ckt và
1,7 % CaCO3 đến tốc độ cháy
Bảng 3.33. Các thông số quy luật tốc độ cháy theo hàm lượng PbO kết
hợp với 0,2 % Ckt và 1,7 % CaCO3

67
68
69
70
72
74
75

77
78
80
80
81
82
84
85
86
87
89
91


x

Bảng 3.34. Ảnh hưởng của hàm lượng Ckt kết hợp với 0,8 % PbO và
1,7 % CaCO3 đến tốc độ cháy
Bảng 3.35. Các thông số quy luật tốc độ cháy theo hàm lượng Ckt kết
hợp với 0,8 % PbO + 1,7 % CaCO3
Bảng 3.36. Ảnh hưởng của kích thước hạt xúc tác cháy PbO đến tốc độ
cháy tại áp suất 100 at
Bảng 3.37. Ảnh hưởng của một số xúc tác cháy đơn kết hợp với 1,7 %
CaCO3 đến tốc độ cháy
Bảng 3.38. Các thông số quy luật tốc độ cháy theo hàm lượng của xúc
tác cháy Pb-Xal kết hợp với 1,7 % CaCO3
Bảng 3.39. Ảnh hưởng của một số hỗn hợp xúc tác cháy khác kết hợp
với 1,7 % CaCO3 đến tốc độ cháy
Bảng 3.40. Các thông số quy luật tốc độ cháy theo hỗn hợp các xúc tác
khác nhau khi kết hợp với 1,7 % CaCO3

Bảng 3.41. Thành phần sản phẩm cháy (theo nguyên tố) trên bề mặt
cháy của thuốc phóng không phụ gia, xúc tác cháy
Bảng 3.42. Thành phần sản phẩm cháy (theo nguyên tố) trên bề mặt
cháy của thuốc phóng có chứa 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO
+ 1,8 % PbO
Bảng 3.43. Thành phần sản phẩm cháy (theo nguyên tố) trên bề mặt
cháy của thuốc phóng không chứa phụ gia, xúc tác cháy
Bảng 3.44. Thành phần sản phẩm cháy (theo nguyên tố) trên bề mặt
cháy của thuốc phóng có chứa 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt +
0,8 % PbO
Bảng 3.45. Đơn thành phần phối liệu thuốc phóng TPHT-5K
Bảng 3.46. Kết quả phân tích các chỉ tiêu hóa lý của thỏi thuốc phóng
TPHT-5K
Bảng 3.47. Kết quả đo đạc các chỉ tiêu thuật phóng của thỏi thuốc
phóng TPHT-5K trong động cơ đạn chống tăng chống giáp
phản ứng nổ ĐCT-7
Bảng 3.48. Tốc độ cháy của thuốc phóng TPHT-5K chế thử với tỷ lệ
phụ gia, xúc tác cháy phối liệu và tỷ lệ phụ gia, xúc tác
cháy thực nghiệm

92
94
96
97
99
100
101
108
109

114
116

118
119
119

120


xi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1.
Hình 1.2.
Hình 1.3.

Hình 1.4.
Hình 1.5.
Hình 1.6.
Hình 1.7.
Hình 1.8.
Hình 1.9.
Hình 1.10.
Hình 1.11.

Hình 1.12.

Hình 1.13.

Hình 1.14.
Hình 1.15.
Hình 1.16.
Hình 1.17.

Trang
Hình ảnh thuốc phóng cháy tại các áp suất khác nhau [22]
05
Những vùng cháy của thuốc phóng ballistic ở các áp suất 05
khác nhau
Hình ảnh bề mặt cháy của thuốc phóng có các thành phần 08
khác nhau tại áp suất p = 2 MPa [63]
Hình ảnh bề mặt cháy của thuốc phóng có thành phần: 57 08
% NC + 39,5 % DG + 3,5 % chất khác tại các áp suất khác
nhau [63]
Cấu trúc phân tử của NC
15
Công thức phân tử của NG
16
Công thức phân tử của DG
16
Công thức phân tử của DINA
17
Công thức cấu tạo của 2, 4 và 3, 5-DNT
18
Sự phụ thuộc của tốc độ cháy và độ nhạy nhiệt độ theo áp 21
suất khi thuốc phóng có và không có xúc tác cháy [27]
Bề mặt cháy của thuốc phóng với thành phần gồm: 50 % NC 23
+ 50 % NG có và không có muội than ở áp suất 1 MPa [47]
Bề mặt cháy của thuốc phóng với thành phần gồm: 50 % 23

