Grading Effect of Ammonium Perchlorate on Mechanical Properties of Propellant Based on Glycidyl Azide Polymer

Document Type : Research Article

Author

Chemistry and Chemical Engineering Complex, Malek-Ashtar University of Technology, P.O. Box 15875-1774 Tehran, I.R. IRAN

Abstract

Composite solid propellant containing aluminum (Al), ammonium perchlorate (AP) particles and glycidyl azide polymer (GAP) are used in various missiles and rockets as high energy propellants. Selections of particles size and grading type in the propellant formulations, with a change in the viscosity and rheological properties of the propeller slurry, have a great effect on the mechanical and ballistic properties of the final product. In this paper in addition to introducing various classes of propellants with different grading, several samples of Al-AP/GAP propellants were prepared and along with their properties comparing, the propellant with the optimum class was presented. The results showed that the best mechanical properties belonged to a propellant containing three different grading of AP (20, 100 and 250 microns). Mechanical properties of this sample under optimal conditions was obtained of yang modulus 4.16 megapascal (MPa), yield stress 0.49 MPa, yield strain 12 %, stress at failure 0.2 MPa, strain at failure 20 %, toughness 28.8 kJ/m3 and hardness 64 Shore A.

Keywords

Main Subjects

References

[1] دهنوی، محمدعلی؛ مسعودی، میثم؛ پیشرانه جامد مرکب پرانرژی NEPE،مجله علمی-ترویجی تحقیق و توسعه مواد پرانرژی، (2)9: 3 تا 10 (۱۳۹۲).
[2] حسینی، سیدقربان؛ ایومن، اسماعیل؛ بررسی فعالیت کاتالیست نانوذره های CuO در تجزیه گرمایی آمونیوم پرکلرات، مجله علمی-پژوهشی مواد پرانرژی، (2)34: 13 تا 23 (1394).
[3] Sutton G.P., Biblarz O., “Rocket Propulsion Elements”, John Wiley & Sons Inc., (2001).
[4] بلاغی اینانلو، ابراهیم؛ دهنوی، محمدعلی؛ بلاغی اینانلو، اسماعیل؛ سمنانی رهبر، مجتبی؛ مطالعه‌ی تاثیر نانوذرات آلومینیوم بر عملکرد احتراقی پیشرانه‌های مرکب بر پایه آمونیوم پرکلرات (AP)، مجله علمی-پژوهشی مواد پرانرژی، (۱)8: 53 تا ۵۹ (1391).
[5] Zarrin Ghalam Moghadam A., Hashemipour Rafsanjani A.A., The Role of Boron in Thermal Decomposition of Ammonium Perchlorate, Iran J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 19(1): 40-42 (2000).
[6] براتی، کاظم؛ نصرت‌زادگان، کیوان؛ فردوسی، محمد؛ مصدق، محسن؛ حسین‌دوست، بنیامین؛ سنتز، شناسایی و دانه بندی گوانیل اوره دی نیترآمید (12- FOX)، مجله علمی-پژوهشی مواد پرانرژی، (2)9: 53 تا 59 (۱۳۹۳).
[7] افشانی، محمدابراهیم؛ صحافیان، علی؛ ساخت پیشرانه دو پایه پرانرژی AP-CMDB جهت تامین محرکه ویژه حداقل sec 240، مجله علمی-پژوهشی مواد پرانرژی، (1)1: 33 تا 44 (۱۳۸۵).
[8] Mousavi Mashhadi M., Sanatgar M.R., Stress Analysis of Viscoelastic Materials and Its Application in Solid Propellant, Amirkabir, 16: 35-46 (2005).
[9] Spires D.N. “Beyond Horizons, A Half Century of Air Force Space Leadership”, Air University Press, New York (1998).
