Ảnh hưởng của một số yếu tố đến các đặc trưng cháy nổ và ngụy trang của hỗn hợp sinh khói trên cơ sở hợp kim Al-Mg, Hexacloetan và kẽm oxit

Tóm tắt: Hỗn hợp tạo khói là những thành phần hỏa thuật được sử dụng rất hiệu quả để bảo vệ các loại xe bọc thép khỏi sự tấn công của các loại vũ khí điều khiển bằng quang học. Trong nghiên cứu này, các đặc tính cháy nổ, đặc tính ngụy trang và khả năng phát xạ hồng ngoại của các hỗn hợp khói được mô tả. Kết quả nghiên cứu cho thấy, các đám khói được tạo ra từ hỗn hợp trên cơ sở hợp kim Al-Mg, hexacloetan, kẽm oxit có khả năng che phủ tốt đối với tia laze, phát xạ mạnh trong vùng hồng ngoại 2,5 đến 5,0 µm. Trong đó, thành phần M14 (chứa 67 % hexacloetan, 14 % kim Al-Mg, 14 % ZnO, 5 % nitroxenlulo) có khả năng hấp thụ và tán xạ tia laze 1,06 µm cao nhất, có năng lượng phát xạ hồng ngoại cao trong vùng bước sóng 2,5 đến 5,0 µm, đồng thời có các đặc trưng năng lượng (nhiệt lượng cháy, nhiệt độ cháy, thể tích sản phẩm cháy, tốc độ cháy) phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của chất tạo khói

pdf8 trang | Chia sẻ: thanhle95 | Lượt xem: 474 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Ảnh hưởng của một số yếu tố đến các đặc trưng cháy nổ và ngụy trang của hỗn hợp sinh khói trên cơ sở hợp kim Al-Mg, Hexacloetan và kẽm oxit, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Hóa học và Kỹ thuật môi trường N. V. Tính, N. T. Toàn, H. X. Thảo, “Ảnh hưởng của một số yếu tố và kẽm oxit.” 54 ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN CÁC ĐẶC TRƯNG CHÁY NỔ VÀ NGỤY TRANG CỦA HỖN HỢP SINH KHÓI TRÊN CƠ SỞ HỢP KIM Al-Mg, HEXACLOETAN VÀ KẼM OXIT Nguyễn Văn Tính1*, Nguyễn Trung Toàn1, Hoàng Xuân Thảo2 Tóm tắt: Hỗn hợp tạo khói là những thành phần hỏa thuật được sử dụng rất hiệu quả để bảo vệ các loại xe bọc thép khỏi sự tấn công của các loại vũ khí điều khiển bằng quang học. Trong nghiên cứu này, các đặc tính cháy nổ, đặc tính ngụy trang và khả năng phát xạ hồng ngoại của các hỗn hợp khói được mô tả. Kết quả nghiên cứu cho thấy, các đám khói được tạo ra từ hỗn hợp trên cơ sở hợp kim Al-Mg, hexacloetan, kẽm oxit có khả năng che phủ tốt đối với tia laze, phát xạ mạnh trong vùng hồng ngoại 2,5 đến 5,0 µm. Trong đó, thành phần M14 (chứa 67 % hexacloetan, 14 % kim Al-Mg, 14 % ZnO, 5 % nitroxenlulo) có khả năng hấp thụ và tán xạ tia laze 1,06 µm cao nhất, có năng lượng phát xạ hồng ngoại cao trong vùng bước sóng 2,5 đến 5,0 µm, đồng thời có các đặc trưng năng lượng (nhiệt lượng cháy, nhiệt độ cháy, thể tích sản phẩm cháy, tốc độ cháy) phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của chất