NC + 50 % NG có và không có PbO2 (hàm lượng khác
nhau), ở áp suất 10 MPa [48]
Mức độ giảm năng lượng hoạt hóa (E) của thuốc phóng khi 25
có xúc tác cháy [15]
Mô hình toán học các phản ứng cháy của thuốc phóng có và 27
không xúc tác cháy [27], [28]
Sự phụ thuộc của tốc độ cháy theo áp suất khi có và không 29
có xúc tác cháy [27]
Sự phụ thuộc của U theo P đối với thuốc phóng có thành 30
phần 57 % NC + 37 % NG + 3 % DNT + 3 % chất khác
Sự phụ thuộc của Z theo P đối với thuốc phóng có thành 30
phần 57 % NC + 37 % NG + 3 % DNT + 3 % chất khác


xii

Hình 2.1.
Hình 2.2.
Hình 2.3.
Hình 2.4.
Hình 2.5.
Hình 3.1.
Hình 3.2.
Hình 3.3.
Hình 3.4.
Hình 3.5.
Hình 3.6.
Hình 3.7.
Hình 3.8.
Hình 3.9.

Hình 3.10.
Hình 3.11.
Hình 3.12.
Hình 3.13.
Hình 3.14.
Hình 3.15.
Hình 3.16.
Hình 3.17.
Hình 3.18.

Sơ đồ thí nghiệm quá trình tạo mẫu thuốc phóng
Sơ đồ tạo mẫu bề mặt dập cháy của thuốc phóng
Hình ảnh trước khi đốt cháy
Hình ảnh sau khi cháy
Thiết bị đo tốc độ cháy ở các áp suất không đổi
Sự phụ thuộc tốc độ cháy (U) theo áp suất (P) của các mẫu nền
Sự phụ thuộc tốc độ cháy (U) theo áp suất (P) của các mẫu
nền chứa phụ gia CaCO3
Sự phụ thuộc của U theo P của đơn số 1 và đơn số 2 khi kết
hợp với cả phụ gia, xúc tác
Sự phụ thuộc của Z theo P của đơn số 1 và đơn số 2 khi kết
hợp với cả phụ gia, xúc tác
Mối liên hệ giữa hiệu quả xúc tác cháy Z theo hàm lượng
của phụ gia Ckt ở áp suất 70 at
Mối liên hệ giữa hiệu quả xúc tác cháy Z theo hàm lượng DNT
đối với thuốc phóng trên nền NC-NG-DG ở áp suất 70 at
Sự phụ thuộc của U theo P tại các hàm lượng của CaCO3
Sự phụ thuộc của Z theo P tại các hàm lượng của CaCO3
Sự phụ thuộc của hệ số mũ ν theo hàm lượng CaCO3
. Sự phụ thuộc của U theo P tại các hàm lượng của CoO

Sự phụ thuộc của Z theo P tại các hàm lượng của CoO
Sự phụ thuộc của hệ số mũ ν theo hàm lượng của CoO
Sự phụ thuộc của U theo P của một số phụ gia, xúc tác cháy
Sự phụ thuộc của Z theo P của một số phụ gia, xúc tác cháy
Sự phụ thuộc của U theo P tại các hàm lượng của CoO kết
hợp với 1,7 % PbO
Sự phụ thuộc của Z theo P tại các hàm lượng của CoO kết
hợp với 1,7 % PbO
Sự phụ thuộc của hệ số mũ ν theo hàm lượng của CoO kết
hợp với 1,7 % PbO
Sự phụ thuộc của U theo P tại các hàm lượng của CaCO3
kết hợp với 1,9 % PbO và 0,5 % CoO

