This work investigated a new thermite formulation consisting of Fe2O3, Al and polyoxymethylene (POM), with potential applications as a propellant in fireworks. Unmodified Fe2O3/Al mixtures were found to have ignition energies between approximately 30 and 40 kJ mol-1 while Fe2O3/Al/POM compositions exhibited ignition energies of about 20 kJ mol-1. Fe2O3/Al formulations mixed in weight ratios of 4/6, 5/5, 6/4 and 7/3 all had similar minimum ignition temperatures in the range of 500 to 600 K. The addition of POM lowered the ignition temperature to between 400 and 500 K. The maximum pressure obtained from a Fe2O3/Al/POM (5/5/20 weight ratio) mixture during testing was 2100 kPa, exceeding the pressures obtained from CuO/Al/POM, CaO2/Al/POM and black powder formulations. The solid combustion products resulting from this new formulation were identified as Fe and Al2O3,which are thought to originate from the reaction Fe2O3 + 2Al→Al2O3 +2Fe. The results of this study indicate that Fe2O3/Al/POM compositions show promise as energetic components of fireworks.
本研究は，テルミット反応を利用した酸化鉄／アルミニウム／ポリオキシメチレン混合系の煙火用発射薬についての研究をおこなった。 発火エネルギーは酸化鉄／アルミニウム系で約30〜40 kJ mol-1が得られ，これにポリオキシメチレンを添加させた酸化鉄／アルミニウム系では約20 kJ mol-1が得られた。 最低発火温度は酸化鉄／アルミニウム系ではいずれの重量混合比（4/6, 5/5, 6/4, 7/3）でも約500〜600 Kであり，これにポリオキシメチレンを20％添加すると最低発火温度は約400〜500 Kとなり，約100 K低温側へ移行することがわかった。 圧力試験による最大圧力は酸化鉄／アルミニウム／ポリオキシメチレン（5/5/20wt%）において，2100 kPaが得られた。これは酸化銅／アルミニウム／ポリオキシメチレン，過酸化カルシウム／アルミニウム／ポリオキシメチレンおよび黒色火薬に比べて高い圧力であることがわかった。 燃焼生成物は鉄と酸化アルミニウムが同定され，反応式はFe2O3＋2Al→Al2O3＋2Feであり，テルミット反応が起こっていることがわかった。 酸化鉄／アルミニウム／ポリオキシメチレン混合物は煙火用発射薬として利用できることが示唆された。
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