Influência do envelhecimento no desempenho balístico de propelentes à base de nitrocelulose

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Defanti, Bianca
• Orientador(a): Nunes, Jakler, Mendonça Filho, Letivan
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Química
• Link de acesso: http://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/844505

As pólvoras são materiais energéticos classificados como propelentes, dada a sua capacidade de geração de gases por combustão, cuja energia pode ser aproveitada para imprimir movimento balístico a projetis, cabeças de guerra, mísseis e foguetes. Destacam-se neste trabalho, os propelentes de base simples, compostos principalmente por nitrocelulose e aditivos como plastificantes, estabilizantes, moderadores de combustão e redutores de chama, entre outros. Os estabilizantes são necessários na composição dos propelentes à base de nitrocelulose devido ao seu processo espontâneo de degradação que compromete a segurança no armazenamento e manuseio. Este processo de degradação gera radicais de elevada reatividade que interagem com a própria nitrocelulose, provocando um processo autocatalítico de decomposição. Tal degradação também afeta o desempenho balístico dos propelentes e, justamente neste ponto, reside o interesse deste projeto: avaliar a relação entre as alterações nas propriedades balísticas e a estabilidade química de propelentes degradados por envelhecimento. Para isto, foram utilizadas amostras de propelentes de base simples empregados nas munições antiaérea de calibre 40 mm L/70 e foi realizada a avaliação da estabilidade química por meio de testes de Bergmann-Junk, testes de estabilidade à vácuo e pela quantificação da concentração de estabilizante por cromatografia líquida. Além disso, também foram realizados ensaios em microcalorímetro de fluxo de calor, avaliação do tamanho das cadeias de nitrocelulose por cromatografia de permeação em gel e avaliação da superfície dos grãos dos propelentes por microscopia eletrônica de varredura. Os ensaios em bomba calorimétrica possibilitaram a verificação da evolução dos gases liberados ao longo do tempo de queima. Para cada amostra foram calculadas as propriedades como pressão máxima dos gases, força, covolume, vivacidade dinâmica média e taxa de queima. Os ensaios químicos e balísticos com as amostras envelhecidas naturalmente não apresentaram resultados correlacionados com o ano de fabricação. Diferente dos ensaios com amostras envelhecidas artificialmente, cujos resultados da avaliação das propriedades químicas evidenciam sua degradação ao longo do tempo e os resultados dos ensaios balísticos sugerem que estas propriedades são afetadas em duas fases, a primeira de intensificação e a segunda de apassivação. Uma possível justificativa para o comportamento observado é que a taxa de queima é afetada de diferentes maneiras durante o processo de degradação artificial. No início do processo de degradação, a redução do peso molecular médio da nitrocelulose não é tão significativa e as amostras foram classificadas como estáveis. Nesta etapa, as mudanças nas propriedades balísticas estavam provavelmente relacionadas à redução da concentração dos estabilizantes etil centralite e metil centralite, pois estas substâncias também atuam como moderadores de combustão. Por outro lado, na segunda fase, a amostra foi classificada como instável e os resultados de GPC indicaram uma maio rdegradação das cadeias poliméricas de nitrocelulose. Palavras-chave: Envelhecimento de propelentes; Estabilidade química; Propriedades