40
42
43
43
44
51
52
54
54
57
58
60
60
61
63
63
64

66
66
68
68
69
71


xiii

Hình 3.19. Sự phụ thuộc của Z theo P tại các hàm lượng của CaCO3
kết hợp với 1,9 % PbO và 0,5 % CoO
Hình 3.20. Sự phụ thuộc của hệ số mũ ν theo hàm lượng CaCO3 kết
hợp với 1,9 % PbO + 0,5 % CoO
Hình 3.21. Sự phụ thuộc của U theo P tại các hàm lượng của PbO kết
hợp với 0,5 % CoO và 0,5 % CaCO3
Hình 3.22. Sự phụ thuộc của Z theo P tại các hàm lượng của PbO kết
hợp với 0,5 % CoO và 0,5 % CaCO3
Hình 3.23. Sự phụ thuộc của hệ số mũ ν theo hàm lượng PbO kết hợp
với 0,5 % CoO + 0,5 % CaCO3
Hình 3.24. Sự phụ thuộc của U theo P của PbO kết hợp với một số phụ
gia, xúc tác cháy khác
Hình 3.25. Sự phụ thuộc của Z theo P của PbO kết hợp với một số phụ
gia, xúc tác cháy khác
Hình 3.26. Sự phụ thuộc của tốc độ cháy (U) theo áp suất (P) của thuốc
phóng trên nền NC-NG-DINA
Hình 3.27. Sự phụ thuộc của U theo P tại các hàm lượng của CaCO3
Hình 3.28. Sự phụ thuộc của Z theo P tại các hàm lượng của CaCO3
Hình 3.29. Sự phụ thuộc của hệ số mũ ν theo hàm lượng CaCO3
Hình 3.30. Sự phụ thuộc của U theo P tại các hàm lượng của Ckt

Hình 3.31. Sự phụ thuộc của Z theo P tại các hàm lượng của Ckt
Hình 3.32. Sự phụ thuộc của hệ số mũ ν theo hàm lượng Ckt
Hình 3.33. Sự phụ thuộc của U theo P tại các hàm lượng của Ckt với
1,7 % CaCO3
Hình 3.34. Sự phụ thuộc của Z theo P tại các hàm lượng của Ckt với
1,7 % CaCO3
Hình 3.35. Sự phụ thuộc của hệ số mũ ν theo hàm lượng Ckt kết hợp
1,7 % CaCO3
Hình 3.36. Sự phụ thuộc của U theo P tại các hàm lượng của PbO kết
hợp với 0,2 % Ckt và 1,7 % CaCO3
Hình 3.37. Sự phụ thuộc của Z theo P tại các hàm lượng của PbO kết
hợp với 0,2 % Ckt và 1,7 % CaCO3

71
72
74
74
76
77
77
81
82
82
83
84
84
86
87
87
88

90
90


xiv

Hình 3.38. Sự phụ thuộc của hệ số mũ ν theo hàm lượng PbO kết hợp
với 0,2 % Ckt và 1,7 % CaCO3
Hình 3.39. Sự phụ thuộc của U theo P tại các hàm lượng của Ckt kết
hợp với 0,8 % PbO và 1,7 % CaCO3
Hình 3.40. Sự phụ thuộc của Z theo P tại các hàm lượng của Ckt kết
hợp với 0,8 % PbO và 1,7 % CaCO3
Hình 3.41. Sự phụ thuộc của hệ số mũ ν theo hàm lượng Ckt kết hợp
với 0,8 % PbO và 1,7 % CaCO3
Hình 3.42. Mối liên hệ giữa hệ số hiệu quả xúc tác cháy Z với vùng
kích thước hạt của xúc tác cháy PbO
Hình 3.43. Sự phụ thuộc của U theo P của một số phụ gia, xúc tác đơn
kết hợp với 1,7 % CaCO3
Hình 3.44. Sự phụ thuộc của Z theo P của một số phụ gia, xúc tác đơn
kết hợp với 1,7 % CaCO3
Hình 3.45. Sự phụ thuộc của hệ số mũ ν theo hàm lượng Pb-Xal kết
hợp với 1,7 % CaCO3
Hình 3.46. Sự phụ thuộc của U theo P của một số hỗn hợp xúc tác cháy
kết hợp với 1,7 % CaCO3
Hình 3.47. Sự phụ thuộc của Z theo P của một số hỗn hợp xúc tác cháy
kết hợp với 1,7 % CaCO3
Hình 3.48. Ảnh SEM bề mặt cháy của thuốc phóng không phụ gia, xúc
tác cháy tại các áp suất khác nhau
Hình 3.49. Ảnh SEM bề mặt cháy của thuốc phóng chứa 0,5 % CaCO3
+ 0,5 % CoO + 1,8 % PbO tại các áp suất khác nhau

