GJB 5891.17-2006火工品藥劑試驗(yàn)方法

第17部分:相容性試驗(yàn)  差熱分析和差示掃描量熱法

1  范圍

本部分規(guī)定了用差熱分析(DTA)和差示掃描量熱法(DSC)進(jìn)行火工品藥劑相容性試驗(yàn)的儀器、設(shè)備和材料、試驗(yàn)準(zhǔn)備、試驗(yàn)步驟、結(jié)果處理、相容性評(píng)定及注意事項(xiàng)。

本部分適用于火工品藥劑與接觸材料相容性的篩選。

2  原理

被測(cè)藥劑在不同的溫度下，由于化學(xué)或物理變化產(chǎn)生熱效應(yīng)可引起被測(cè)藥劑溫度的變化。用差熱分析儀或差示掃描量熱計(jì)測(cè)量并記錄被測(cè)藥劑與參比物間變化的溫度差與溫度的關(guān)系，繪制成曲線(即DTA 或DSC 曲線)。通過(guò)計(jì)算曲線上混合體系相對(duì)于定為基準(zhǔn)的單獨(dú)體系的分解峰頂溫度的改變量的大小和表觀活化能改變率的大小，評(píng)定被測(cè)藥劑與接觸材料間的相容性。

3  儀器、設(shè)備和材料

試驗(yàn)用儀器、設(shè)備和材料應(yīng)符合以下要求:

a）差熱分析儀或同類型儀器:溫度分辨力為0.5℃，儀器應(yīng)定期進(jìn)行測(cè)溫準(zhǔn)確度校驗(yàn)；

b）差示掃描量熱計(jì)或同類型儀器:溫度分辨力為0.5℃，儀器應(yīng)定期進(jìn)行測(cè)溫準(zhǔn)確度校驗(yàn)；

c）真空及惰性氣氛系統(tǒng):包括真空泵、氣體流量計(jì)及惰性氣體鋼瓶、減壓閥、三通活塞、真空管道等，惰性氣體應(yīng)為氦氣或高純氮、氬氣等；

d）帶蓋片的坩堝:直徑為5.0mm，高為 2.5mm，坩堝的材料為鋁、不銹鋼、鎳、氧化鋁等；試驗(yàn)時(shí)坩堝材質(zhì)的選用應(yīng)和試樣相容；

e）鋁質(zhì)翻邊坩堝:翻邊直徑約為7.6mm，內(nèi)徑為5.0mm，高為2.5mm；

f）壓片機(jī)；

g）分析天平:最大稱量為20g，分度值為0.00001g；

h）α-氧化鋁(GBW 13203)。

4  試驗(yàn)準(zhǔn)備

4.1  用分析天平分別稱取α-氧化鋁(作參比物)和被測(cè)藥劑各0.0007g，準(zhǔn)確至0.00001g，并分別倒入帶蓋片的坩堝中，并編號(hào)，備用。

4.2  被測(cè)藥劑和接觸材料按質(zhì)量比1:1 取樣，準(zhǔn)確至0.00001g，并混合均勻，制成混合試樣，并稱取0.0007g，準(zhǔn)確至 0.00001g，倒入帶蓋片的坩堝，并編號(hào)，備用；對(duì)于密度相差較大的樣品，可以酌情改變?nèi)颖壤?/span>

4.3  將4.1、4.2中的坩堝分別蓋上蓋片，并在壓片機(jī)上卷邊；對(duì)于升溫時(shí)有熔化過(guò)程的試樣，必要時(shí)應(yīng)放在鋁質(zhì)翻邊坩堝中切邊密封。

5  試驗(yàn)步驟

5.1  接通差熱分析儀或差示掃描量熱計(jì)電源，預(yù)熱20min，將經(jīng)4.3處理的坩堝放入儀器加熱爐內(nèi)的樣品桿上，設(shè)定升溫速度為5.0℃/min，并給計(jì)算機(jī)輸入升溫速度值和試驗(yàn)預(yù)計(jì)溫度值，按儀器的操作規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)可在DTA或DSC 曲線出現(xiàn)第一分解峰時(shí)停止,也可在達(dá)到要求的試驗(yàn)溫度時(shí)停止，然后，由計(jì)算機(jī)分別作被測(cè)藥劑、接觸材料和混合試樣的DTA或DSC曲線。

