Kompozit roket yakıtlarında polimerizasyon kinetiğine katkı maddelerinin etkisi
The Effect of the additives used in solid propellant on polymerization kinetics of the composite propellant
- Tez No: 131432
- Danışmanlar: PROF. DR. HASİP YENİOVA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 225
Özet
ÖZET Doktora Tezi KOMPOZTT ROKET YAKITLARINDA POLÎMERÎZAS YON KİNETİĞİNE KATKI MADDELERİNİN ETKİSİ Hatice ÜRTİŞ Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilin Dalı Danışman : Pro£ Dr. Hasip YENİOVA Hidroksil uç gruplu polibütadien (HTPB, Hydroxy-terminated polibutadiene) reçinenin kullanıldığı kompozit yakıtlar, roket ve füzelerde geniş uygulama alanı olan güncel yakıtlardır. Tipik bir kompozit yakıtın temel bileşenleri; metalik yamçı (fuel), yakıcı (oxidizer) ve bağlayıcı (binder)'dır. Bu bileşenlere ilave olarak katı yakıtlarda, düşük derişimlerde bağlama maddesi (bonding agent), antioxidant ve katalizör gibi katkı maddeleri de kullanılır. Bunların yakıta etkileri karmaşıktır. Bağlayıcının polimerizasyon kinetiğini etkileyebilir veya diğer bileşenin davranışım değiştirebilirler. Bu nedenle her bileşenin fonksiyonunu anlamak önemlidir. Yakıt üretiminde yanma hızı ve olgunlaştırma katalizörü olmak üzere genellikle iki tip katalizör kullanılır. Yanma hızı katalizörünün poliüretan oluşumundaki etkisi bu tepkimeler için açıklanması gereken problemlerden birisidir. Doktora çalışmasının amacı poliüretan oluşumunda, yanma hızı katalizörlerinin etkisini incelemektir. Bu nedenle HTPB ile izoforon diizosiyanat (IPDI, Isophorone diisocyanate) arasındaki tepkimenin kinetiği demir ihtiva eden ve katı yakıtların yanma hızım ayarlamak için oldukça fazla kullanılan katosen (catocene, BEFP, 2,2-Bis-(etil ferrosenil)propan), bütasen (bütacene) ve demir (İÜ) oksit (Fe203) gibi yanma hızı katalizörleri ilavesi ile incelenmiştir. Yığın içinde fonksiyonlu grupların oram (NCO/OH) 1,1alınmıştır. Çalışmalarda katalizör derişimi ve sıcaklık değiştirilmiştir. İzosiyanatın değişimini takip etmek için FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) ve volumetrik titrasyon (di-n-bütilamin) yöntemleri kullanılmıştır. FTIR spektrumları, Nicolet 20 SXB,FTIR spektrometre ile çekilmiştir. Veriler OMNIC program ile değerlendirilmiştir. Tepirime hız eşitlikleri 50-80°C sıcaklıklarda bulunmuş ve ikinci dereceden tuz eşitliğine uyduğu kanıtlanmıştır. Ayrıca tepkimelerin: akbvasyon enerjisi, entalpi ve entropisi hesaplanmıştır. Poliüretanın düşük sıcaklık ve bozunma özelliklerini bulmak için sırası ile diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC, Differential Scanning Calorimetry) analizleri ve termogravimetrik (TGA, ThermoGravimetric Analysis) analizler yapılmıştır. Sonuçlar; katosen, bütasen ve FejOj'ün bağlayıcının polimerizasyonu ve bozunması üzerinde önemli katalizör etkisi yaptığım göstermiştir. 2003, 200 sayfa ANAHTAR KELİMELER: Kinetik, HTPB, IPDI, FTIR spektroskopi, Arrhenius bağıntısı, Eyring bağıntısı, kompozit yakıt, katkı maddeleri, yanma hızı katalizörü, üretan tepkimesi
Özet (Çeviri)
ABSTRACT Ph. D. Thesis THE EFFECT OF THE ADDITIVES USED IN SOLID PROPELLANT ON POLYMERIZATION KINETICS OF THE COMPOSITE PROPELLANT Hatice ÜRTİS Ankara University The Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemical Engineering Supervisor : Prof Dr. Hasip YENİOVA Composite propellants based on Hydroxyl-Terminated PolyButadiene (HTPB) resin are the most common contemporary solid propellants for rocket and missile applications. A typical composite solid propellant contains mainly of a metalic fuel, an oxidizer and a binder. In addition to these ingredients, propellants also contains a number of additives at low concentrations, such as bonding agent, antioxidant and catalysts. The effects all of these components on the propellant properties are complicated. They can either change the kinetics of the binder polymerization or alter the behaviour of another component. Consequently clarifying the functions of each ingredients are very important. Two type of catalysts; burning rate and curing catalysts employs during the manufacture of the propellant. One of the major problem is to find out the effect of burning rate catalysts on polyurethane formation. Therefore the aim of this PhD study was to investigate the effect of the burning rate catalysts on polyurethane reactions. We studied the kinetics of curing reactions between HTPB and Isophorone diisocyanate (IPDT) catalyzed by ferriginous compounds, such as Fe>0;j, catocene (BEFP, 2,2-Bis-(etü ferroseniI)propan) and butacene which are very popular burning rate catalysts for modification of composite solid propellants. The ratio between the functional groups (NCO/OH) was 1,1 in the bulk. Influence of catalyst concentration and temperature were studied. Two analytical methods which; FTIR spectroscopy and volumetric titration with di-n-butilamm methods were used to follow isocyanate consumption in the reaction medium. The manipulation of data with Nicolet 20 SXB FTIR instrument is performed by using the OMNIC software. Rate equations for the temperatures 5O-80°C obtained. The reaction apparently follow the second order rate law for all of experiments. Energy of activation, entropy and enthalpy of the polyurethane formation were calculated. Low temperature properties with Differential Scanning Calorimetry (DSC) and the thermal decomposition with thermogravimetry (TGA) were employed to investigate the thermal characteristics of binder systems in the presence of burning rate catalyzers compounds. Results shows that : Fe2Oî, catocene and butacene has an important catalysing role m the polymerization and decomposition of this binder systems. 2003, 200 pages Key Words : Kinetic, HTPB, IPDI, FTIR spectroscopy, Arrhenhis equation, Eyrmg equation, composite propellants, additives, burning rate catalyzers, polyurethane reaction.
Benzer Tezler
- Polieter esaslı yakıtlarda kullanılmak üzere hidroksi uç-gruplu poli(1,4 bütandiol)/poli(etilen glikol) blok kopolimer sentezi
Synthesis of poly(1,4 butandiol)/poly(ethylene glycol) block copolymers to be used in hydroxy-terminated polyether propellants
ESRA SUNAL
- Alüminyum ve hidroksil uçlu polibütadien (HTPB) bazlı kompozit malzemelerin yaşlanmasında aşındırıcı ortam etkilerinin incelenmesi
Investigation of the corrosive enviroment effects on ageing of aluminium and hydroxy-terminated polybutadiene (HTPB) based composite materials
GÜNSELİ SEZİGEN BAYRAM
- Kompozit esaslı katı roket yakıt numunesinin karaktersitik özelliklerinin deneysel incelenmesi
Investigation of the characteristics of rocket solid propellant sample by experimentally
CAN EMRE DÖNMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Savunma ve Savunma TeknolojileriKırıkkale ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAYRİ YAMAN
- An Investigation of the liner propellant interface in HTPB based solid rocket fuels
HTPB bazlı roket yakıtlarında astar yakıt yapışma çalışması
SERKAN BURAK HASKA