Hình 3.50. Sự phân bố thành phần sản phẩm cháy trên bề mặt cháy của
thuốc phóng không phụ gia, xúc tác cháy theo áp suất
Hình 3.51. Sự phân bố thành phần sản phẩm cháy trên bề mặt cháy của
thuốc phóng chứa 0,5 % CaCO3 + 0,5 % CoO + 1,8 % PbO
theo áp suất
Hình 3.52. Ảnh SEM bề mặt cháy của mẫu thuốc phóng không phụ
gia, xúc tác cháy tại các áp suất khác nhau

91
93
93
94
96
98
98
99
101
101
104
105
108
109

111


xv

Hình 3.53. Ảnh SEM bề mặt cháy của thuốc phóng chứa 1,7 % CaCO3 113
+ 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO tại các áp suất khác nhau

Hình 3.54. Sự phân bố thành phần sản phẩm cháy trên bề mặt cháy của 114
thuốc phóng không chứa phụ gia, xúc tác cháy theo áp suất
Hình 3.55. Sự phân bố thành phần sản phẩm cháy trên bề mặt cháy của 116
thuốc phóng chứa 1,7 % CaCO3 + 0,1 % Ckt + 0,8 % PbO
theo áp suất
Hình 3.56. Sự phụ thuộc của U theo P tại các tỷ lệ phụ gia, xúc tác 121
phối liệu và kết quả thực nghiệm
Hình 3.57. Sự phụ thuộc của Z theo P tại các tỷ lệ phụ gia, xúc tác phối 121
liệu và kết quả thực nghiệm
Hình 3.58. Sự phụ thuộc của áp suất theo thời gian cháy của thuốc 122
phóng TPHT-5K trong động cơ ĐCT-7 ở các nhiệt độ thử
nghiệm khác nhau
Hình 3.59. Sự phụ thuộc của áp suất theo thời gian cháy của thuốc 124
phóng NDSI-2K trong động cơ PG-9 ở các nhiệt độ thử
nghiệm khác nhau [7]


1

MỞ ĐẦU
Nghiên cứu sự cháy của thuốc phóng keo ballistic nói chung và sự cháy
của các thành phần nói riêng đã được thực hiện cách đây khoảng hơn 70 năm
và từ đó cho đến nay nó vẫn tiếp tục được nghiên cứu, công bố. Trong số đó,
có nhiều công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của các thành phần (bao gồm cả
xúc tác) và áp suất đến quá trình cháy của thuốc phóng keo ballistic [18],
[41], [47], [53]. Hầu hết, các nghiên cứu tập trung nhiều ở thuốc phóng keo
hai gốc năng lượng trên nền nitro xenlulo (NC) với một trong số các chất hóa
dẻo mang năng lượng. Đối với thuốc phóng ba gốc năng lượng trên nền NC
với hai trong số các chất hóa dẻo mang năng lượng thì ít được đề cập.
Nghiên cứu quy luật cháy là nội dung chính trong nghiên cứu sự cháy

của thuốc phóng. Trong đó, quy luật tốc độ cháy của nó phụ thuộc phức tạp
vào bản chất, thành phần của thuốc phóng và áp suất nơi diễn ra sự cháy.
Việc nghiên cứu ảnh hưởng của xúc tác cháy đến quy luật cháy của
thuốc phóng có ý nghĩa rất quan trọng, thông qua đó cho phép điều chỉnh tốc
độ cháy (u) và giảm thiểu sự phụ thuộc của nó vào áp suất (p) và nhiệt độ
cháy ban đầu (To). Tất cả các loại thuốc phóng dùng cho các loại đạn phản
lực, động cơ tên lửa đều chứa xúc tác cháy. Đa phần, các xúc tác cháy là các
phụ gia làm tăng tốc độ cháy cho thuốc phóng (ngoại trừ số ít trong chúng với
mong muốn để làm chậm tốc độ cháy) và làm giảm sự phụ thuộc của tốc độ
cháy vào áp suất. Xúc tác cháy có thể là các muối hoặc oxit của các kim loại
đa hóa trị, chúng được sử dụng ở dạng đơn lẻ hoặc kết hợp với nhau.
Mỗi hệ thuốc phóng trên nền chất hóa dẻo khác nhau cho mức độ ảnh
hưởng của xúc tác cháy đến tốc độ cháy và sự phụ thuộc của tốc độ cháy vào
áp suất sẽ khác nhau. Nghiên cứu lựa chọn hệ xúc tác cháy để đảm bảo tốc độ
cháy đạt yêu cầu theo quy định và giảm thiểu sự phụ thuộc của tốc độ cháy
vào áp suất là vấn đề đang được các nhà khoa học kỹ thuật quan tâm.
Đến nay, phần lớn các nghiên cứu về quy luật tốc độ cháy của thuốc
phóng hai gốc năng lượng gần như đã được đề cập khá chi tiết [42], [63].


