TG studies of a composite solid rocket propellant based on HTPB-binder

Rocco, José Atílio Fritz Fidel; Lima, José Eduardo Salgueiro; Frutuoso, A. G.; Iha, Koshun; Ionashiro, Massao; Matos, J. R.; Suárez-Iha, Maria Encarnación Vázquez

doi:10.1023/b:jtan.0000041659.97749.fe

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“…The Arrhenius activation parameters, viz., energy of activation (E a ), frequency factor (A), rate constant (k) were evaluated from DSC results using ASTM standard method based on Kissinger's correlation 13,[18][19] . The values of E a , A, and k at high temperature decomposition for all the compositions are shown in Tables 1 and 2.…”

Section: Kinetics Of Thermal Decompositionmentioning

confidence: 99%

Thermal Decomposition of Ammonium Perchlorate in thePresence of Nanosized Ferric Oxide

Joshi

Patil

Krishnamurthy

2008

DSJ

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The catalytic effect of two different sizes of a-Fe 2 O 3 nanoparticles synthesised using an electrochemical method was investigated on the thermal decomposition of ammonium perchlorate (AP) using differential scanning calorimetry as a function of catalyst concentration. The nanosized ferric oxide particles exhibited more of a catalytic effect on the thermal decomposition of AP than commercial Fe 2 O 3 particles. A lowering of the high-temperature decomposition of AP by 59 o C was observed after mixing with 2 Wt per cent of a-Fe 2 O 3 particles with the very fine size of 3.5 nm. The mixture produced a high heat release of 4.574 kJ/ g compared to 0.834 kJ/g of pure AP. The kinetic parameters were evaluated using Kissinger method. The decrease in the activation energy and increase in rate constant confirmed the catalytic activity of these nanoparticles.

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Section: Kinetics Of Thermal Decompositionmentioning

confidence: 99%

Thermal Decomposition of Ammonium Perchlorate in thePresence of Nanosized Ferric Oxide

Joshi

Patil

Krishnamurthy

2008

DSJ

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“…Entre os principais estudos efetuados por meio da DSC, destacam-se a obtenção do grau de cura de polímeros, percentual de cristalização, obtenção de temperatura de transição vítrea e a determinação do calor específico de uma amostra, que é calculado a partir das medidas da potência requerida para manter uma elevação de temperatura em uma dada razão de aquecimento, quando comparada com um material de referência 8 . O estudo cinético da decomposição térmica de materiais energéticos é realizado, de modo geral, mediante a adoção de um dos vários modelos cinéticos encontrados na literatura 9 a aplicação de uma determinada técnica termoanalítica 10 . Utilizando resultados obtidos a partir de curvas DSC, Kishore 11 apresentou um modelo relativo à cinética de decomposição térmica dos sólidos explosivos ciclotetrametilenotetranitroamina (HMX) e ciclotetrametileno-trinitroamina (RDX).…”

Section: Estudo Cinético Do Comportamento Térmico De Materiais Energéunclassified

Análise térmica aplicada ao estudo de materiais energéticos

Andrade¹,

Iha²,

Rocco³

et al. 2007

Quím. Nova

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Recebido em 15/3/06; aceito em 18/10/06; publicado na web em 27/4/07 THERMAL ANALYSIS APPLIED TO THE STUDY OF ENERGETIC MATERIALS. This paper shows different aspects related to the application of different thermal analysis techniques in the study of energetic materials. The criteria used to choose the best technique and an exact approach to adjust the experimental data with a proper model are here discussed. The paper shows how to use the different thermal analysis results to help develop new compounds, to study the stability of some energetic materials and their compatibility, and the conditions necessary for a secure storing environment.Keywords: thermal analysis; energetic material; propellants. INTRODUÇÃOMateriais energéticos são utilizados tanto na área civil como militar; compostos como nitroglicerina, pólvora negra e nitrocelulose estão entre os mais utilizados ao longo das últimas décadas. Entre as propriedades características destes compostos e/ou formulações, pode-se destacar a capacidade de liberarem grande quantidade de energia em curto espaço de tempo, quando expostos a estímulo tér-mico, elétrico ou em decorrência de um impacto. Em virtude destas características, inúmeros programas de pesquisa vêm sendo desenvolvidos, tendo como enfoque o aumento da performance destes materiais em tais propriedades 1 . As diversas técnicas termoanalíticas 2 utilizadas isoladamente ou em conjunto com outras técnicas, tais como espectroscopia no Infravermelho (IR), espectroscopia de massas (MS), cromatografia gasosa (CG) ou cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) vêm demonstrando serem ferramentas importantes no estudo dos materiais energéticos. A análise térmica diferencial (DTA), a calorimetria exploratória diferencial (DSC) e a termogravimetria (TG) podem ser utilizadas, por ex., na compreensão dos mecanismos físico-químicos relativos a processos de decomposição térmica 3 ou no estudo e desenvolvimento de novos compostos 4 , entre outros. Neste trabalho, é apresentada uma discussão sobre a aplicação das técnicas termoanalíticas ao estudo de compostos altamente energéticos. São discutidas diferentes condições necessárias ao desenvolvimento de estudos experimentais e apresentados diversos exemplos de aplicações da termoanálise a materiais energéticos. ESTUDO CINÉTICO DO COMPORTAMENTO TÉRMICO DE MATERIAIS ENERGÉTICOS VIA ANÁLISE TÉRMICANas últimas décadas, as técnicas termoanalíticas têm sido amplamente utilizadas para estudo de materiais energéticos 5 . São empregadas principalmente para obtenção de dados referentes à cinética de degradação térmica de diferentes formulações 6 . Os parâmetros desejados são obtidos a partir das curvas TG ou DSC, ou ainda, por microcalorimetria. A busca de tais informações tem como objetivo o aperfeiçoamento e o desenvolvimento de novos materiais. Além disso, os diversos estudos realizados permitem encontrar as condições mais adequadas para processos de estocagem, para o desenvolvimento de novos estabilizantes que retardem processos de degradação oxidativa e/ou térmica, além da...

