GJB 5891.17 相容性试验 差热分析和差示扫描量热法

GJB 5891.17-2006火工品药剂试验方法

第17部分:相容性试验  差热分析和差示扫描量热法

1  范围

本部分规定了用差热分析(DTA)和差示扫描量热法(DSC)进行火工品药剂相容性试验的仪器、设备和材料、试验准备、试验步骤、结果处理、相容性评定及注意事项。

本部分适用于火工品药剂与接触材料相容性的筛选。

2  原理

被测药剂在不同的温度下，由于化学或物理变化产生热效应可引起被测药剂温度的变化。用差热分析仪或差示扫描量热计测量并记录被测药剂与参比物间变化的温度差与温度的关系，绘制成曲线(即DTA 或DSC 曲线)。通过计算曲线上混合体系相对于定为基准的单独体系的分解峰顶温度的改变量的大小和表观活化能改变率的大小，评定被测药剂与接触材料间的相容性。

3  仪器、设备和材料

试验用仪器、设备和材料应符合以下要求:

a）差热分析仪或同类型仪器:温度分辨力为0.5℃，仪器应定期进行测温准确度校验；

b）差示扫描量热计或同类型仪器:温度分辨力为0.5℃，仪器应定期进行测温准确度校验；

c）真空及惰性气氛系统:包括真空泵、气体流量计及惰性气体钢瓶、减压阀、三通活塞、真空管道等，惰性气体应为氦气或高纯氮、氩气等；

d）带盖片的坩埚:直径为5.0mm，高为 2.5mm，坩埚的材料为铝、不锈钢、镍、氧化铝等；试验时坩埚材质的选用应和试样相容；

e）铝质翻边坩埚:翻边直径约为7.6mm，内径为5.0mm，高为2.5mm；

f）压片机；

g）分析天平:最大称量为20g，分度值为0.00001g；

h）α-氧化铝(GBW 13203)。

4  试验准备

4.1  用分析天平分别称取α-氧化铝(作参比物)和被测药剂各0.0007g，准确至0.00001g，并分别倒入带盖片的坩埚中，并编号，备用。

4.2  被测药剂和接触材料按质量比1:1 取样，准确至0.00001g，并混合均匀，制成混合试样，并称取0.0007g，准确至 0.00001g，倒入带盖片的坩埚，并编号，备用；对于密度相差较大的样品，可以酌情改变取样比例。

4.3  将4.1、4.2中的坩埚分别盖上盖片，并在压片机上卷边；对于升温时有熔化过程的试样，必要时应放在铝质翻边坩埚中切边密封。

5  试验步骤

5.1  接通差热分析仪或差示扫描量热计电源，预热20min，将经4.3处理的坩埚放入仪器加热炉内的样品杆上，设定升温速度为5.0℃/min，并给计算机输入升温速度值和试验预计温度值，按仪器的操作规程进行试验，试验可在DTA或DSC 曲线出现第一分解峰时停止,也可在达到要求的试验温度时停止，然后，由计算机分别作被测药剂、接触材料和混合试样的DTA或DSC曲线。

5.2  比较被测药剂试样和接触材料试样的DTA或DSC曲线上的第一分解峰温度，以其低者为基准(即为基准试样的峰值温度)；将混合试样相应的峰值温度与基准试样的峰值温度相比较，计算混合试样相对于基准试样的第一分解峰温度的变化量(△T_max）值。

5.3  若△T_max不小于5.0℃，直接作为试验结果判据，判定被测药剂与接触材料不相容。

5.4  若△T_max小于5.0℃重复4.1～5.1的操作，对定为基准的试样(被测药剂或接触材料)和混合试样再分别作升温速度为:2.5℃/min、100℃/min、15.0℃/min 时的DTA或DSC 曲线，并分别读出各曲线的峰值温度。

6  结果处理

6.1  按公式(1)计算混合试样相对于基准试样的第一分解峰值温度的变量△T_max：

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

式中:

△T_max ——混合试样相对于基准试样第一分解峰值温度的变量的数值，单位为摄氏度(℃)；

T_max1——升温速度为5.0℃/min时，作为基准试样的第一分解峰值温度的数值，单位为摄氏度(℃)；

T_max2——升温速度为5.0℃/min时，混合试样的第一分解峰值温度的数值，单位为摄氏度(℃)。

6.2  用计算机分析处理系统计算出混合试样和作为基准试样的表观活化能。

6.3  按公式(2)计算混合试样相对于基准试样的表观活化能变化分数:

式中:

△E/Eα——混合试样相对于基准试样的表观活化能变化分数，以百分数计(%)；

E_α1——基准试样表观活化能的数值，单位为千焦每摩尔(kJ/mol)；

E_α2——混合试样表观活化能的数值，单位为千焦每摩尔(kJ/mol)。

7  相容性评定

被测药剂与接触材料的相容性判据见表1.

表1   被测药剂与接触材料间的相容性判据

7.1  根据表1，对于相容性等级为1级的混合试样，直接判定被测药剂与接触材料相容性好；对于相容性等级确定为2级～5级的混合试样，在常温下使用和贮存时应做其他测试方法的相容性试验，以进行综合判定。

7.2  填写试验报告单(格式参见附录A)。

8  注意事项

8.1  试验过程中，若某些药剂试样量小至0.0005g时仍然发生爆炸，可用适量的α-氧化铝稀释后进行试验。

8.2  对于放热量大小不同的药剂试样或混合试样中有爆炸组分的试样，可以酌情减少试样量；但在一组相容性试验中，试样量应保持一致。

8.3 试验中应采取抽真空、通惰性气体等措施，排除试验时空气和其他气体的干扰。

附录A

火工品药剂相容性试验分析报告

图A.1   火工品药剂相容性试验分析报告格式