2

Trong khi đó, đối với thuốc phóng ba gốc năng lượng ít được tiếp cận. Xúc
tác cháy cho thuốc phóng keo ballistic rất phong phú và đa dạng. Thậm chí,
ngay cả với thuốc phóng hai gốc, mặc dù nó đã được nghiên cứu nhiều, tuy
nhiên, việc xác lập hệ xúc tác cháy tối ưu cho từng thành phần cụ thể cũng
vẫn còn là đối tượng nghiên cứu cho các nhà khoa học.
Thuốc phóng keo ballistic ba gốc năng lượng trên nền nitro xenlulo
(NC)-nitro glyxerin (NG)-dietylen glycol dinitrat (DG) [ký hiệu NC-NG-DG]
và nitro xenlulo (NC)-nitro glyxerin (NG)-dietanol nitroamin dinitrat (DINA)

[ký hiệu NC-NG-DINA] khác với thuốc phóng hai gốc thông thường là có
chứa thêm cấu tử thứ ba tương ứng cũng có chức năng hóa dẻo và mang năng
lượng DG, DINA. Do đó, việc nghiên cứu lựa chọn các loại xúc tác cháy cũng
như tìm ra tỷ lệ tối ưu của nó cho hệ thuốc phóng này là cần thiết.
Ở trong nước, thuốc phóng ba gốc năng lượng trên nền NC-NG-DG và
NC-NG-DINA đã được đề cập với các đại diện tương ứng được biết đến là
thuốc phóng RNDSI-5K và NDSI-2K [1], [5], [7]. Tuy nhiên, các nghiên cứu
này chỉ mới tập trung khảo sát tốc độ cháy ở áp suất 100 at (đối với thuốc
phóng NDSI-2K) và 70 at (đối với thuốc phóng RNDSI-5K) mà chưa đi sâu
nghiên cứu về quy luật cháy của nó tại các áp suất khác nhau cũng như với
các phụ gia, xúc tác cháy khác nhau. Do đó, chưa đánh giá được hiệu quả xúc
tác cháy thông qua các hàm phụ thuộc u(p), z(p) và hệ số mũ ν theo các phụ
gia, xúc tác cháy. Ngoài ra, các nghiên cứu về bề mặt cháy của thuốc phóng
kể cả thuốc phóng hai gốc năng lượng cũng chưa được thực hiện.
Đề tài luận án: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia, xúc tác
cháy đến quy luật tốc độ cháy của thuốc phóng keo ballistic trên nền NCNG-DG và NC-NG-DINA” được thực hiện với mục tiêu nghiên cứu các quy
luật tốc độ cháy và bề mặt cháy của thuốc phóng keo ballistic chứa 3 gốc
năng lượng trên nền NC-NG-DG và NC-NG-DINA, qua đó, thiết lập sự phụ
thuộc của tốc độ cháy theo áp suất cháy vào các phụ gia, xúc tác cháy đồng
thời giải thích một số cơ chế cháy thông qua bề mặt sản phẩm cháy của