5.2  比較被測(cè)藥劑試樣和接觸材料試樣的DTA或DSC曲線上的第一分解峰溫度，以其低者為基準(zhǔn)(即為基準(zhǔn)試樣的峰值溫度)；將混合試樣相應(yīng)的峰值溫度與基準(zhǔn)試樣的峰值溫度相比較，計(jì)算混合試樣相對(duì)于基準(zhǔn)試樣的第一分解峰溫度的變化量(△Tmax）值。

5.3  若△Tmax不小于5.0℃，直接作為試驗(yàn)結(jié)果判據(jù)，判定被測(cè)藥劑與接觸材料不相容。

5.4  若△Tmax小于5.0℃重復(fù)4.1～5.1的操作，對(duì)定為基準(zhǔn)的試樣(被測(cè)藥劑或接觸材料)和混合試樣再分別作升溫速度為:2.5℃/min、100℃/min、15.0℃/min 時(shí)的DTA或DSC 曲線，并分別讀出各曲線的峰值溫度。

6  結(jié)果處理

6.1  按公式(1)計(jì)算混合試樣相對(duì)于基準(zhǔn)試樣的第一分解峰值溫度的變量△Tmax：

△Tmax = Tmax1 - Tmax2···············（1）

式中:

△Tmax ——混合試樣相對(duì)于基準(zhǔn)試樣第一分解峰值溫度的變量的數(shù)值，單位為攝氏度(℃)；

Tmax1——升溫速度為5.0℃/min時(shí)，作為基準(zhǔn)試樣的第一分解峰值溫度的數(shù)值，單位為攝氏度(℃)；

Tmax2——升溫速度為5.0℃/min時(shí)，混合試樣的第一分解峰值溫度的數(shù)值，單位為攝氏度(℃)。

6.2  用計(jì)算機(jī)分析處理系統(tǒng)計(jì)算出混合試樣和作為基準(zhǔn)試樣的表觀活化能。

6.3  按公式(2)計(jì)算混合試樣相對(duì)于基準(zhǔn)試樣的表觀活化能變化分?jǐn)?shù):

式中:

△E/Eα——混合試樣相對(duì)于基準(zhǔn)試樣的表觀活化能變化分?jǐn)?shù)，以百分?jǐn)?shù)計(jì)(%)；

Eα1——基準(zhǔn)試樣表觀活化能的數(shù)值，單位為千焦每摩爾(kJ/mol)；

Eα2——混合試樣表觀活化能的數(shù)值，單位為千焦每摩爾(kJ/mol)。

7  相容性評(píng)定

被測(cè)藥劑與接觸材料的相容性判據(jù)見表1.

表1   被測(cè)藥劑與接觸材料間的相容性判據(jù)

7.1  根據(jù)表1，對(duì)于相容性等級(jí)為1級(jí)的混合試樣，直接判定被測(cè)藥劑與接觸材料相容性好；對(duì)于相容性等級(jí)確定為2級(jí)～5級(jí)的混合試樣，在常溫下使用和貯存時(shí)應(yīng)做其他測(cè)試方法的相容性試驗(yàn)，以進(jìn)行綜合判定。

7.2  填寫試驗(yàn)報(bào)告單(格式參見附錄A)。

8  注意事項(xiàng)

8.1  試驗(yàn)過(guò)程中，若某些藥劑試樣量小至0.0005g時(shí)仍然發(fā)生爆炸，可用適量的α-氧化鋁稀釋后進(jìn)行試驗(yàn)。

8.2  對(duì)于放熱量大小不同的藥劑試樣或混合試樣中有爆炸組分的試樣，可以酌情減少試樣量；但在一組相容性試驗(yàn)中，試樣量應(yīng)保持一致。

8.3 試驗(yàn)中應(yīng)采取抽真空、通惰性氣體等措施，排除試驗(yàn)時(shí)空氣和其他氣體的干擾。

附錄A

火工品藥劑相容性試驗(yàn)分析報(bào)告

圖A.1   火工品藥劑相容性試驗(yàn)分析報(bào)告格式