[10] Mahanta A.K., Pathak D.D. “HTPB-Polyurethane: A Versatile Fuel Binder for Composite Solid Propellant”, InTech. Pub. (2012).
[11] Manjari R., Somasundaran U.I., Joseph V.C., Sriram T., Structure-Property Relationship of HTPB-Based Propellants, Formulation Tailoring for Better Mechanical Properties, J. Appl. Polym. Sci., 48: 279-289 (1993).
[12] شهیدزاده، منصور؛ کمالی، احسان؛ بررسی خواص حرارتی و مکانیکی پلی‌یورتان‌های بر پایه GAP، مجله علمی-ترویجی تحقیق و توسعه مواد پرانرژی، (4)9: 41 تا 48 (۱۳۹۲).
[13] کمالی، احسان؛ شهیدزاده، منصور؛ بررسی خواص مکانیکی و حرارتی کوپلی‌یورتان‌های بر پایهGAP-PPGبا نسبت­های متفاوت، مجله علمی-پژوهشی مواد پرانرژی، (1)10: 3 تا 12 (۱۳۹۴).
[14] شهیدزاده، منصور؛ سالاری منش، فریده؛ زمانی، مهوش؛ بررسی اثر آنتی‌اکسیدان بر فرایند کهولت اکسایشی رزین پلی‌بوتادی- ان با گروه هیدروکسیل انتهایی، مجله علمی-پژوهشی مواد پرانرژی، (2)10: 43 تا 52 (۱۳۹۴).
[15] شهیدزاده، منصور؛ اسدی، زاهد؛ نادری جهرمی، بنت‌الهدی؛ سنتز و بررسی کارایی هیدانتوین گلیسیدیل پلیمر به­عنوان عامل پیوندی پلیمری پیشرانه‌های نیتر‌‌آمینی، مجله علمی-پژوهشی مواد پرانرژی، (3)9: 13 تا 24 (۱۳۹۳).
[16] امینی، سیدمهدی؛ کشاورز، محمدحسین؛ قربانی‌فراز، محمد؛ حیاتی، مهران؛ موسوی‌آذر، علی؛ آقایاری، مهدی؛ تاثیر استفاده از آمونیوم پرکلرات با دو اندازه (درشت و ریز) بر ویسکوزیته پیشرانه جامد مرکب‌، مجله علمی-پژوهشی مواد پرانرژی، (2)9: 61 تا 66 (۱۳۹۳).
[17] اشرفی، مهدی؛ فخرائیان، حسین؛ دهنوی، محمدعلی؛ سنتز و فرمولاسیون سیستم بایندر- نرم‌کننده NHTPB-NPB و بررسی خواص عملکردی آن در PBXN-109 اصلاح ‌شده، مجله علمی-پژوهشی مواد پرانرژی، (2)11: 13 تا 22 (۱۳۹۵).
[18] فتحی، نواب؛ دهنوی، محمدعلی؛ بررسی تأثیر آمونیوم اگزالات/ استرانسیم کربنات بر حساسیت دمایی سرعت سوزش پیشرانه‌های جامد مرکب، مجله علمی پژوهشی مواد پرانرژی، (1)8: 17 تا 24 (1392).
[19] یاری، سعید؛ سلیمانی حمیدی‌نژاد، پیمان؛ بلاغی، ابراهیم؛ کلانتری، آیت‌اله؛ سیف، فرهاد؛ ارزیابی اثر پارامترهای مختلف بر سرعت سوزش پیشرانه‌های جامد مرکب، مجله علمی-ترویجی تحقیق و توسعه مواد پرانرژی، (1)10: 45 تا 56 (1393).
[20] کاوسی قاضلو، محمدحسین؛ غفوری، مرتضی؛ مروری بر روش‌های بهبود خواص مکانیکی پیشرانه‌های جامد مرکب بر پایه GAP، مجله علمی-ترویجی تحقیق و توسعه مواد پرانرژی، (3)9: 15 تا 24 (1392).
[21] دهنوی، محمدعلی؛ حاجی‌بابا، آرمین؛ بررسی عوامل موثر بر خواص مکانیکی پلی‌یورتان‌ها، مجله علمی-ترویجی تحقیق وتوسعه مواد پرانرژی، (2)10: 35 تا 41 (۱۳۹۳).
[22] ملائی، احمد؛ رحیمی پور، محمدرضا؛ دهنوی، محمدعلی؛ مطالعه تجربی اثر پودر آلومینیوم نانو ساختار بر خواص یک PBX پایه HMX، مجله علمی-پژوهشی مواد پرانرژی، (3)10: 69 تا 78 (۱۳۹۴).
[23] بیات، یداله؛ فولادگر، زهرا؛ تهیه و آنالیز پلی‌مورف 20 CL- و بررسی پارامترهای مؤثر بر دانه‌بندی‌ آن، مجله علمی پژوهشی مواد پرانرژی، (1)8: 53 تا 58 (۱۳۹۲).
[24] Gronheim A., “Explosive Materials, Physical/Mechanical Properties Uniaxial Tensile Test”, Standardization Agreement (STANAG) No.4506, North Atlantic Treaty Organization (NATO), (2000).
Nashrieh Shimi va Mohandesi Shimi Iran
Volume 36, Issue 3 - Serial Number 85
October 2017
Pages 143-149

Files

Share

How to cite

Statistics