3

chúng. Ngoài ra, trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, đánh giá so sánh khả năng
sử dụng của các phụ gia, xúc tác cháy này. Từ đó, đưa ra loại xúc tác cháy
hiệu quả cho thuốc phóng RNDSI-5K (TPHT-5K) và đề xuất lựa chọn xúc tác
cháy triển vọng thay thế hệ xúc tác cháy đang sử dụng trong thuốc phóng
NDSI-2K hiện nay.
Để đạt được mục tiêu trên, đề tài luận án cần phải tập trung để làm

rõ một số vấn đề sau:
- Tổng quan về cơ chế cháy của thuốc phóng keo ballistic; sự phân hủy
nhiệt của các cấu tử thành phần thuốc phóng keo ballistic; ảnh hưởng của các
thành phần thuốc phóng đến tốc độ cháy; vai trò và tác dụng của xúc tác cháy
đến quá trình cháy của thuốc phóng keo ballistic; sự phụ thuộc của tốc độ
cháy theo áp suất vào các phụ gia, xúc tác cháy.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số phụ gia, xúc tác cháy đến tốc độ
cháy của thuốc phóng keo ballistic 3 gốc năng lượng trên nền NC-NG-DG và
NC-NG-DINA.
- Thiết lập quy luật thay đổi tốc độ cháy theo áp suất vào các phụ gia,
xúc tác cháy của thuốc phóng keo ballistic 3 gốc năng lượng trên nền NCNG-DG và NC-NG-DINA.
- Nghiên cứu bề mặt cháy của thuốc phóng keo ballistic 3 gốc năng
lượng trên nền NC-NG-DG và NC-NG-DINA tại các áp suất khác nhau.
- Ứng dụng thiết kế đơn thành phần thuốc phóng keo ballistic 3 gốc
năng lượng RNDSI-5K (TPHT-5K) cho đạn chống tăng chống giáp phản ứng
nổ ĐCT-7 và đề xuất lựa chọn xúc tác cháy thay thế hệ xúc tác cháy đang sử
dụng trong thuốc phóng NDSI-2K cho đạn chống tăng PG-9.
Ý nghĩa khoa học, thực tiễn của đề tài luận án
Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án có ý nghĩa khoa học và mang lại
giá trị thực tiễn trong lĩnh vực quân sự, nhằm làm rõ hơn bản chất của quá
trình cháy đối với thuốc phóng keo ballistic nói chung và thuốc phóng keo
ballistic chứa 3 gốc năng lượng trên nền NC-NG-DG và NC-NG-DINA nói


4

riêng. Qua đó, cho chúng ta cái nhìn phổ quát hơn về cơ chế xúc tác cháy
cũng như hướng ứng dụng, lựa chọn hoặc thay thế xúc tác cháy hiệu quả cho
quá trình nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thuốc phóng keo ballistic.
Phương pháp nghiên cứu:

Để thực hiện được các nội dung nêu trên, đề tài luận án đã sử dụng các
phương pháp nghiên cứu, bao gồm: Phương pháp tính toán thiết kế đơn thành
phần thông qua phần mềm REAL hoặc bằng các công thức thực nghiệm;
phương pháp tạo mẫu thuốc phóng trên cơ sở các tài liệu, quy trình hiện có;
phương pháp đo tốc độ cháy theo tiêu chuẩn 06 TCN 888:2001; phương pháp
tạo bề mặt dập cháy theo nguyên lý lấy nhiệt từ lớp cháy thông qua cọc kim
loại đồng trong bom đẳng áp; phương pháp kiểm tra bề mặt dập cháy và thành
phần sản phẩm cháy bằng chụp ảnh SEM kết hợp EDX; phương pháp xác
định các chỉ tiêu hóa lý của mẫu thuốc phóng theo các quy trình hiện đại đã
ban hành; phương pháp xác định các thông số thuật phóng thông qua thử
nghiệm, đốt thỏi thuốc phóng trong động cơ trên các thiết bị chuyên dụng;
phương pháp xác định các thông số trong phương trình quy luật tốc độ cháy
thông qua nhập số liệu tốc độ cháy tại các áp suất khác nhau tương ứng với
từng mẫu trên phần mềm Origin 8.0 và phương pháp đánh giá sai số, xử lý số
liệu thông qua độ chính xác của các thiết bị đo và mức độ tương thích của hệ
phụ gia, xúc tác cháy cũng như sự phân bố của nó trong thuốc phóng.
Bố cục của đề tài luận án, bao gồm:
Mở đầu (04 trang).
Chương 1. Tổng quan (29 trang).
Chương 2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu (16 trang).
Chương 3. Kết quả và thảo luận (76 trang).
Kết luận (02 trang).
Tài liệu tham khảo (08 trang).


