Dökülebilir plastik bağlı bir patlayıcının reolojik optimizasyonu ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Savunma sanayiinde mevcut kaynakların etkin kullanımı, özellikle PBXN-109 ve -110 gibi dökülebilir polimer bağlı patlayıcılar (PBX) için kritik öneme sahiptir. PBX reolojisi bileşen özelliklerine bağlıdır ve karıştırma sonrası elde edilen başlangıç viskozitesi döküm kalitesini büyük ölçüde etkilemektedir. Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) Savunma Sanayii Araştırma ve Geliştirme Enstitüsü (SAGE) bünyesinde uygulanan PBXN-109 formülasyonlarının düşük viskoziteleri nedeniyle başarılı bir döküm elde edilebilirken, bazı PBXN-110 formülasyonları belirlenen viskozite sınırlarını aşmaktadır. Bu çalışmada, optimum viskoziteyi düşürmek için bir PBXN-110 formülasyonunun reolojik özellikleri, enerjik toz içeriği ve monomodal, bimodal ve trimodal karışımlardaki enerjik toz içeriği ve parçacık boyutu dağılımı ayarlanarak optimize edilmiştir. Patlayıcı üretim hattında kritik bir faktör olan viskoziteyi etkileyen temel fiziksel parametreleri belirlemek için siklotetrametilen-tetranitramin (HMX) enerjik tozlarının mikromeritik analizi yapılmıştır. Düşük Hausner oranı ve sıkıştırılabilirlik indeksi ile akıcılığın arttığını gösteren küresel HMX parçacıkları ve çok modlu parçacık boyutu dağılımları, daha düşük viskozite elde etmek için kilit faktörler olarak belirlenmiştir. Ortalama parçacık boyutunun başlangıç viskozitesine etkisi araştırılmış ve HMX parçacıklarının bir plastikleştirici ile ön kaplama işleminin başlangıç viskozitesini daha da düşürdüğü gösterilmiştir. HMX süspansiyonlarının yalancı-plastik (ing. pseudo-plastic) kayma incelmesi davranışı, kayma gerilimi ve kayma hızının fonksiyonu olan ve kuvvet yasasına dayalı Oswald modeli ile gösterilmiştir. HMX süspansiyonlarının başlangıç viskozitesinin Arrhenius tipi olmayan sıcaklık bağımlılığı, Vogel-Fulcher-Tammann-Hess (VFTH) modeli kullanılarak belirlenmiştir. Mikromeritik verilere dayalı istatistiksel analizler, küreselliğin, yığın ya da sıkıştırılmış yoğunluğun ve ortalama parçacık çapının HMX süspansiyonlarının başlangıç viskozitesini önemli ölçüde etkilediğini göstermiştir. Bu bulgular, HMX süspansiyonlarının başlangıç viskozitesini etkileyen parametreleri ayarlayarak PBX döküm süreçlerini optimize etmek için değerli bilgiler sağlamaktadır.