Utilization of New Non‐toxic Substances as Stabilizers for Nitrocellulose‐Based Propellants

Abstract

Propellants consisting of nitrocellulose (NC) and/or other nitrate esters are inherently chemically unstable and undergo decomposition even under standard storage conditions. Decomposition of such compounds can be inhibited or nearly stopped when stabilizers are used. However, conventional stabilizers form nitrosamines that have toxic and carcinogenic effects. As a result, these conventional stabilizers should be replaced as soon as possible. A series of NC‐based propellants doped with different novel manufactured stabilizers were investigated using microcalorimetry, conventional stability tests, and sensitivity tests. The results were compared with propellants containing the conventional stabilizer Akardite II. The chemical structure of these new stabilizers and their decomposition products do not enable the formation of toxic N‐nitrosamines.

Effect of Experiment Environment on Calorimetric Value of Composite Solid Propellants

“…The successful attempts have also been made by other workers 9 , where heat of combustion of new energetic thermoplastic elastomers based on GAP, polyNIMMO and polyGLYN were carried out in Parr calorimetric oxygen bomb at 3 MPa to co-relate the energy output of the prepared composition. On the same line, the cal-val of new non-toxic substances as stabilizer for nitrocellulose based propellants were also reported 10 in vacuum of constant volume at a temperature of 25˚C and heat output were compared with conventional stabilizers.…”

Predição De Toxicidade Dos Estabilizantes Usuais Em Propelentes À Base De Nitrocelulose E De Seus Principais Produtos De Degradação

“…Estas últimas geralmente contêm a nitrocelulose (NC) como principal componente de suas formulações, cuja instabilidade demanda a utilização de estabilizantes. 1 Os estabilizantes são substâncias utilizadas nas formulações de propelentes com a finalidade de retardar o processo de degradação natural da NC, prolongando o tempo de vida dos propelentes à base de NC, quando em condições adequadas de armazenamento. 1 No processo de interação química entre os estabilizantes e os vapores nitrosos oriundos da degradação da NC, é gerada uma grande variedade de compostos nitrosados, dentre os quais se destacam as N-nitroso-aminas e as N-nitroso-amidas.…”

“…1 Os estabilizantes são substâncias utilizadas nas formulações de propelentes com a finalidade de retardar o processo de degradação natural da NC, prolongando o tempo de vida dos propelentes à base de NC, quando em condições adequadas de armazenamento. 1 No processo de interação química entre os estabilizantes e os vapores nitrosos oriundos da degradação da NC, é gerada uma grande variedade de compostos nitrosados, dentre os quais se destacam as N-nitroso-aminas e as N-nitroso-amidas. Tais substâncias tóxicas são as principais responsáveis pelos riscos à saúde dos profissionais que manipulam pólvoras e propelentes, assim como, pela contaminação do ambiente.…”

“…Há relatos na literatura sobre o risco desses compostos serem carcinogênicos, mutagênicos e prejudiciais à reprodução (abreviados aqui como CMR). [1][2][3][4][5] Os estabilizantes utilizados comercialmente hoje em dia na composição de propelentes a base de NC são todos análogos da ureia e de aminas secundárias, sendo a difenilamina (DPA), a etil centralite (EC), a akardite II (AK-II) e a 2-nitrodifenilamina (2-NDPA) os mais comuns. Alternativas menos tóxicas a esses compostos, já foram apontadas na literatura, como os ésteres e éteres aromáticos propostos por Krumlinde 6 ou os estabilizantes à base de óleo epoxidado, conhecidos como Lankroflex E2307 (óleo de soja epoxidado), Lankroflex L (óleo de linhaça epoxidado), e Lankroflex ED6 (uma mistura epoxidada de ácidos graxos C 14 -C 22 e 2-etil-hexil ésteres).…”

“…Alternativas menos tóxicas a esses compostos, já foram apontadas na literatura, como os ésteres e éteres aromáticos propostos por Krumlinde 6 ou os estabilizantes à base de óleo epoxidado, conhecidos como Lankroflex E2307 (óleo de soja epoxidado), Lankroflex L (óleo de linhaça epoxidado), e Lankroflex ED6 (uma mistura epoxidada de ácidos graxos C 14 -C 22 e 2-etil-hexil ésteres). 1,7 Recentemente, surgiram também possibilidades de substituição dos estabilizantes por compostos naturais, chamados de "green stabilizers", sendo a α-ionona apontada como o "green stabilizer" mais promissor dentre outros compostos de origem natural como a Vitamina E e a Curcumina. 8 Embora algumas das alternativas acima tenham se mostrado promissoras, ainda não há registros de um estabilizante comercial que não seja um análogo da ureia e de aminas secundárias.…”