5

Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1. Cơ chế cháy của thuốc phóng keo ballistic
Sự cháy của thuốc phóng nói chung và thuốc phóng ballistic nói riêng

là một quá trình hóa lý phức tạp, gồm nhiều giai đoạn chuyển hóa từ thuốc
phóng ban đầu thành các sản phẩm khí kèm theo tỏa nhiệt (hình 1.1) [22].

a). p = 0,7MPa b). p = 1,2MPa c). p = 1,6MPa d). p = 2,1MPa e). p = 2,6MPa
Hình 1.1. Hình ảnh thuốc phóng cháy tại các áp suất khác nhau [22]
Khi thuốc phóng cháy, các phản ứng hóa học diễn ra ở khoảng nhiệt độ
rộng trong các vùng không gian mà được phân biệt với nhau bởi trạng thái vật
lý và độ rộng [29], [35], [53], [62], [70], [72]. Các vùng chính diễn ra của sự
cháy được mô tả trên hình 1.2, bao gồm: vùng nung nóng (vùng I), vùng hỗn
hợp khói khí (vùng II); vùng tối (vùng III) và vùng các phản ứng khí (vùng IV).

Hình 1.2. Những vùng cháy của thuốc phóng ballistic ở các áp suất khác nhau
1-10MPa, 2-2MPa; I-vùng nung nóng: II-vùng khói khí (vùng ngọn lửa sơ
cấp); III - vùng tối; IV-vùng các phản ứng khí (ngọn lửa thứ cấp) [53], [62].


6

Trên ranh giới giữa một số vùng cháy chính lại được phân chia thành
các lớp hoặc vùng khác nhau, chẳng hạn như trên vùng nung nóng có lớp
phản ứng pha K, trên vùng hỗn hợp khói khí có vùng ngọn lửa sơ cấp, trên
vùng các phản ứng khí có vùng ngọn lửa thứ cấp và cuối cùng là vùng các
sản phẩm cháy chủ yếu ở dạng khí [53].
Quá trình cháy của thuốc phóng diễn ra rất nhanh, nó phụ thuộc vào
bản chất, thành phần của từng loại thuốc phóng khác nhau và áp suất nơi diễn
ra sự cháy. Do đó, sự phân biệt giữa các vùng cháy cũng chỉ mang tính chất
tương đối. Ví dụ, ở hình 1.1 cho thấy, ở áp suất cháy 0,7 MPa thì vùng tối rất
rộng, tuy nhiên, khi đến áp suất cháy 2,6 MPa, vùng tối bị biến mất hoàn toàn.
1.1.1. Vùng nung nóng - vùng phản ứng ở pha rắn (pha K):
Quá trình cháy của thuốc phóng đã sinh ra lượng nhiệt rất lớn và được

giải phóng phóng ra khỏi vùng không gian cháy (bên ngoài thỏi thuốc phóng
đang cháy). Một phần nhiệt lượng này được dùng để nung nóng phần thuốc
phóng chưa bị cháy đến, gọi là vùng nung nóng của thuốc phóng. Tại vùng
nung nóng, các biến đổi hóa học của nó vẫn chưa xảy ra [27], [47], [53]. Phần
lớn, lượng nhiệt nhận được chủ yếu của vùng nung nóng phân bố ngay bên
dưới lớp cháy. Để nghiên cứu tính chất cháy của thuốc phóng, người ta chỉ
quan tâm đến vùng nung nóng có sự phân bố lượng nhiệt mà nhận được lớn
nhất, được gọi là vùng của pha rắn hay vùng pha K (pha ngưng tụ).
Khi nhận được lượng nhiệt đủ lớn xác định nào đó (giá trị xác định phụ
thuộc vào bản chất, thành phần của thuốc phóng và các điều kiện bắt cháy của
nó), trong pha K bắt đầu diễn ra quá trình phân hủy nhiệt rất mạnh của các
cấu tử chính và phản ứng tỏa nhiệt giữa các sản phẩm trung gian, cùng với đó
là xảy ra quá trình sinh khí. Vùng này, trong pha K được gọi là lớp phản ứng.
Kết quả của các quá trình diễn ra tiếp theo trong lớp thuốc phóng là sự chuyển
hóa thành khối lỏng nhớt, sủi bọt và dần dần chuyển sang hệ sol khí chứa hỗn


