GJB 5891.17 相容性試驗 差熱分析和差示掃描量熱法

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  範圍

本部分規定了用差熱分析(DTA)和差示掃描量熱法(DSC)進行火工品藥劑相容性試驗的儀(yi) 器、設備和材料、試驗準備、試驗步驟、結果處理、相容性評定及注意事項。

本部分適用於(yu) 火工品藥劑與(yu) 接觸材料相容性的篩選。

2  原理

被測藥劑在不同的溫度下，由於(yu) 化學或物理變化產(chan) 生熱效應可引起被測藥劑溫度的變化。用差熱分析儀(yi) 或差示掃描量熱計測量並記錄被測藥劑與(yu) 參比物間變化的溫度差與(yu) 溫度的關(guan) 係，繪製成曲線(即DTA 或DSC 曲線)。通過計算曲線上混合體(ti) 係相對於(yu) 定為(wei) 基準的單獨體(ti) 係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(yu) 接觸材料間的相容性。

3  儀(yi) 器、設備和材料

試驗用儀(yi) 器、設備和材料應符合以下要求:

a）差熱分析儀(yi) 或同類型儀(yi) 器:溫度分辨力為(wei) 0.5℃，儀(yi) 器應定期進行測溫準確度校驗；

b）差示掃描量熱計或同類型儀(yi) 器:溫度分辨力為(wei) 0.5℃，儀(yi) 器應定期進行測溫準確度校驗；

c）真空及惰性氣氛係統:包括真空泵、氣體(ti) 流量計及惰性氣體(ti) 鋼瓶、減壓閥、三通活塞、真空管道等，惰性氣體(ti) 應為(wei) 氦氣或高純氮、氬氣等；

d）帶蓋片的坩堝:直徑為(wei) 5.0mm，高為(wei) 2.5mm，坩堝的材料為(wei) 鋁、不鏽鋼、鎳、氧化鋁等；試驗時坩堝材質的選用應和試樣相容；

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

f）壓片機；

g）分析天平:最大稱量為(wei) 20g，分度值為(wei) 0.00001g；

h）α-氧化鋁(GBW 13203)。

4  試驗準備

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，準確至0.00001g，並分別倒入帶蓋片的坩堝中，並編號，備用。

4.2  被測藥劑和接觸材料按質量比1:1 取樣，準確至0.00001g，並混合均勻，製成混合試樣，並稱取0.0007g，準確至 0.00001g，倒入帶蓋片的坩堝，並編號，備用；對於(yu) 密度相差較大的樣品，可以酌情改變取樣比例。

4.3  將4.1、4.2中的坩堝分別蓋上蓋片，並在壓片機上卷邊；對於(yu) 升溫時有熔化過程的試樣，必要時應放在鋁質翻邊坩堝中切邊密封。

5  試驗步驟

5.1  接通差熱分析儀(yi) 或差示掃描量熱計電源，預熱20min，將經4.3處理的坩堝放入儀(yi) 器加熱爐內(nei) 的樣品杆上，設定升溫速度為(wei) 5.0℃/min，並給計算機輸入升溫速度值和試驗預計溫度值，按儀(yi) 器的操作規程進行試驗，試驗可在DTA或DSC 曲線出現第一分解峰時停止,也可在達到要求的試驗溫度時停止，然後，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(wei) 基準(即為(wei) 基準試樣的峰值溫度)；將混合試樣相應的峰值溫度與(yu) 基準試樣的峰值溫度相比較，計算混合試樣相對於(yu) 基準試樣的第一分解峰溫度的變化量(△T_max）值。

5.3  若△T_max不小於(yu) 5.0℃，直接作為(wei) 試驗結果判據，判定被測藥劑與(yu) 接觸材料不相容。

5.4  若△T_max小於(yu) 5.0℃重複4.1～5.1的操作，對定為(wei) 基準的試樣(被測藥劑或接觸材料)和混合試樣再分別作升溫速度為(wei) :2.5℃/min、100℃/min、15.0℃/min 時的DTA或DSC 曲線，並分別讀出各曲線的峰值溫度。

6  結果處理

6.1  按公式(1)計算混合試樣相對於(yu) 基準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 ——混合試樣相對於(yu) 基準試樣第一分解峰值溫度的變量的數值，單位為(wei) 攝氏度(℃)；

T_max1——升溫速度為(wei) 5.0℃/min時，作為(wei) 基準試樣的第一分解峰值溫度的數值，單位為(wei) 攝氏度(℃)；

T_max2——升溫速度為(wei) 5.0℃/min時，混合試樣的第一分解峰值溫度的數值，單位為(wei) 攝氏度(℃)。

6.2  用計算機分析處理係統計算出混合試樣和作為(wei) 基準試樣的表觀活化能。

6.3  按公式(2)計算混合試樣相對於(yu) 基準試樣的表觀活化能變化分數:

式中:

△E/Eα——混合試樣相對於(yu) 基準試樣的表觀活化能變化分數，以百分數計(%)；

E_α1——基準試樣表觀活化能的數值，單位為(wei) 千焦每摩爾(kJ/mol)；

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

7  相容性評定

被測藥劑與(yu) 接觸材料的相容性判據見表1.

表1   被測藥劑與(yu) 接觸材料間的相容性判據

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

7.2  填寫(xie) 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時仍然發生爆炸，可用適量的α-氧化鋁稀釋後進行試驗。

8.2  對於(yu) 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，試樣量應保持一致。

8.3 試驗中應采取抽真空、通惰性氣體(ti) 等措施，排除試驗時空氣和其他氣體(ti) 的幹擾。

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