Badanie zmian właściwości warstwy palnej ziarna prochu

Badanie zmian właściwości warstwy palnej ziarna prochu
jednobazowego w procesie usuwania eteru i etanolu
Katarzyna Gańczyk
Kierownik pracy dyplomowej: prof. dr hab. Andrzej Książczak
Opiekun naukowy: mgr inż. Katarzyna Cieślak
Wstęp
Podczas produkcji prochu jednobazowego stosowanym rozpuszczalnikiem jest
mieszanina eteru i etanolu. Ważne, aby wymienione związki zostały usunięte z matrycy
nitrocelulozowej, gdyż wpływają one niekorzystnie na parametry balistyczne otrzymanego
produktu. Celem pracy było określenie, w jaki sposób procesy usuwania rozpuszczalników
poprzez suszenie, moczenie oraz destylacje pod zmniejszonym ciśnieniem wpływają na
zmiany geometrii oraz właściwości warstwy palnej ziarna prochowego.
Wyniki i dyskusja
Zbadano prochy, w których eter i etanol zostały usunięte za pomocą destylacji pod
zmniejszonym ciśnieniem w rozpuszczalniku wodnym, na sucho lub dwuetapowo.
W zależności od wyboru metody wpływa się na zmianę średnicy. Największemu
skurczowi ulega ona, gdy proch znajduje się w wodzie. Prowadząc doświadczenie na
pojedynczym ziarnie stwierdzono, że średnica maleje w trakcie suszenia na powietrzu w
temperaturze otoczenia. Im więcej składników lotnych zawartych jest w prochu, tym
średnica ulega większemu zmniejszeniu.
Podczas usuwania składników lotnych z ziarna w znacznym stopniu wpływa się na
żywość dynamiczną oraz kinetykę rozkładu. Przebieg krzywej zależy od sposobu
przeprowadzonej destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem. Na podstawie pomiarów DSC
stwierdzono, że przebieg krzywej kinetycznej rozkładu prochu zależy od sposobu
usuwania składników lotnych, jednorodności oraz zabarwienia ziaren prochowych.
Wnioski
W celu określenia wpływu stosowanej metody usuwania składników lotnych na
zmiany wymiarów badanego materiału należy przeprowadzać badania na pojedynczym
ziarnie. Prowadzenie doświadczenia na kilku ziarnach oraz mierzenie długości i średnicy
w różnych miejscach obciążone jest dużym błędem. W trakcie procesu suszenia na
powietrzu zmniejsza się geometria ziaren, co wskazuje, że małocząsteczkowe składniki są
usuwane z prochu powodując zmniejszenie porowatości warstwy palnej. Grubość warstwy
zmodyfikowanej oraz jej jednorodność zależy od kolejności wykonywania procesów.
Parametry balistyczne wyraźnie zależą od sposobu usuwania składników lotnych.
Sposób usuwania rozpuszczalników również wpływa na jednorodność uzyskanego
materiału.
Porowatość materiału zależy od wybranej metody destylacji pod zmniejszonym
ciśnieniem oraz zabarwienia ziaren.
Literatura
[1] T. Urbański, Chemia i technologia materiałów wybuchowych, tom III, wydawnictwo
MON, Warszawa 1955
[2] G. N. Leonov, Some Aspects of the Effect of the Porosity of the Condensed Phase on
the Combustion of Nitrocellulose Propellants, Combustion, Explosion and Shock Waves,
tom 44, nr 5, str. 547-551, 2008