PCC - componenta de viteză redusă a compoziției explozive
Rezultatele investigațiilor cu privire la utilizarea de perclorat de potasiu (PCC) ca exploziv industrial componentă de viteză mică (PWW). Pentru a îmbunătăți operabilitatea POE investigat influența catalizatorilor asupra descompunerii termice a perclorat de potasiu, folosind metoda de analiză termică diferențială și termogravimetrie. Se constată că oxizii metalici sunt reduși PCCs temperatura de descompunere la 80-100o C. Prin metoda lui Freeman și Carroll, pe baza prelucrării termograme descompunerii calculat energia de activare și rata constantă pentru descompunerea catalitică a PCC. S-a arătat că PCC catalizator descompunerea oxidului de mangan scade energia de activare de 2,5 ori. Este posibil să se îmbunătățească fiabilitatea POE pe bază de PCC prin intermediul regulate de inițiere.
Cuvinte cheie: produse explozive industriale, perclorat de potasiu, descompunere termică, cataliza, taxe cu rată scăzută, energie de activare
PCC - componenta de viteză redusă a compoziției explozive
Vasiliy Zakusylo
Ph.D., profesor asociat al departamentului de inginerie chimica a compușilor macromoleculari
Shostka Institutul de la Universitatea de Stat Sumy,
Shostka, Ucraina
Angela Romanchenko
Departamentul de Inginerie Chimică macromoleculari Compuși
Shostka Institutul de la Universitatea de Stat Sumy,
Shostka, Ucraina
Tabelul 1 - Compoziția chimică probe de CCP în studiul de dilatare termică
Rezultatele investigarea procesului de descompunere termică sub formă grafică pentru perclorat de potasiu, fără catalizator, precum și amestecuri ale PCC cu adaos de oxid de mangan de 0,5%, așa cum se arată în termogramele în figurile 1 și 2, respectiv.
Figura 1- termograma degradare perclorat de potasiu, fără catalizatori
Figura 2 - amestec de perclorat de potasiu termograma de descompunere cu un catalizator de oxid de mangan (II).
Din rezultatele descompunerii termice a PCC să fie că introducerea amestecului de mangan catalizator de oxid de descompunere scade temperatura de descompunere a 80-100. Pentru a se obține o temperatură de descompunere a catalizatorului de descompunere PCC MnO suficient pentru a introduce 0,5%. Astfel, este necesar să se aplice suficient catalizator fin divizat și să acorde o atenție la amestecarea intimă a amestecului.
Am studiat cinetica de descompunere a amestecurilor pe bază de PCC. Pentru descompunerea studii cinetice și determina energia de activare într-un sistem de încălzire neizoterme utilizate amestecuri de descompunere Termograma anterior obținute pe bază de perclorat de potasiu [7].
Pentru cea mai simplă reacția într-o etapă, descompunerea substanței Q, care poate fi reprezentată prin ecuația Q = B + C (unde C - o substanță condensat C - gaz) au următoarele dependența ratei de transformare Rτ = dW / concentrație dτ W:
unde K - rata de conversie constantă.
Se presupune că constanta de viteza de conversie este supusă ecuației Arrhenius, care poate fi reprezentat după cum urmează:
(2)
unde Z - factor pre-exponențial;
Ea - energia de activare;
R - constanta universală a gazelor;
T - temperatura absolută.
Deoarece procesul de descompunere termică a perclorat de potasiu și compoziții pe bază un proces complex, care este o serie de reacții consecutive și paralele, pentru determinarea parametrilor cinetici cu o precizie suficientă pentru ecuația Arrhenius nu poate fi aplicată.
Printre metodele propuse pentru determinarea parametrilor cinetici ai distrugerii termice a compușilor pe baza prelucrării matematice a curbelor TG, am găsit cea mai mare metoda de aplicare Freeman și Carroll [8]. Avantajul acestei metode este că pentru studiul continuu al cineticii într-un interval de temperatură larg, un relativ mic de date. Principalul dezavantaj al metodei este că determinarea ratei de descompunere se realizează prin dirijarea unei părți din tangentele curbei la modificarea greutății probei în timpul procesului de descompunere.