tạo khói. Từ khóa: Thuốc tạo khói; Ngụy trang; Nghi trang; Đặc trưng năng lượng. I. MỞ ĐẦU Trong kỹ thuật chiến đấu, để che mắt đối phương trong một thời gian ngắn có thể sử dụng rất nhiều phương pháp khác nhau, trong đó màn khói ngụy trang là một trong những phương pháp được dùng tương đối phổ biến, rẻ tiền và có hiệu quả cao. Những năm vừa qua, hệ thống tạo khói ngụy trang ngày càng được phát triển mạnh mẽ và có thể chia thành 2 dạng cơ bản sau: hệ thống cơ học (vật lý) và hoá học (thuốc hỏa thuật) [1, 2]. Thực tế chiến đấu đã cho thấy, màn khói dày đặc được tạo ra từ hỗn hợp thuốc hỏa thuật tạo khói không chỉ che được trinh sát bằng mắt và các khí tài thông thường mà còn chống lại được cả các phương tiện trinh sát hiện đại có sử dụng tia hồng ngoại có vùng bước sóng phổ biến trong khoảng (3 ÷ 5) µm và (8 ÷ 14) µm, tia laser có bước sóng 1,06 µm, do màn khói có khả năng hấp thụ hoặc tán xạ những tia bức xạ này [3, 4]. Trong nghi n cứu này, nhóm tác giả tr nh bày tập trung vào kết quả khảo sát ảnh hư ng c a các thành phần hỗn hợp tạo khói tr n cơ s hợp kim Al-Mg, hexacloetan, kẽm oxit đến nhiệt lượng cháy, thể tích sinh khí, nhiệt độ bùng cháy, khả năng hấp thụ tia laze, phát xạ hồng ngoại và tốc độ cháy. II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu Thuốc hoả thuật tạo khói có thành phần gồm: Hợp kim Al-Mg, hexacloetan (C2Cl6), kẽm oxit (ZnO) và chất kết dính nitroxenlulo (NC-3). 2.2. Thiết bị và hóa chất - Thiết bị đo nhiệt lượng cháy Parr 6200 (Mỹ); Áp kế điện tử LUTRON PM – 9107 có áp suất giới hạn 7000 mbar, độ chính xác ±5 mbar (Trung Quốc); Cụm thiết bị đo khả năng hấp thụ tia laze gồm: nguồn phát li n tục có công suất (10÷50) mW (Mỹ), đầu thu có công suất (1 mW÷ 35 mW) (Mỹ), sai số 1%; Bộ sàng phân loại kích thước hạt (Trung Quốc) từ 20 µm đến 100 µm; Máy đo phổ phát xạ hồng ngoại Spectra Master 12-550 Mark III (Mỹ); Thiết bị đo nhiệt độ bùng cháy DT-1000 (Séc). - Hợp kim Al-Mg độ tinh khiết ≥ 96%, Al chiếm (50±3)%, kích thước hạt ≤ 100 µm, Trung Quốc; Hexacloetan (C2Cl6), độ tinh khiết ≥ 98% có hàm lượng clo 89,9 %, Trung Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học - Vật liệu, 9 - 2020 55 Quốc; Kẽm oxit (ZnO) có độ tinh khiết ≥ 98%, Trung Quốc; Nitroxenlulo số 3 có hàm lượng nitơ là 11,82 %, độ an định ≤ 2,5 mlNO/g, Việt Nam. 2.3. Phương pháp nghiên cứu - Tính toán thiết kế đơn thuốc hỏa thuật tạo khói: Nhóm tác giả sử dụng phần mềm RealW3P c a Nga. - Phương pháp chế tạo thuốc hỏa thuật tạo khói: Hexacloetan, hợp kim Al-Mg, bột kẽm oxit ZnO được sấy riêng rẽ nhiệt độ (80 ÷ 85)0C, thời gian 2 giờ, độ ẩm ≤ 0,2 %, NC-3 được hòa tan vào dung môi axeton theo tỉ lệ 1,0 g/10 ml. Định lượng các cấu tử trên cân kỹ thuật có độ chính xác 0,01 g, sau đó trộn khô hỗn hợp Al-Mg, ZnO và C2Cl6 trên sàng 280 µm, tiếp theo trộn ướt với dung dịch NC-3. Sau đó tiến hành hong khô, tạo hạt, sấy nhiệt độ từ (55 ÷ 60) oC, thời gian 4 giờ và chuyển sang bao gói, bảo quản. - Phương pháp xác định nhiệt lượng cháy (Qc), nhiệt độ bùng cháy (Tbc), tốc độ cháy (D) theo tiêu chuẩn TCVN/QS. - Phương pháp xác định thể tích khí sinh ra (Vspc) dựa tr n cơ s sau khi đo nhiệt lượng cháy, bom được lấy ra và kết nối với áp kế điện tử, kết quả được tính theo công thức: 273 . . 1000. B spc b PV V T m   (1) Trong đó: Vspc - Thể tích khí, ml/g; ΔP - Chênh lệch áp suất khí trước và sau khi đo, mbar; Tb - Nhiệt độ bom, bằng nhiệt độ môi trường, K; VB - Thể tích buồng đốt bằng 334 ml. - Phương pháp xác định hấp thụ tia laze: Nguyên lý dựa tr n cơ s đo sự giảm công suất c a tia laze có λ=1,06 µm chiếu qua 2 lỗ đồng tâm c a buồng đốt kín có kích thước 600x600x600 mm khi đốt một lượng khói nhất định. Sơ đồ thử nghiệm xác định hệ số che ph c a hỗn hợp khói được thể hiện trên hình 1 [4]. Hình 1. Sơ đồ thử nghiệm xác định khả năng hấp thụ tia laze. Khả năng hấp thụ tia laze c a màn khói được tính theo công thức: 0 .100% I H I  (2) Trong đó: H - Khả năng hấp thụ tia laze, %; I0 và I - Công suất đo được c a tia laze trước và sau khi phát khói, mW. - Phương pháp xác định khả năng phát xạ: Đặc tính phát xạ hồng ngoại c a hỗn hợp tạo khói được xác định bằng máy đo phổ phát xạ hồng ngoại Spectra Master 12-550 Mark III (Mỹ) với dải bước sóng từ 2,5 µm đến 14 µm. Một lượng thuốc sinh khói được đốt cháy trong buồng thử nghiệm sao cho đám khói tạo thành nằm vị trí đối diện với ống kính thu tín hiệu c a máy. Khi đó, cường độ và phân bố phổ phát xạ hồng ngoại được xác định bằng phần mềm tích hợp trên thiết bị. Sơ đồ thử nghiệm xác định các đặc tính phát xạ c a hỗn hợp khói được thể hiện trên hình 2 [5, 6]. Hóa học và Kỹ thuật môi trường N. V. Tính, N. T. Toàn, H. X. Thảo, “Ảnh hưởng của một số yếu tố và kẽm oxit.” 56 Hình 2. Sơ đồ thử nghiệm xác định đặc tính phát xạ hồng ngoại. III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Tính toán dự đoán một số đặc trưng năng lượng của thuốc hỏa thuật tạo khói Để đảm bảo hiệu quả tạo khói cao th chất oxi hóa hexacloetan (C2Cl6) được tính toán đảm bảo lượng clo sinh ra khi phân h y sẽ phản ứng hết với các chất cháy như Zn, Al, Mg tức là giá trị cân bằng clo bằng 0 và các phản ứng xảy ra như sau: C2Cl6 → 3Cl2 + 2C; ZnO → Zn + O; Zn + Cl2 → ZnCl2; Al + 1,5Cl2 → AlCl3; Mg + Cl2 → MgCl2 Qua tham khảo tài liệu [2] về hàm lượng kim loại chứa trong thuốc tạo khói, nhóm tác giả lựa chọn đơn thuốc có hàm lượng các thành phần thay đổi như sau: Al-Mg từ 8 % đến 18 %, Hexacloetan từ 59 % đến 73 %, Kẽm oxit từ 4 % đến 28 %, NC 5 %. Kết quả tính các đặc trưng năng lượng theo phần mềm RealW3P được thể hiện trong bảng 1. Từ kết quả tính toán trong bảng 1, cân bằng oxi c a hỗn hợp luôn âm (Kb) (từ - 12,85 đến - 20,57) điều này phù hợp với các thuốc hỏa thuật khi sử dụng cháy trong môi trường không khí (luôn chứa một lượng oxi nhất định) [7, 9]. Khi hàm lượng Al-Mg tăng, nhiệt lượng cháy tăng gần như tuyến tính (từ 678 đến 1127 Kcal/kg), do hợp kim Al-Mg là chất cháy có năng lượng cao. Ngoài ra, khi tăng hàm lượng Al-Mg, lượng sản phẩm khí giảm (từ 302,35 xuống 293,96 l/kg), do hàm lượng ZnO giảm (từ 28 % xuống còn 4 %) n n lượng oxi trong hỗn hợp cũng giảm, sản phẩm cháy tạo ra có nhiều cacbon rắn. Bảng 1. Kết quả tính toán dự đoán các đặc trưng năng lượng của thuốc tạo khói. Tên mẫu Al-Mg/C2Cl6/ ZnO (%) Kb Vspc (l/kg) Qc (Kcal/kg) M8 8/59/28 -12,85 302,35 678 M10 10/61/24 -13,65 300,27 759 M12 12/64/19 -16,24 297,51 920 M14 14/67/14 -17,11 298,94 959 M16 16/70/9 -19,70 295,89 1107 M18 18/73/4 -20,57 293,96 1127 Kết quả tính toán thành phần và số mol sản phẩm cháy được thể hiện trong bảng 2. Bảng 2. Kết quả tính toán thành phần và số mol sản phẩm cháy của thuốc tạo khói. TT Sản phẩm cháy Sản phẩm cháy (mol/kg) M8 M10 M12 M14 M16 M18 1 AlCl2 (ion) - 0,2108 0,4681 0,6621 1,0695 1,3575 2 AlCl3 (r) - 1,4620 1,5116 1,6256 1,4406 1,3793 3 C(r) 1,5358 1,5234 3,0392 3,2377 4,6960 4,8954 Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học - Vật liệu, 9 - 2020 57 4 Cl(k) 0,0439 0,1161 0,4894 0,8226 1,2711 1,5805 5 CO(k) 4,3013 4,7549 3,1958 3,5264 1,9670 2,2977 6 HCl(k) 1,6425 1,4088 1,6623 1,4111 1,1615 1,3602 7 MgCl2(r) 1,7940 2,2399 2,6761 3,1122 3,5170 3,9205 8 N2(k) 0,8575 0,2134 0,8491 0,2084 0,8314 0,1988 9 Zn(r) 0,5177 0,5740 0,6655 0,5507 0,5216 0,2655 10 ZnCl(ion) 0,0943 0,1232 0,1777 0,1591 0,1310 0,0628 11 ZnCl2(r) 2,8283 2,2515 1,4912 1,0102 0,4530 0,1631 Từ số liệu trong bảng 2 cho thấy, các sản phẩm cháy được thống k điều kiện phản ứng, tức là nhiệt độ và áp suất cao, khi đó sản phẩm cháy sẽ bao gồm cả hợp chất bền và hợp chất ion. Tuy nhi n, các sản phẩm mong muốn là các sản phẩm bền khi điều kiện sử dụng, khi đó các sản phẩm cháy kém bền phản ứng tiếp và chuyển thành các chất bền hơn, n n trong thực tế các hợp chất như AlCl, AlCl2, MgClsẽ không tồn tại. Trong các sản phẩm cháy này có tác dụng ngụy trang mà nhóm