GJB 5891.17-2006火工品藥劑試驗方法

第17部分:相容性試驗  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)進行火工品藥劑相容性試驗的儀器、設(shè)備和材料、試驗準(zhǔn)備、試驗步驟、結(jié)果處理、相容性評定及注意事項。

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)可引起被測藥劑溫度的變化。用差熱分析儀或差示掃描量熱計測量并記錄被測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)。通過計算曲線上混合體系相對于定為基準(zhǔn)的單獨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，評定被測藥劑與接觸材料間的相容性。

3  儀器、設(shè)備和材料

試驗用儀器、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)定期進行測溫準(zhǔn)確度校驗；

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

c）真空及惰性氣氛系統(tǒng):包括真空泵、氣體流量計及惰性氣體鋼瓶、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；試驗時坩堝材質(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；

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，備用。

4.2  被測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，備用；對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，并在壓片機上卷邊；對于升溫時有熔化過程的試樣，必要時應(yīng)放在鋁質(zhì)翻邊坩堝中切邊密封。

5  試驗步驟

5.1  接通差熱分析儀或差示掃描量熱計電源，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，并給計算機輸入升溫速度值和試驗預(yù)計溫度值，按儀器的操作規(guī)程進行試驗，試驗可在DTA或DSC 曲線出現(xiàn)第一分解峰時停止,也可在達到要求的試驗溫度時停止，然后，由計算機分別作被測藥劑、接觸材料和混合試樣的DTA或DSC曲線。

5.2  比較被測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，計算混合試樣相對于基準(zhǔn)試樣的第一分解峰溫度的變化量(△T_max）值。

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

5.4  若△T_max小于5.0℃重復(fù)4.1～5.1的操作，對定為基準(zhǔn)的試樣(被測藥劑或接觸材料)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)計算混合試樣相對于基準(zhǔn)試樣的第一分解峰值溫度的變量△T_max：

△T_max = T_max1 - T_max2···············（1）

式中:

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

T_max1——升溫速度為5.0℃/min時，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(℃)；

T_max2——升溫速度為5.0℃/min時，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  用計算機分析處理系統(tǒng)計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)計算混合試樣相對于基準(zhǔn)試樣的表觀活化能變化分?jǐn)?shù):

式中:

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

E_α1——基準(zhǔn)試樣表觀活化能的數(shù)值，單位為千焦每摩爾(kJ/mol)；

E_α2——混合試樣表觀活化能的數(shù)值，單位為千焦每摩爾(kJ/mol)。

7  相容性評定

被測藥劑與接觸材料的相容性判據(jù)見表1.

表1   被測藥劑與接觸材料間的相容性判據(jù)

7.1  根據(jù)表1，對于相容性等級為1級的混合試樣，直接判定被測藥劑與接觸材料相容性好；對于相容性等級確定為2級～5級的混合試樣，在常溫下使用和貯存時應(yīng)做其他測試方法的相容性試驗，以進行綜合判定。

7.2  填寫試驗報告單(格式參見附錄A)。

8  注意事項

8.1  試驗過程中，若某些藥劑試樣量小至0.0005g時仍然發(fā)生爆炸，可用適量的α-氧化鋁稀釋后進行試驗。

8.2  對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中，試樣量應(yīng)保持一致。

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

附錄A

火工品藥劑相容性試驗分析報告

圖A.1   火工品藥劑相容性試驗分析報告格式