Conform acestei metode pentru rata actuală RT descompunere a materialului condensat Q, la o temperatură T, la un anumit moment după expresie deține:
(3)
unde RT - rata de descompunere termică, mg / 0C;
q - viteza de încălzire, K / min;
Energia de activare a descompunerii PCC și compoziții pe bază de masă calculată pentru materiale cu schimbare de fază (TG), înainte de a stabili o greutate constantă a probei, adică sfârșitul procesului de descompunere. În acest scop, această parte a curbei notat patru puncte și a fost determinată în fiecare dintre ele temperatură, reciproca a temperaturii, precum temperatura, viteza de descompunere corespunzătoare.
definition Date energie de activare perclorat de potasiu enumerate în tabelul 3.
Tabelul 3 - Valorile parametrilor utilizați pentru a determina energia de activare a PCC proces de descompunere fără catalizator
Pentru calcule utilizează următoarea formulă:
Rti = tg αi, (4)
în care Rti - rată de descompunere termică, mg / 0C;
αi - unghiul de înclinare a tangentei la punctul de complot în termograma cu o temperatură de valoare ti.
Rτi Rti = * q, (5)
în care Rτi - rata de conversie, mg / min;
q - viteza de încălzire în timpul îndepărtării termograma 0C / min, q = 10 0C.
Apoi, în funcție de grafica LGP = f (1 / T), și anume panta curbei β găsi valoarea ratei K constantă, atunci un mod calculat vom găsi energia de activare. Acesta este un grafic afișat în Figura 3.
Figura 3 -Polulogarifmicheskaya dependența ratei de descompunere a PCCs temperaturii inverse
Potrivit complot al valorii p = factor determinant 490, deci:
K = tgβ = tg 490 = 1,15.
K = Ea / (2,303 * R)
Ea = 22,01 * 10-3 kJ / mol
În etapa următoare a fost determinată constanta de viteza de descompunere și valoarea energiei de activare a descompunerii amestecului exploziv format din perclorat de potasiu - 99,5% oxid de mangan (II) - 0,5%. Valorile obținute necesare pentru calcularea suplimentară a parametrilor la cele patru puncte sunt prezentate în Tabelul 4.
Tabelul 4 - Valorile parametrilor utilizați pentru a determina energia de activare a PCCs catalizatorului cu descompunere MnO
Apoi, în funcție de grafica LGP = f (1 / T), și anume panta curbei β găsi rată constantă K, atunci un mod calculat vom găsi energia de activare. Acesta este un grafic afișat în Figura 4.
Figura 4 - dependența semilogaritmică a amestecului descompunerii PCC și oxid de mangan pe temperatura reciprocă
Potrivit complot al valorii p = determinantul 260, deci:
K = tgβ = tg260 = 0,49.
K = Ea / (2,303 * R)
Ea = 9, 13 * 3.10 kJ / mol
Astfel, în investigarea valorii PCC pură a energiei de activare a 22,01 * 10-3 kJ / mol, în timp ce adăugarea de 0,5% oxid de mangan, energia de activare se reduce la 9,13 * 10-3 kJ / mol, în timp ce valorile constantelor rată este 1,15 și respectiv 0,49. Acest fapt este o dovadă suplimentară de acțiune catalitică a oxidului de mangan aditiv (II) pentru descompunerea termică a perclorat de potasiu.
Energia de activare este cantitatea minimă de energie care este necesară pentru a spune sistemului să aibă loc reacția de descompunere termică. descompunerea termică catalitică a oxidului de mangan scade energia de activare a perclorat de potasiu de 2,5 ori, ceea ce îmbunătățește fiabilitatea mijloace standard de acționare POE de inițiere. Testele explozive stabilit că PCC POE based cu 0,5% MnO - 94% și motorină - 6% în mod fiabil declanșată prin inițierea regulate EB EH-8. Viteza de detonare a compoziției conform dispersiei PCC este intre 1.5 si 2.0 km / s, iar diametrul de detonare critic de 6 mm până la 15 mm, respectiv.