tác giả quan tâm là: - Cacbon (rắn): Là chất có khả năng ngụy trang tốt, khi hàm lượng Al-Mg càng cao (từ 8 % l n đến 18 %) th hàm lượng cacbon càng tăng (từ 1,54 mol/kg đến 4,90 mol/kg) làm cho khói có màu đen hơn. - Chất tạo khói ZnCl2: Lượng ZnCl2 tạo thành giảm từ 2,8 mol/kg xuống 0,16 mol/kg khi hàm lượng Al-Mg tăng từ 8 % l n 18 %. Điều này sẽ làm giảm khả năng ngụy trang trong các vùng ánh sáng nh n thấy, hồng ngoại và tia laze. Như vậy, qua phần mềm tính toán tr n sẽ giúp định hướng cho quá tr nh chế tạo thuốc tạo khói đảm bảo các yếu tố như: lượng cacbon rắn, ZnCl2 tạo ra vừa đ để đảm bảo khả năng ngụy trang, đồng thời phải có các đặc trưng năng lượng, tốc độ cháy phù hợp với thuốc tạo khói. Điều này sẽ được nghi n cứu cụ thể về ảnh hư ng c a thành phần đến một số thông số khi tiến hành chế tạo thực tế tại phòng thí nghiệm. 3.2. Ảnh hưởng của thành phần thuốc tạo khói đến một số đặc trưng năng lượng Với các thành phần như đã tính toán trong bảng 1 và hàm lượng chất kết dính NC-3 là 5% (đảm bảo độ kết dính cho sản phẩm), tiến hành xác định các đặc trưng năng lượng bằng thực nghiệm, kết quả được đưa ra trong bảng 3. Bảng 3. Ảnh hưởng của thành phần thuốc tạo khói đến các đặc trưng năng lượng. Mẫu Đặc trưng năng lượng Qc, Kcal/kg Vspc, l/kg Tbc, o C Tính toán Thực nghiệm Tính toán Thực nghiệm Thực nghiệm M8 678 679 302,35 112,45 500,1 M10 759 768 300,27 107,52 500,6 M12 920 845 297,51 102,59 502,5 M14 959 939 298,94 100,35 504,7 M16 1107 1002 295,89 98,56 505,4 M18 1127 1150 293,96 97,66 505,5 Đối với nhiệt lượng cháy: Nhiệt lượng cháy tăng từ 679 Kcal/kg đến 1150 Kcal/kg theo chiều tăng hàm lượng Al-Mg, điều này hoàn toàn phù hợp với lý thuyết, trong đó mẫu số M16 và M18 có nhiệt lượng cháy tương ứng là 1002 Kcal/kg, 1150 Kcal/kg cao hơn so với y u cầu kỹ thuật c a chất tạo khói (400 ÷ 1000 Kcal/kg) [7], điều này sẽ ảnh hư ng không tốt đến quá tr nh tạo khói, b i v khi nhiệt lượng cháy quá cao sẽ dẫn đến nhiệt độ c a sản phẩm cháy tăng và tạo ngọn lửa mạnh làm cho lượng khói bị giảm đi và chóng bị tan. Hóa học và Kỹ thuật môi trường N. V. Tính, N. T. Toàn, H. X. Thảo, “Ảnh hưởng của một số yếu tố và kẽm oxit.” 58 Ngoài ra, đối với mẫu M8 do hàm lượng kim loại thấp n n rất khó mồi cháy tin cậy khi làm thí nghiệm. Đối với thể tích khí sinh ra: Khi tăng hàm lượng hợp kim Al-Mg (8 % đến 18 %) th thể tích sản phẩm khí giảm không nhiều (302,35 l/kg xuống 293,96 l/kg). Kết quả thực nghiệm thấp hơn so nhiều với tính toán, điều này là do quá tr nh tính toán lý thuyết có đề cập đến sự tạo thành các gốc tự do tồn tại dạng khí (gốc Cl, AlCl, MgCl, H ) nhiệt độ cao và nước có thể trạng thái hơi, do đó thể tích sản phẩm cháy cao, còn khi tiến hành thực nghiệm th quá tr nh đo được tiến hành sau khi đã làm nguội sản phẩm cháy về nhiệt độ phòng, các gốc tự do khi mới sinh ra thể khí, sau đó chúng không bền và kết hợp với nhau làm giảm thể tích sản phẩm cháy, còn nước trạng thái lỏng. Nhiệt độ bùng cháy: Tiến hành đo nhiệt độ bùng cháy các mẫu tr n thiết bị DT-1000 với tốc độ gia nhiệt 5 °C/phút. Kết quả được thể hiện trong bảng 3 cho thấy, nhiệt độ bùng cháy c a các mẫu không thay đổi nhiểu, chỉ nằm trong khoảng từ 500,1 đến 505,5 °C, điều này là do quá tr nh phân h y ch yếu phụ thuộc vào hexacloetan (hexacloetan bắt đầu thăng hoa 185 °C và phân h y khi nhiệt độ cao hơn 4000C, hợp kim Al-Mg bị nóng chảy 490 °C). Như vậy, nhiệt độ bùng cháy c a thuốc tạo khói mức trung b nh và dễ dàng mồi cháy bằng các loại thuốc thông thường như: thuốc đen, thuốc phóng thông thường. Tóm lại, qua khảo sát các đặc trưng năng lượng c a thuốc tạo khói cho thấy, để đảm bảo ngụy trang tốt th khối lượng Cr và ZnCl2 r tạo thành khi đốt cháy phải đ lớn và nhiệt lượng cháy không được vượt quá 1000 Kcal/kg. Tuy nhi n, để áp dụng vào thực tế mẫu thuốc phải được nén mật độ xác định vừa đảm bảo độ bền cơ học c a sản phẩm, tốc độ cháy, đồng thời phải mồi cháy tin cậy. Do vậy, các nghi n cứu tiếp theo, nhóm tác giả tập trung vào các mẫu M10, M12, M14 và M16. 3.3. Ảnh hưởng một số yếu tố đến khả năng hấp thụ tia laze Tiến hành cố định công suất nguồn phát laze là 20 mW, khối lượng mẫu thuốc cần đốt cháy là 0,2g/2,16 cm 3 (0,92 g/m 3), kết quả đo 04 mẫu (M10, M12, M14, M16) được biểu diễn tr n h nh 3. Hình 3. Sự thay đổi khả năng hấp thụ laze khi thay đổi thành phần thuốc tạo khói. Từ kết quả tr n h nh 3 cho thấy một số nhận xét: Với các mẫu đều cho một quy luật tương đối giống nhau và có thể chia thành 3 giai đoạn: giai đoạn 1 trong khoảng thời gian từ 1 s đến 2 s sự hấp thụ tia laze là lớn nhất, sau đó chuyển sang giai đoạn 2 th quá tr nh hấp thụ lại giảm mạnh và chuyển sang giai đoạn 3 sự hấp thụ tia laze tăng l n đạt đến mức ổn định. Điều này được giải thích như sau: khi mồi cháy th quá tr nh xảy ra gần như đồng thời toàn bộ khối lượng mẫu và tạo ra đám Nghiên cứu khoa học công nghệ Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học - Vật liệu, 9 - 2020 59 khói có mật độ cao chuyển động đi l n gặp và hấp thụ tia laze truyền qua mức độ cao, sau đó đám khói tiếp tục chuyển động đi l n gặp bề mặt c a hộp mica, đồng thời quá tr nh hấp thụ tia laze lại giảm xuống do mật độ khói giảm đi nhiều. Khi đám khói tiếp xúc với bề mặt