Thermal kinetics, thermodynamics, decomposition mechanism, and thermal safety performance of typical ammonium perchlorate-based molecular perovskite energetic materials.

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Date: May 2022
From: Canadian Journal of Chemistry(Vol. 100, Issue 5)
Publisher: NRC Research Press
Document Type: Report
Length: 5,094 words
Lexile Measure: 1720L

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Abstract :

In this work, we report the thermal kinetics, thermodynamics, and decomposition mechanism of AP-based molecular perovskite energetic materials and estimate their thermal safety performance. Typical AP-based molecular perovskite energetic materials, ([H.sub.2]dabco)[N[H.sub.4][(Cl[O.sub.4]).sub.3]] (DAP-4), ([H.sub.2]pz)[N[H.sub.4][(Cl[O.sub.4]).sub.3]](PAP-4), ([H.sub.2]mpz)[N[H.sub.4][(Cl[O.sub.4]).sub.3]](PAP-M4), and ([H.sub.2]hpz)[N[H.sub.4][(Cl[O.sub.4]).sub.3]] (PAP-[H.sub.4]), were synthesized and characterized. These were studied using differential scanning calorimetry (DSC). The results show that all of the obtained AP-based molecular perovskite energetic materials have higher thermal decomposition temperatures, and the peak temperatures are more than 360 [degrees]C. All follow random nucleation and growth models. Other thermodynamic parameters, such as the reaction enthalpy ([DELTA]H), entropy change ([DELTA]S), and Gibbs free energy ([DELTA]G), show that they are generally thermodynamically stable. Moreover, their adiabatic induced temperatures were obtained; [T.sub.D24] of DAP-4, PAP-4, PAP-M4, and PAP-[H.sub.4] were 246.6, 201.2, 194.5, and 217.5 [degrees]C, respectively. This study offers an important and in-depth understanding of the thermal decomposition characteristics of AP-based molecular perovskite energetic materials and their potential applications. Key words: AP-based molecular perovskite energetic materials, DAP-4, thermal kinetics, thermal safety performance. Dans le cadre des présents travaux, nous avons étudié la cinétique thermique, la thermodynamique et le mécanisme de décomposition des matériaux énergétiques de type pérovskite moléculaire à base de perchlorate d'ammonium (PA), et nous avons évalué leurs performances en matière de sécurité thermique. Nous avons synthétisé et caractérisé des matériaux énergétiques représentatifs de type pérovskite moléculaire à base de PA ([H.sub.2]dabco)[N[H.sub.4][(Cl[O.sub.4]).sub.3]] (DAP-4), ([H.sub.2]pz) [N[H.sub.4][(Cl[O.sub.4]).sub.3]] (PAP-4), ([H.sub.2]mpz)[N[H.sub.4][(Cl[O.sub.4]).sub.3]] (PAP-M4) et ([H.sub.2]hpz)[N[H.sub.4][(Cl[O.sub.4]).sub.3]] (PAP-[H.sub.4]). Nous les avons également étudiés par calorimétrie différentielle à balayage (DSC, differential scanning calorimetry). Les résultats montrent que tous les matériaux énergétiques type pérovskite moléculaire à base de PA présentent des températures de décomposition thermique plus élevées, et que les températures de pointe sont supérieures à 360 [degrees]C. En outre, tous suivent le modèle de nucléation et de croissance aléatoires. D'autres paramètres thermodynamiques, tels que l'enthalpie de réaction ([DELTA]H), la variation d'entropie ([DELTA]S) et l'énergie libre de Gibbs ([DELTA]G), montrent qu'ils sont généralement stables sur le plan thermodynamique. De plus, nous avons obtenu les températures d'induction adiabatiques; le [T.sub.D24] du DAP-4, du PAP-4, du PAP-M4 et du PAP-[H.sub.4] étant respectivement de 246,6, de 201,2, de 194,5 et de 217,5 [degrees]C. Ces travaux permettent d'approfondir de manière importante la compréhension des caractéristiques de décomposition thermique des matériaux énergétiques de type pérovskite moléculaire à base de PA et de leurs applications potentielles. [Traduit par la Rédaction] Mots-clés : matériaux énergétiques de type pérovskite moléculaire à base de perchlorate d'ammonium, DAP-4, cinétique thermique, performances de sécurité thermique.

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Gale Document Number: GALE|A703170975