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https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846512| Title: | Análise da influência do envelhecimento sobre as propriedades mecânicas de propelentes de base dupla |
| Authors: | Ferreira, Priscila Richa Ribeiro |
| metadata.dc.contributor.advisor: | Nunes, Jakler Nichele Lemos, Maurício Ferrapontoff |
| Keywords: | Pólvoras Degradação Nitroglicerina Nitrocelulose |
| DGPM knowledge areas: | Química |
| Issue Date: | 2022 |
| Publisher: | Instituto Militar de Engenharia (IME) |
| Description: | O presente trabalho avalia a alteração de diferentes propriedades mecânicas de propelentes de base dupla ao longo do envelhecimento e sua relação como as degradações química e física. Foram analisados os efeitos referentes ao envelhecimento natural, para amostras fabricadas em 1999, 2016 e 2019, e ao envelhecimento artificial, realizado a 60 °C por tempos equivalentes a até vinte anos de envelhecimento natural. As propriedades mecânicas foram analisadas em termos de módulos elástico e de relaxamento em ensaios de compressão em analisador termomecânico, e de parâmetros das curvas tensão-deformação em ensaios uniaxiais de tração em máquina de ensaio universal. A degradação química foi analisada em termos da quebra das cadeias de nitrocelulose em ensaios de cromatografia de permeação em gel e a degradação física foi avaliada em relação à perda de plastificantes em analisador termogravimétrico. Análises complementares de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier confirmaram que as perdas de massa referem-se à perda de nitroglicerina e dietilftalato por evaporação. A estabilidade química dos propelentes foi analisada por cromatografia de fluxo de calor. Os resultados mostraram que as propriedades mecânicas dos propelentes se comportam de forma distinta ao longo do envelhecimento. Observou-se um aumento nos módulos elástico e de relaxamento em compressão, porém uma redução no módulo elástico e nos parâmetros de ruptura em tração. As propriedades mecânicas em tração são influenciadas diretamente pela quebra das cadeias de nitrocelulose. Para o envelhecimento natural, os resultados de tempo de relaxamento indicam que a degradação física é o mecanismo predominante. Por outro lado, para o envelhecimento artificial, os resultados indicam que a degradação física é o mecanismo principal em uma fase inicial, porém a degradação química se torna o mecanismo predominante em uma fase posterior. |
| Abstract: | The present work evaluates the changes of different mechanical properties of double base propellants over aging and its relation to chemical and physical degradations. It was analyzed the effects related to natural aging, for samples manufactured in 1999, 2016 and 2019, and to artificial aging, carried out at 60 °C for times equivalent up to twenty years of natural aging. The mechanical properties were analyzed in terms of elastic and relaxation modulus in compression mode in a thermomechanical analyzer, and stress-strain curves parameters in tension mode in a universal testing machine. Chemical degradation was analyzed in terms of nitrocellulose depolymerization by gel permeation chromatography and physical degradation was evaluated in relation to plasticizers content by thermogravimetric analysis. Complementary analyses of Fourier transform infrared spectroscopy confirmed that the mass losses refer to the evaporation of nitroglycerin and diethyl phthalate. The chemical stability of the propellants was analyzed by heat flow calorimetry. The results showed that the mechanical properties of the propellants behave differently over ageing. It was observed an increase in the elastic and relaxation modulus in compression, but a reduction in the elastic modulus and in the rupture parameters on tension mode. The mechanical properties in tension are directly influenced by the NC chains scission. For the natural ageing, the relaxation time results indicate that the physical degradation is the main mechanism. On the other hand, for the artificial ageing, the results indicate that the physical degradation is the predominant mechanism in an initial stage, however, the chemical degradation seems to become the main mechanism in a later stage. |
| Access: | Open access |
| URI: | https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/846512 |
| Type: | Master thesis |
| Appears in Collections: | Sistemas de Armas: Coleção de Dissertações |
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