hộp mica th sẽ có hiện tượng tỏa ra hai b n và chuyển động đi xuống tạo ra đám khói có mật độ đồng đều trong hộp mica và lúc này sự hấp thụ tia laze gần như đạt trạng thái ổn định trong khoảng thời gian dài. Với các mẫu có thành phần khác nhau th khả năng hấp thụ tia laze khác nhau, mẫu M14 có khả năng hấp thụ laze cao nhất (84,2 %) khi đạt trạng thái ổn định, tiếp theo M12 (80,2 %), M10 (75,3 %) và kém nhất M16 (64,5 %). Điều này được giải thích như sau: Theo kết quả thực nghiệm mẫu M16 có lượng sản phẩm khí sinh ra dùng để phân tán các hạt khói bị giảm, còn theo tính toán lượng ZnCl2 giảm nhiều (0,45 mol/kg) n n khả năng hấp thụ tia laze bị giảm, mặc dù lượng cacbon tạo thành cao (4,69 mol/kg), còn mẫu M10 tuy lượng ZnCl2 có cao (2,52 mol/kg) nhưng lượng cacbon lại giảm (1,52 mol/kg). Đối với mẫu M14 có hàm lượng cacbon là 3,23 mol/kg, ZnCl2 là 1,01 mol/kg, cùng với lượng sản phẩm khí 100,35 l/kg đảm bảo phân tán được các hạt khói ra không gian n n khả năng hấp thụ laze cao nhất. Tiếp theo, nhóm tác giả lựa chọn mẫu M14 để đánh giá khả năng phát xạ hồng ngoại và tốc độ cháy. 3.4. Đánh giá khả năng phát xạ hồng ngoại Khói c a hỗn hợp thuốc hỏa thuật tr n không chỉ hấp thụ và tán xạ tia laze b i các phần tử khói (cacbon rắn, ZnCl2), mà còn tạo ra lượng nhiệt lớn tách ra từ phản ứng cháy c a bột Al-Mg, ngọn lửa sẽ h nh thành l n mục ti u nhiệt giả và hoạt động giống như thành phần phát xạ hồng ngoại chuy n dụng. Sự phân bố phổ hồng ngoại c a hỗn hợp khói tr n cơ s mẫu M14 được xác định và thể hiện tr n h nh 4. Hình 4. Phổ phát xạ hồng ngoại của mẫu thuốc hỏa thuật sinh khói M14. Qua phổ phát xạ c a mẫu thuốc tạo khói M14 khi cháy cho thấy, chúng phát xạ mạnh trong vùng bước sóng 2,5 đến 5,0 µm với năng lượng phát xạ đạt 20,2 W/cm2/Sr (Năng lượng phát xạ này được tính dựa tr n phần mềm tích hợp với thiết bị đo, nguy n lý là tính diện tích phổ phát xạ trong dải bước sóng từ 2.5 đến 5.0 µm). Do vậy, ngoài khả năng hấp thụ và tán xạ tia laze, các hỗn hợp này còn đóng vai trò trong việc tạo ra mục ti u giả (nghi trang mô phỏng buồng động cơ và ống xả c a xe bọc thép) chống lại các t n lửa dẫn đường bằng hồng ngoại. 3.5. Ảnh hưởng cỡ hạt chất cháy và mật độ nén ép đến tốc độ cháy Đối với thuốc tạo khói thường có tốc độ cháy thấp nhất so với các loại thuốc hỏa thuật, nó thường nằm trong khoảng từ 0,5 – 2,0 mm/s [7, 8]. Tốc độ cháy c a thuốc tạo khói phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: Kích thước hạt nguy n liệu (ch yếu là c a chất cháy và chất oxi hóa), tỉ lệ các cấu tử, mật độ nén thuốc, yếu tố môi trường. Nhóm tác giả đã Hóa học