Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Zhiani,Amir Abdolmaleki
محمد ژیانی (استاد راهنما) امیر عبد الملکی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Seyed mohammad Hosseini
سیدمحمد حسینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
Pyrotechnics are energetic materials composed of fuel and oxidizer in which a lower burning rate than other energetic materials, including propellants and explosives. In this study, the electrical breakdown and ignition properties of five component magnesium-based pyrotechnic mixtures were evaluated. This pyrotechnic mixture (real sample) includes magnesium as the fuel, barium peroxide and barium nitrate as oxidizers, phenol formaldehyde resin (PF) as the binder and graphite as the additive. In this research, a method for measuring the breakdown voltage and electrical resistance of powders by HRLC apparatus is presented. Electrical breakdown in the sample occurs as a result of applying and increasing the voltage up to a threshold voltage called the breakdown voltage.At breakdown voltage, the electrical resistance of the sample drops significantly and the insulator sample becomes conductive. Also, the amount of sample and applied torque were optimized to measure the breakdown voltage of five component magnesium-based pyrotechnic mixtures. According to the results, 0.4 g value for sample weight and 8 N.m torque were selected to compress the sample to measure the breakdown voltage of pyrotechnic mixtures. The ignition properties studied in this thesis include friction sensitivity, electrostatic discharge sensitivity, luminous intensity, burning rate and thermal analysis of DSC. The variations of breakdown voltage and ignition properties were evaluated by reducing the weight ratio of each component relative to the real sample and keeping the values of the other components constant. The results show that magnesium as a conductive metal has more effect on the breakdown voltage than other components, so that the breakdown voltage of the pyrotechnic mixture without magnesium is 332V that compared to the real sample (23V) it has increased significantly. The results of friction sensitivity measurement showed that presence of graphite with low content in the mixture (0.27 wt%) as well as the presence of magnesium as fuel resulted in reduced friction sensitivity of real sample. Also, the friction force required for ignition of the real sample without the presence of barium peroxide and barium nitrate is greater than 490 N, indicating that the real sample without oxidizer is not sensitive to friction. The results of the electrostatic discharge sensitivity indicated that none of the pyrotechnic samples produced in this study, were sensitive to electrostatic. The results of luminous intensity and burning rate evaluation showed that decreasing the weight ratio of the fuels and oxidizers in the mixture decreased the luminous intensity and the burning rate but the changes in graphite values had no effect on these ignition properties. The effect of magnesium as the fuel on luminous intensity and burning rate is more pronounced than oxidants. Results of DSC thermal analysis also showed that in addition to magnesium, phenol formaldehyde resin reacts with oxidants. Also in these reactions the released heat varies with the weight ratio of the components but the ignition temperature is constant. Also, due to applying of 8 N.m torque to the real sample, the friction sensitivity, luminous intensity and burning rate decreased, but after applying the breakdown voltage, these parameters showed an increasing trend.
پیروتکنیک ها موادی پرانرژی متشکل از سوخت و اکسیدکننده هستند که سرعت سوختن کمتری نسبت به سایر مواد پرانرژی شامل پیشرانه ها و مواد منفجره دارند. در این پژوهش، شکست الکتریکی و خواص احتراقی مخلوط های پیروتکنیک پنج جزئی برپایه ی منیزیم مورد ارزیابی قرار گرفته است. این مخلوط پیروتکنیک (نمونه ی واقعی) شامل منیزیم به عنوان سوخت، باریم پراکسید و باریم نیترات به عنوان اکسیدکننده ها، رزین فنول فرمالدهید به عنوان بایندر و گرافیت به عنوان افزودنی است. در این پژوهش روشی برای اندازه گیری ولتاژ شکست و مقاومت الکتریکی مواد پودری به وسیله ی دستگاه HRLC ارائه شده است. شکست الکتریکی در نمونه در اثر اعمال و افزایش ولتاژ تا یک ولتاژ آستانه که به آن ولتاژ شکست می گویند، رخ می دهد. در ولتاژ شکست، مقاومت الکتریکی نمونه به طور قابل توجهی افت می کند و نمونه ی عایق، رسانای الکتریسیته می شود. همچنین مقدار نمونه و گشتاور اعمال شده برای اندازه گیری ولتاژ شکست مخلوط های پیروتکنیک پنج جزئی برپایه ی منیزیم بهینه شده است. با توجه به نتایج به دست آمده، مقادیر 4/0 گرم برای وزن نمونه و گشتاور N.m 8 برای متراکم کردن نمونه جهت اندازه گیری ولتاژ شکست مخلوط های پیروتکنیک انتخاب شد. خواص احتراقی بررسی شده در این پایان نامه شامل حساسیت به اصطکاک، حساسیت به الکتریسیته ی ساکن، شدت نور، سرعت سوختن و آنالیز گرمایی DSC است. تغییرات ولتاژ شکست و خواص احتراقی با کاهش نسبت وزنی هر یک از اجزا نسبت به نمونه ی واقعی و ثابت نگه داشتن مقادیر اجزای دیگر مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که منیزیم به عنوان فلز رسانا اثر بیشتری بر ولتاژ شکست نسبت به سایر اجزا از خود نشان می دهد؛ به طوری که ولتاژ شکست مخلوط پیروتکنیک بدون حضور منیزیم، معادل 332 ولت است که نسبت به نمونه ی واقعی (23 ولت) افزایش قابل توجهی داشته است. نتایج اندازه گیری حساسیت به اصطکاک نیز نشان دادند که حضور گرافیت با وجود مقدار کم در مخلوط (27/0 درصد وزنی) و همچنین حضور منیزیم به عنوان سوخت منجر به کاهش حساسیت به اصطکاک نمونه ی واقعی شده است. همچنین نیروی اصطکاک لازم برای احتراق نمونه ی واقعی بدون حضور باریم پراکسید و باریم نیترات، بیشتر از N 490 است که نشان می دهد نمونه ی واقعی بدون اکسیدکننده حساسیتی به اصطکاک ندارد. نتایج حساسیت به الکتریسیته ی ساکن بیانگر این بود که هیچ یک از نمونه های پیروتکنیکی تهیه شده در این پژوهش به الکتریسیته ی ساکن حساس نیستند. نتایج ارزیابی شدت نور و سرعت سوختن نشان دادند که کاهش نسبت وزنی سوخت و اکسیدکننده ها در مخلوط باعث کاهش شدت نور و سرعت سوختن شده است ولی تغییرات مقادیر گرافیت اثری بر این خواص احتراقی نداشته است. همچنین اثر منیزیم به عنوان سوخت بر شدت نور و سرعت سوختن از اکسیدکننده ها مشهودتر است. نتایج آنالیز گرمایی DSC نیز نشان دادند که علاوه بر منیزیم، رزین فنول فرمالدهید نیز با اکسیدکننده ها واکنش می دهد. همچنین در این واکنش ها گرمای آزاد شده با تغییر نسبت وزنی اجزا تغییر می کند ولی دمای احتراق ثابت است. همچنین در اثر اعمال گشتاور N.m 8 به نمونه ی واقعی حساسیت به اصطکاک، شدت نور و سرعت سوختن کاهش یافت؛ ولی پس از اعمال ولتاژ شکست، این پارامترها روند افزایشی نشان دادند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی