Previsão do tempo de vida de uma pólvora de base dupla

Abstract

O estudo da decomposição térmica do estabilizador químico de um propergol em função da temperatura de serviço ou de armazenagem é fundamental para prever o tempo de vida do propergol. Neste estudo são feitas previsões do tempo de vida de uma pólvora de base dupla WC-870, tendo por critério a decomposição de 50% do estabilizador, difenilamina, segundo as previsões baseadas na aplicação do modelo de Bohn, tendo por base os parâmetros cinéticos do propergol (Energia de Ativação e Fator pré-exponencial), obtidos por análise térmica (Termogravimetria e Calorimetria Diferencial de Varrimento) e aplicação dos modelos matemáticos de Kissinger e Ozawa. Para o efeito foram realizados ensaios de análise térmica com as taxas de aquecimento a 0,7, 1,1 e 1,5 °C/min, com amostras e 1 mg. De modo a validar as previsões alcançadas através do modelo de Bohn, são submetidas a castigo térmico de 90,2 e 74,8 ºC, cinco amostras da pólvora de base dupla para os castigos térmicos com periodicidades equidistantes até 648 e 864 horas respetivamente. As amostras foram submetidas a uma análise de Cromatografia de Camada Fina de Alta Eficiência (HPTLC). Os resultados adquiridos da decomposição do estabilizador são comparados com os da previsão. Os estudos de análise térmica carecem de rigorosos processos de calibração, aquisição e tratamento de dados. Através da aplicação da Norma AOP-48 é verificada a estabilidade química do propergol, quando armazenado durante 10 anos a 25 °C.

Propellant chemical stabilizers decompose under certain temperatures. The prediction of stabilizer decomposition, as a function of service and storage temperature, is essential to predict the life time of propellants. In this work, lifetime predictions for the double-base powder WC-870 are made using as criteria the decomposition of 50% of stabilizer diphenylamine. Predictions are made by the application of the Bohn model, based on kinetic parameters of propellants (Activation Energy and Pre-exponential Factor), which are obtained by thermal analysis (Thermogravimetry and Differential Thermal Analysis) and by the application of the Kissinger and Ozawa methods. Thermal analysis experiments have been performed using heating rates of 0,7, 1,1 and 1,5 °C/min with 1 mg sample. In order to validate Bohn model predictions applied for the propellant, five samples are exposed to artificial thermal ageing of 90,2 and 74,8 °C, they been removed in equidistant hours, until 648 and 864. The samples are subjected to High Performance Thin Layer Chromatography (HPTLC). The stabilizer decomposition results are compared with the ones obtained by the prediction. The thermal analysis studies lack rigorous procedures for calibration, data acquisition and processing. Propellant WC-870 stability under 25 °C and 10 years storage is checked by the application of the NATO standard AOP-48