và Kỹ thuật môi trường N. V. Tính, N. T. Toàn, H. X. Thảo, “Ảnh hưởng của một số yếu tố và kẽm oxit.” 60 nghi n cứu hư ng c a kích thước hạt chất cháy hợp kim Al-Mg và mật độ nén ép đến tốc độ cháy, do nguy n liệu ban đầu chất oxi hóa hexacloetan và bột kẽm oxit luôn dạng bột mịn. Đối với mẫu M14, tiến hành sàng và phân loại 03 kích thước hạt hợp kim Al-Mg (≤ 32 µm; 32÷63 µm và 63÷100 µm), với mỗi kích thước hạt tiến hành nén ép 5 mật độ khác nhau từ 1,4 g/cm3 đến 1,9 g/cm3. Kết quả xác định tốc độ cháy được thể hiện trong bảng 4 và h nh 5. Bảng 4. Ảnh hưởng cỡ hạt chất cháy và mật độ nén ép đến tốc độ cháy. TT Mật độ Tốc độ cháy ở cỡ hạt, mật độ nén khác nhau, mm/s ≤ 32µm (32÷63)µm (63÷100)µm 1 Mật độ 1,4 g/cm3 4,65 4,08 2,40 2 Mật độ 1,5 g/cm3 4,17 3,64 2,27 3 Mật độ 1,6 g/cm3 3,57 3,03 1,94 4 Mật độ 1,8 g/cm3 3,17 2,63 1,64 5 Mật độ 1,9 g/cm3 2,82 2,25 1,53 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 4,65 4,17 3,57 3,17 2,82 4,08 3,64 3,03 2,63 2,25 2,4 2,27 1,94 1,64 1,53 T ốc đ ộ ch áy ( m m /s ) Mật độ nén ép (g/cm3) Cỡ hạt < 32µm Cỡ hạt (32÷63)µm Cỡ hạt > 63µm Hình 5. Đồ thị ảnh hưởng cỡ hạt Al-Mg và mật độ nén đến tốc độ cháy của thuốc tạo khói. Từ kết quả trong bảng 4 và h nh 5 cho thấy, khi tăng dần kích thước hạt c a chất cháy Al-Mg, tốc độ cháy c a thuốc tạo khói có xu hướng giảm dần cùng một mật độ, ví dụ mật độ 1,9 g/cm3, khoảng cỡ hạt tăng từ 32 µm đến 100 µm th tốc độ cháy giảm từ 2,82 mm/s xuống 1,53 mm/s. Điều này được giải thích là khi tăng kích thước hạt Al-Mg, dẫn đến làm giảm diện tích bề mặt ri ng c a các hạt kim loại n n sự tiếp xúc giữa chất cháy và chất oxi hóa sẽ bị giảm đi, phản ứng oxi hóa khử sẽ diễn ra chậm hơn và tốc độ cháy nhỏ. Khi tăng mật độ nén th tốc độ cháy càng thấp cùng một khoảng cỡ hạt, ví dụ khoảng cỡ hạt (63÷100)µm, mật độ nén tăng từ 1,4 g/cm3 đến 1,9 g/cm3 th tốc độ cháy giảm từ 2,40 mm/s xuống 1,53 mm/s. Nguy n nhân là do khi tăng mật độ nén sẽ làm giảm khả năng xuất hiện khí cháy vào trong thành phần c a thuốc tạo khói n n dẫn đến làm chậm quá tr nh nung nóng và bén lửa sâu vào trong khối thuốc. Tuy nhi n, để đảm bảo tốc độ cháy theo y u cầu kỹ thuật c a thuốc tạo khói th lựa chọn khoảng cỡ hạt c a chất cháy Al-Mg là (63÷100)µm và mật độ nén ép 1,8 g/cm3 là phù hợp đảm bảo khối thuốc sẽ được nén chắc và đ độ bền cơ học, đặc biệt là có tốc độ cháy ổn định. IV. KẾT LUẬN Kết quả nghi n cứu bước đầu đã chứng minh được khả năng chế tạo hỗn thuốc tạo khói trong Phòng thí nghiệm đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật (nhiệt lượng cháy, thể tích khí Nghiên cứu khoa học công ngh