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“…O pico endotérmico, que ocorre na temperatura de 247,5 ºC está relacionado com a entalpia de 30 J/g e indica a mudança na fase cristalina do perclorato de amônio, de monoclínica para cúbica. 13,28,31,32 Notam-se dois picos exotérmicos da Figura 6 relacionados à entalpia de -1752 J/g. O primeiro pico, a 291 ºC, provavelmente corresponde ao início da combustão do perclorato de amônio e à combustão dos componentes do binder, tais como o óleo de mamona, o 1,4-butanodiol e o plastificante DBTBD, correspondendo na curva TG a uma perda de massa de 23,31%.…”

Section: Determinação Da Temperatura De Transição Vítrea (T G ) Por Dunclassified

“…Após conexão com o ar atmosférico, a 800 ºC, nota-se mais uma etapa de perda de massa de 1,80%, provavelmente devido à combustão de carbono do aditivo sequestrante de umidade. [31][32][33] O pico exotérmico a 805 ºC na curva DSC vai de acordo com essa informação.…”

Section: Determinação Da Temperatura De Transição Vítrea (T G ) Por Dunclassified

Síntese de poliuretanos modificados por óleo de mamona empregados em materiais energéticos

Rocha¹,

Lima²,

Gomes³

et al. 2013

Quím. Nova

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Recebido em 8/8/12; aceito em 7/1/13; publicado na web em 21/3/13 SYNTHESIS OF MODIFIED POLYURETHANES BASED ON CASTOR OIL EMPLOYED IN ENERGETIC MATERIALS. The aim of this work was to synthesize a polyurethane polymer matrix using castor oil as a polymer chain modifier, whose characteristics can be adjusted for use as a binder in the manufacture of energetic materials such as propellant and pyrotechnics for aerospace use. We attempted the partial substitution of hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB), a pre-polymer commonly used as a starting polyol in obtaining energetic matrix composites. Thermoanalytical techniques were employed to characterize the material based on castor oil and the unmodified HTPB. The results showed similar behaviors, confirming the possibility of their use as polymer matrix composites through the proposed adaptations.Keywords: hidroxyl terminated polybutadiene; castor oil; energetic materials. INTRODUÇÃOUm grão propelente sólido empregado em motores-foguete deve apresentar características balísticas adequadas e comportamento mecânico pré-definido em projeto, o que impõe o emprego de matérias--primas e processos de fabricação específicos para a formulação do combustível em função do projeto do motor.As formulações de propelentes e combustíveis sólidos do tipo compósito caracterizam-se como elastômeros altamente carregados, aglomerados por um binder polimérico. 1 O binder, ou matriz elastomérica, é a fase contínua que aglomera as partículas sólidas de metal combustível e oxidante. Além disso, fornece as propriedades mecâ-nicas adequadas para que o grão resultante seja capaz de resistir às solicitações mecânicas e térmicas durante as fases de vôo, transporte, manuseio e combustão. É importante o binder apresentar afinidade com as partes constituintes do motor-foguete, tais como proteção térmica e os componentes metálicos. 2 Para a obtenção do binder, utiliza-se o poliol, que é uma resina de alta massa molar. Atualmente, o principal poliol (ou pré--polímero) de partida usado na obtenção da matriz polimérica de combustíveis e propelentes sólidos de motores-foguete e artefatos militares 2 é o polibutadieno líquido hidroxilado (PBLH), cuja fórmula estrutural é (CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH 2 ) n (OH) 2 . Esse poliol possui a característica de suportar altos carregamentos de materiais particulados sem alterar significativamente suas propriedades mecânicas originais. Além disso, o elastômero nele baseado apresenta T g igual a -55 ºC, 3,4 compatível com as condições de operação às quais o grão pode vir a encontrar durante a trajetória do vôo de motores propulsores.No Brasil, resinas do tipo PBLH eram produzidas pela Petroflex S/A sob as marcas Liquiflex, Liquiflex H e Liquiflex P. O tipo utilizado para aplicações em propelentes e combustíveis sólidos era o Liquiflex H, devido ao seu maior teor de hidroxila, o que possibilita o aumento de ligações cruzadas por exigir uma maior quantidade de diisocianato. Porém, a produção de PBLH no Brasil foi descontinuada, tornando necessária a síntese de um poliol alte...

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TG studies of a composite solid rocket propellant based on HTPB-binder

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Thermal Decomposition of Ammonium Perchlorate in thePresence of Nanosized Ferric Oxide

Thermal Decomposition of Ammonium Perchlorate in thePresence of Nanosized Ferric Oxide

Análise térmica aplicada ao estudo de materiais energéticos

Síntese de poliuretanos modificados por óleo de mamona empregados em materiais energéticos

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