Hns-ıv Patlayıcısına Bağlayıcı Ekleme Prosesinin Geliştirilmesi

Abstract

HNS (Hekzanitrostilben), askeri ve endüstriyel alanlarda kullanılan 1.1. sınıfı bir patlayıcı tipidir. Isıya dayanıklı patlayıcılara ihtiyaç duyulması sonucunda Naval Ordnance Laboratuvarları tarafından geliştirilmiştir ve çalışma sıcaklık aralığı -320ºC – +325ºC şeklindedir. HNS elektrostatik boşalma, sürtünme ve yüksek sıcaklık gibi çevresel etkenlere karşı oldukça duyarsız bir malzemedir. Bu özellikler HNS’i tercih edilen bir patlayıcı haline getirmektedir. HNS patlayıcısına ait HNS-I, HNS-II, HNS-III ve HNS-IV şeklinde 4 farklı tip bulunmaktadır ve bu tipler arasındaki temel fark parçacık büyüklüğüdür. Bu tez çalışmasının amacı, roket ve füze sistemleri ateşleme zincirlerinde başlatıcı olarak kullanılan patlayan folyolu başlatma elemanı içerisinde bulunan HNS-IV patlayıcısına bağlayıcı ekleyerek malzemenin fiziksel bütünlüğünü ve peletleme prosesinin kolaylaştırılmasını sağlamaktır. Patlayıcıya bağlayıcı ekleme prosesini etkileyen birçok faktör vardır. Bu tez kapsamında yapılan deneysel çalışmalarda, bu faktörler göz önüne alınarak optimum deney parametreleri tespit edilmeye çalışılmıştır. Deneysel çalışmalar 3 farklı parametre üzerine kurulmuştur. Bu parametreler bağlayıcı oranı, çözücü/bağlayıcı tipi ve su/çözücü oranıdır. Deneysel çalışmalarda bağlayıcı olarak Kel-F 800 ile Viton-A polimerleri kullanılmıştır ve bağlayıcı miktarının etkisini gözlemlemek amacıyla karışıma % 1 ile % 3 oranlarında katılmışlardır. Kel-F 800 bağlayıcısı, metil izobütil keton/izobütil asetat çözücü karışımı ve n-bütil asetat çözücüsü içerisinde; Viton-A bağlayıcısı ise metil etil keton çözücüsü içerisinde çözünerek kullanılmıştır. Optimum deney parametrelerinin belirlenmesi amacıyla 18 adet deney gerçekleştirilmiştir. Her bir deneyden elde edilen toz karışımın bir kısmı ateşleme testlerinde kullanılmak üzere pelet üretiminde kullanılmıştır. Peletlemeden geriye kalan toz karışım SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu)’de incelenerek malzemenin morfolojisi analiz edilmiştir. Ayrıca toz malzemeye FTIR ve parçacık boyut analizleri uygulanarak malzemenin içeriğindeki kimyasal bağlar ve malzemenin tanecik boyutu hakkında bilgi edinilmiştir.

HNS (Hexanitrostilbene) is a well-characterized energetic material that is used in a variety of aerospace, military, and industrial systems. HNS was first produced at the Naval Ordnance Laboratory to meet a requirement for a heat resistant explosive. HNS demonstrates acceptable performance in a temperature range of -320°C to +325° C. HNS is the material of choice for a number of reasons. It is an insensitive explosive will not inadvertently initiate when exposed to various environments such as electrostatic discharge, drops, friction or elevated temperature. There are different types of HNS from type I to type IV according to their particle size. The purpose of this study is to ensure physical integrity of HNS-IV and facilitate pelleting process by adding binder into the HNS-IV that is used as explosive in exploding foil initiator used as initiator in ignition systems of rocket and missile technology. There are many factors that affect the process of adding binder to explosive. In experimental studies in the context of this thesis, these factors were studied to determine the optimal experimental parameters. Experimental studies were based on 3 different parameters. These parameters were binder ratio, solvent/binder type and water/solvent ratio. In the process of adding binder to explosive, binder is dissolved in organic solvent and explosive is slurried in this solution. This mixture is added into the water and stirred rapidly. Then it is heated in order to remove solvent. The resulting powder mixture is filtered, washed, dried and pressed in order to make pellets. In experimental studies, Kel-F 800 and Viton-A polymers were used as a binder. In order to observe the effect of binder amount, these polymers were used in 1% and 3%. Kel-F 800 was chosen because of its superior performance among the binders. Kel-F, a proprietary product of the 3M Company, is a copolymer of chorotrifluoroethylene and vinylidene fluoride. Kel F is very thermally and chemically stable, has good mechanical properties at ambient temperatures and melts at about 100°C. Viton-A, a vinylidene fluoride and hexafluoropropylene copolymer, is a fluorinated polymer and fluorinated polymers have been found to be best suited for defense applications because of their chemical inertness, higher density, greater thermal stability and longer shelf life. In studies, Kel-F 800 was dissolved in methyl isobutyl ketone/isobutyl acetate solvent mixture and n-butyl acetate solvent; Viton-A was dissolved in methyl ethyl ketone solvent. 18 experiments were carried out in order to determine optimum experimental parameters. 12 pellets from each assay were obtained for use in the ignition test. The remaining powder mixture was used in SEM (Scanning Electron Microscope) analysis in order to examine the morphology of the explosive. Also chemical bonds and particle sizes of powder was examined by FTIR and particle size analysis.