В настоящее время ведутся интенсивные работы по фазовой стабилизации нитрата аммония (НА) в области температур от -50 оС до +50 оС окислами металлов (CuO, NiO, ZnO), природными и искусственными цеолитами, сокристаллизацией НА с нитратом калия, цезия, перхлоратом аммония (ПХА) и бихроматом аммония, с энергоемкими соединениями из классов триазолов, тетразолов, путем создания эвтектических сплавов [1, 2].
В настоящей работе представлены результаты сравнительного анализа полиморфных переходов (ПП) в НА промышленного производства заводов Российской Федерации марок А ( ГОСТ 2-68) и ЖВ (ГОСТ 14792-79) (гранулы и порошки), а также в НА, стабилизированном оксидами металлов и в сокристаллизатах НА с ПХА и бихроматом аммония, в том числе в смесевых высокоэнергетических системах (ВС) на основе различных горючих-связующих (ГСВ). Необходимо отметить, что НА марок А и ЖВ хранятся в заводской упаковке и не теряют своих свойств в течение 10-15 лет в естественных температурных условиях (интервал изменения температуры от -40 оС до +40 оС). В качестве ГСВ смесевых ВС применялись связующие на основе каучука СКД, пластифицированного нефтяным маслом, а также ГСВ на основе нитроэфирных и нитраминных пластификаторов [3]. Для анализа ПП в НА и смесях на его основе использовались методы дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и термомеханического анализа (ТМА). Скорость нагрева образцов постоянна и равнялась 10 град/мин.
Показано, что в условиях нагрева образцов температурные интервалы ПП и фазовых переходов (ФП) в различных марках НА, в том числе фазостабилизированных (ФС), в смесях ВС в условиях ТМА и ДСК хорошо согласуются. Наблюдаемый в окрестности температуры Т≅0 оС фазовый переход во всех образцах НА обусловлен, как показывают результаты исследований, присутствием остаточной влаги. Скачкообразный характер объемных изменений в чистом НА при ПП растягивается при введении оксидов меди, цинка и никеля на широкую температурную область. Объемные изменения в НА марки ЖВ в области Т≈50 оС в несколько раз меньше, чем в чистом НА и соответствуют стабилизированным оксидами металлов образцам НА. Данные ДСК для различных образцов НА и смесей на их основе показывают, что НА марки А имеет практически всю гамму ПП. Однако ПП IV®III смещен в область Т≅50 оС. Образцы ФС НА, НА марки ЖВ, сокристаллизат НА/ПХА/бихромат аммония не имеют ПП в области температур от -50 оС до +50 оС. Фазовый переход в окрестности температуры Т≈0 оС наблюдается для всех исследованных марок НА и обусловлен присутствием влаги в образцах.
Для смесей ВС на основе НА марок А, ЖВ и ФС НА характерны те же температурные области ПП и ФП [3]. Наблюдается уменьшение в 2-3 раза теплового эффекта ФП при Т≈0 оС для смесей НА с активными ГСВ в сравнении с НА марок А, ЖВ и их смесей с инертным ГСВ. Показано, что введение в НА оксидов металлов, ПХА и бихромата аммония приводит к мощному катализу разложения НА и смесей на его основе, в отличие от НА марок ЖВ и А.
Таким образом, НА марки ЖВ не имеет ПП в интервале температур от -50 оС до +50 оС как индивидуальное соединение, так и в смесях ВС и идентичен в плане ПП фазостабилизированным оксидами металлов и смешанными добавками образцам НА. Нитрат аммония марки А не имеет полиморфных переходов в области температур 0 оС- 50 оС.
Работа выполнена в рамках государственных контрактов № 4808р/7038 проект «Разработка нового класса высокоэнергетических материалов на основе нитрата аммония и нанопорошков металлов, характеризующихся низкой стоимостью, экологической и техногенной безопасностью», № 02.513.11.3009 по теме «Высокоэнергетические нанокомпозиты», выполняемого в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы, а также поддержана РФФИ (проекты № 05-03-32729 и 05-08-18237).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Korting P.A., Zee F.W., Meulenbrugget J.J. Combustion Characteristics of Low Flame Temperature Chlorine-Free Composite Solid Propellants// J. Propulsion, 1990, VOL. 6, № 3, pp.250-255.
- Клякин Г.Ф. Разработка концепции и основные направления фазовой стабилизации нитрата аммония как окислителя экологически чистых высокоэнергетических конденсированных систем// HEMs-2004: Материалы конференции. Белокуриха,2004. С.14-16.
- Попок В.Н., Савельева Л.А. Горение высокоэнергетических композиций на основе нитрата аммония и активных связок // Х Международная конференция «Решетневские чтения»: Материалы конференции. Красноярск, 2006. С. 79-80.
Библиографическая ссылка
Попок В.Н. АНАЛИЗ ПОДХОДОВ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ ФАЗОВОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ НИТРАТА АММОНИЯ – ПОТЕНЦИАЛЬНОГО ОКИСЛИТЕЛЯ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 11. – С. 85-86;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3741 (дата обращения: 20.04.2024).