مروری بر استفاده از رئولوژی در صنعت تولید پیشرانه‌های بر پایه پلیمر نیتروسلولز

یکی از کاربردهای اصلی پلیمر نیتروسلولز در صنعت تولید پیشرانه‌‌هاست. فرایند تولید پیشرانه شامل اختلاط نیتروسلولز با حلال‌ها و سایر افزودنی‌ها و تبدیل آن از حالت رشته‌ای به حالت‌ غیررشته‌‌ای در طی ژلاتینه‌شدن و تشکیل ژل فیزیکی است. این ژل متعاقباً با استفاده از اکستروژن پیستونی یا اکستروژن پیچی تحت فرایندهای شکل‌دهی قرار می‌گیرد. یکی از مشکلات اصلی در فرایند تولید پیشرانه بر پایه نیتروسلولز، عدم یکنواختی و کنترل کیفیت محصول است. با وجود قابلیت بالای دانش رئولوژی به‌عنوان ابزار سنجش کنترل کیفیت مواد اولیه و فرایند تولید پیشرانه برپایه نیتروسلولز، این دانش کمتر مورد توجه محققان و تولیدکنندگان این حوزه قرار گرفته است. در این مقاله، مروری بر استفاده از دانش رئولوژی در بخش‌های مختلف تولید پیشرانه‌های برپایه نیتروسلولز از کنترل کیفیت مواد اولیه ورودی تا اختلاط و اکستروژن نهایی انجام شد. در ابتدا به رفتار رئولوژیکی آمیزه‌های نیتروسلولزی پرداخته شد. در ادامه تاثیر ریزساختار پلیمر نیتروسلولز بر رفتار رئولوژیکی محلول آن مورد بحث قرار گرفت. پدیده‌های تاثیرگذار بر اندازه‌گیری رفتار رئولوژی آمیزه همچون سرخوردگی در دیواره از دیگر موارد مورد بررسی بود. در نهایت مروری بر روش‌های کنترل کیفیت محصول پیشرانه برپایه نیتروسلولز با استفاده از توابع موادی مناسب و اصلاح فرایند تولید با استفاده از آن پرداخته شد.

a review of the use of rheology in the industry of producing propellants based on nitrocellulose polymer

one of the main applications of nitrocellulose polymer is producing propellants. the propellant production process includes mixing nitrocellulose with solvents and other additives and converting it from a fibrous to a non-fibrous state during gelatinization and physical gel formation. this gel is subsequently subjected to shaping processes using ram or screw extrusion. one of the main problems in producing propellant based on nitrocellulose is the lack of uniformity and product quality control. despite the high capability of rheology knowledge as a powerful tool for measuring the quality control of raw materials and the production process of propellant based on nitrocellulose, this knowledge has received less attention from researchers and manufacturers in this field. this article reviewed the use of rheology in different parts of the production of nitrocellulose-based propellants, from the quality control of the incoming raw materials to the final mixing and extrusion. at first, the rheological behavior of nitrocellulose mixtures was discussed. next, the effect of nitrocellulose polymer microstructure on the rheological behavior of its solution was discussed. phenomena affecting the measurement of the rheological behavior of the mixture, such as wall slippage, were among the other cases investigated. finally, a review of the quality control methods of nitrocellulose-based propellant products using appropriate material functions and production process modification was discussed.