Homemade explosives based in ammonium and urea nitrates

Abstract

Nitrato de Amónio (NH4NO3) é a componente base de uma conhecida família de misturas geradoras de gases e compósitos pirotécnicos. Nitrato de Ureia ((NH2)2COHNO3) é um nitrato recentemente utilizado em estudos de deflagração e detonação. Ambos os nitratos foram utilizados em grandes atentados terroristas e são frequentemente utilizados em explosivos ocasionais. Foram testadas misturas de nitrato de amónio (AN) e de nitrato de ureia (UN). Foram utilizados poliuretano como ligante e, como aditivos, pó de Al e uma mistura de Magnésio com Teflon (MT). A decomposição dos reagentes foi prevista em função da temperatura através do código THOR. As temperaturas de combustão também foram teoricamente previstas, de modo a optimizar composições e a avaliar as performances esperadas. Os termogramas dos reagentes, adquiridos por DSC/TGA, ajudaram a definir as composições testadas, pois demonstram os seus níveis de decomposição. Os termogramas adquiridos do AN e do UN mostram algumas diferenças significativas entre eles. O UN apresenta um pico exotérmico a baixas temperaturas. Os testes experimentais recorreram a duas configurações: amostras cilíndricas, cuja ignição era feita no topo, e contentores em forma de disco, compostos por uma base cilíndrica de PVC e uma tampa de PMMA. As amostras cilíndricas foram testadas antes dos discos para verificar propriedades de combustão. O sistema de termopares permitiu a medição de temperaturas de combustão. Filmagens, acima de 1000 fps, permitiram a visualização directa da propagação da chama. Assim, as velocidades fundamentais de chama puderam ser medidas. A combustão com aditivos, Al e MT, demonstram aumentos de temperatura de chama na ordem dos 1300ºC e apresentam, sempre para a pressão atmosférica, velocidades de propagação de chama de mm/s e velocidades fundamentais de chama superiores a cm/s. A mistura de MT, como aditivo, parece aumentar a expansão dos produtos de combustão, mais do que o Al. O UN tem um comportamento semelhante ao do AN neste tipo de composições energéticas. Foi observada a auto-ignição de uma mistura de UN/PU com MT durante o tempo de cura. Este facto parece ser devido a complexos fenómenos (reacções entre os reagentes), onde foi observada a produção de gás proveniente do UN. Estudos suplementares são necessários antes de realizar novas experiências.A espectroscopia de infra-vermelho (IV) foi utilizada para caracterizar os reagentes utilizados nas misturas, bem como a sua presença nas respectivas misturas, e para avaliar a formação de novas ligações, devido a reacções entre os reagentes. Os espectros de IV confirmam as capacidades de detecção para este tipo de misturas e provam a existência dos reagentes “frescos” nos resíduos de combustão. Palavras-chave: Nitrato de Amónio, Nitrato de Ureia, ligante Poliuretano, explosivos ocasionais, aditivo alumínio, aditivo Magnésio/Teflon, código THOR, termogramas DSC/TGA, testes de combustão de amostras, velocidades fundamental de propagação de chama, espectroscopia de infra-vermelho.