7

hợp các sản phẩm phân hủy, bao gồm cả chất lỏng, chất rắn và chất bay hơi
của các cấu tử trơ khác. Hỗn hợp đó gọi là hơi - khói - khí [53].
Ranh giới giữa pha K và vùng hơi - khói - khí, gọi là bề mặt cháy, tuy
nhiên, khái niệm này cũng chỉ mang tính ước lệ, do đó việc xác định chính
xác nhiệt độ của nó là tương đối khó khăn. Nhiệt độ bề mặt cháy (Tp) phụ
thuộc vào thành phần thuốc phóng và áp suất diễn ra sự cháy. Ví dụ, đối với
thuốc phóng “N” trong khoảng áp suất từ 0,1 đến 10 MPa (ở nhiệt độ ban đầu
của thuốc phóng, T0 = 300 K) nó tăng từ 500 K đến 720 K [35], [36].
Sự phân hủy thuốc phóng bắt đầu từ phản ứng thu nhiệt tách các nhóm
NO2 ra khỏi NC và NG (hoặc từ các chất hóa dẻo nitroeste khác), sau đó tiếp
tục phản ứng với các sản phẩm phân hủy trung gian và các cấu tử ban đầu.

Năng lượng hoạt hóa của quá trình tách NO2 từ nitroeste vào khoảng
160 kJ/mol [65], [66], còn các quá trình oxi hóa cuối cùng vào khoảng 80
kJ/mol [35], [36], [65]. Trong quá trình cháy của thuốc phóng ballistic, đặc
biệt với thuốc phóng có nhiệt lượng cháy trung bình và thấp thì sự chênh lệch
độ bền nhiệt giữa các cấu tử cấu thành nên thuốc phóng rất khác nhau. Kém
bền nhất và có khả năng hoạt động hóa học nhất (các cấu tử NG, NC) sẽ bị
phân hủy, sau đó đến các phụ gia trơ như DNT, đặc biệt là DBP,
xentralit,…sẽ bị chuyển dần sang dạng lỏng hoặc hơi và hầu như không phân
hủy tại pha K [69]. Do đó, từ bề mặt cháy các cấu tử trên bị bay hơi và phân
tán bởi các luồng khí. Khi đó, trong một vài trường hợp chúng có thể không
bị cháy hết, thậm chí ở cả lớp cuối cùng [27], [47], [53].
Việc cháy hết không đồng thời của các cấu tử dẫn đến việc tạo thành
trên bề mặt cháy các lưới và khung cấu thành từ các sợi cacbon phân hủy từ
NC. Khung này bị đẩy xuống bởi các khí từ bề mặt cháy. Mật độ và khối
lượng của nó phụ thuộc vào thành phần thuốc phóng, tăng lên khi trong thành
phần của nó có mặt các cấu tử trơ DNT, DBP, muội than,…[hình 1.3 (a, b)].


8

Khi áp suất tăng, tốc độ phản ứng của NO2 với các cấu tử thuốc phóng và sản
phẩm phân hủy tăng, do đó khả năng tạo ra khung có thể giảm, hình 1.4 (a, b).

a). Thành phần gồm: 57 % NC +23 b). Thành phần gồm: 57 % NC +14
% NG +11,5 % DNT +5,5 % DBP + % NG +19,5 % DNT + 6,5 % DBP
3 % chất khác
+ 3 % chất khác
Hình 1.3. Hình ảnh bề mặt cháy của thuốc phóng có các thành phần khác
nhau tại áp suất p = 2 MPa [63]

a). p = 4 MPa
b). p = 8 MPa
Hình 1.4. Hình ảnh bề mặt cháy của thuốc phóng có thành phần: 57 % NC +
39,5 % DG + 3,5 % chất khác tại các áp suất khác nhau [63]
Như vậy, việc nghiên cứu thành phần các sản phẩm cháy trung gian tại
pha K cho phép đánh giá khả năng cháy hết của các cấu tử trên bề mặt cháy
của thuốc phóng. Thành phần sản phẩm cháy này phụ thuộc vào tính chất lý
hóa của các cấu tử thuốc phóng ban đầu và áp suất diễn ra sự cháy. Các
nghiên cứu đã công bố liên quan đến bề mặt cháy và thành phần sản phẩm
cháy chủ yếu được thực hiện đối với hầu hết các loại thuốc phóng hai gốc.