GJB 5891.16-2006火工品药剂试验方法

第16部分:相容性试验  压力传感器法

1  范围

本部分规定了用压力传感器法进行火工品药剂相容性试验的仪器、设备和试剂、试样制备、试验准试验步骤、结果处理及注意事项。

本部分适用于在真空条件下受热后能产生气体的火工品药剂与接触材料间的相容试验，以及火工品药剂各组分之间的相容性的评定。

2  原理

将定量被测药剂在定容、恒温和真空条件下加热分解，释放出的气体产生的压力由真空安定性测试仪测量，并换算成标准状态下的体积；通过将混合试样与两个单一试样放出的气体量进行比较，评价被测药剂的相容性。气体测量原理示意图如图1所示。

3  仪器、设备和试剂

试验所用仪器、设备和试剂应满足以下要求:

a)真空安定性测试仪:其中：

1)真空泵:极限真空度为6.7×10^-2Pa；

2)直流数字电压表:量程为-20mV～0mV，0mV～20mV，分度值为0.01mV；

3)精密真空表:测量范围为-0.1MPa～0MPa，精度不低于0.2mV/kPa；

4)稳压电源:30V/2A。

b）恒温加热炉:控温范围为50℃～150℃，控温精度为±1.0℃。

c)温度计:测温范围为50℃～150℃，分度值为0.1℃。

d)水浴(或油浴)烘箱:控温精度为±1.0℃。

e)分析天平:最大称量为200g，分度值为0.0001g。

f)反应管:如图2所示，反应管真空活塞与其磨口应配合严密，加热48h不应漏气。

g)干燥器:直径为240mm。

h)高真空密封酯:应能在-40℃～220℃范围内，1.333×10^-4Pa真空度的环境下使用。 

4  试样制备

4.1  取适量由热失重法(TGA)判断有气体的火工品药剂放入水浴(或油浴)烘箱中在60℃±2℃的温度下烘2h，放入干燥器中备用。

4.2  接触材料试样

固体接触材料制成边长小于1mm的碎屑；液体接触材料(如油漆、粘合剂等)先置于玻璃盘内干燥成薄膜，再制成边长小于3mm的碎片；然后，放入烘箱中，在60℃±2℃的温度下烘2h，放入干燥器中备用。

4.3  混合试样

用分析天平分别称取按4.1和4.2制备的两种试样各0.5精确至0.0002g，混合均匀后，放入反应管中；被测药剂为两种组分混合试样时，各组份按4.1 制备后，分别各称取0.5g，精确至0.0002g，混合均匀，放入反应管中(也可在反应管中混匀)。

5  反应管容积的标定

5.2.1  反应管检漏

将洗净烘干后的真空活塞在磨口处均匀地涂上高真空密封酯，并与反应管配合严密，然后，接至真空安定性测试仪上(如图1)；旋开真空活塞，启动真空泵抽气至精密真空表指针不摆动，关闭真空泵及阀3，观察直流数字电压表显示值，若能保持3min基本不变，为检漏合格。

5.2.2  反应管容积标定

用滴定管将蒸馏水滴入反应管至其磨口下边缘，所耗水的体积即为反应管的容积。

5.2.3  反应管与量气系统总容积的标定

将标定过的反应管的真空活塞关闭，接至真空安定性测试仪上(见图1)，打开阀3，启动真空泵，抽气至直流数字电压表显示值不再漂移，关闭阀3及真空泵，记录精密真空表值 P₀。旋开真空活塞，使反应管气体进入量气系统。此时，直流数字电压表显示值变化，记录所对应电压值，求出对应的压力值P₂，并按下式计算反应管与量气系统总容积V。

式中:

V——反应管与量气系统的总容积的数值，单位为毫升(mL)；

P₁——大气压值的数值，单位为千帕(kPa)；

V₁——标定过的反应管体积的数值，单位为毫升(mL)；

P——V₁体积的空气进入量气系统前后的压力差的数值(P=P₀-P₂)，单位为千帕(kPa)。

5.3  炉温选择

将恒温加热炉提前升温至试验所需温度值，一般情况下选择100℃作为试验温度；对于性能不了解的药剂，应先预测其爆发点。

6  试验步骤

6.1  将恒温加热炉升温至100℃±1℃，恒温备用。

6.2  称取按4.1制备的被测药剂试样0.5g，精确至0.0002g，置于反应管内，装药时不应洒落。

6.3  轻轻振动反应管，使试样面平整，然后，在磨口塞上均匀地涂上高真空密封酯，并与反应管的口部位配合严密。

6.4  将反应管接至真空安定性测试仪量气系统的进气口上(如图1)，打开真空活塞，启动真空泵抽气至真空度不大于0.67kPa；关闭反应管真空活塞，停止抽气，取下反应管。

6.5  将反应管插入加热炉孔中，连续加热40h后取出，在室温下冷却30min后待测。

6.6  将反应管接到真空安定性测试仪的量气系统进气口上，启动真空泵抽气至真空度不大于0.67kPa时，记录其压力值(P₃)及对应的电压值，关闭阀1及真空泵，旋开反应管真空活塞，使反应管内的气体导入量气系统，记录直流数字电压表变化后的数值和室温。

6.7  称取按4.2制备的接触材料试样0.5g，精确至0.0002g，置于反应管内，重复6.3～6.6 的操作。

6.8  称取按4.3制备的混合试样1.0g，精确至0.0002g，置于反应管内，重复6.3～6.6的操作。

6.9  将反应管的真空活塞(不包括反应管)关闭后接到量气系统进气口上，启动真空泵抽气至真空度不大于0.67kPa，停止抽气，当精密真空表压力值和直流数字电压表电压值至少保持1min不变时，记录其压力值及相对应的电压值。

6.10  慢慢旋开真空活塞，逐步放入少量的空气，稳定后分别记录精密真空表压力值及与其对应的直流数字电压电压值；如此重复六次。

6.11  根据六次记录的压力值和电压值，利用origin 软件程序绘制压力与电压值的对应关系曲线。

6.12  根据被测药剂试样、接触材料试样及混合试样试验后所记录的电压值(U)，按公式(2)分别求出各自与U对应的压力。

式中：

P₄一一充气后量气系统的压力值的数值，单位为千帕(kPa)；

A、B——用origin软件绘制压力一电压曲线所产生的系数；

U——测试时数字电压表显示的电压值的数值，单位为毫伏(mV)。

6.13  测定混合药时，药剂各组份之间的内相容性试验同6.2～6.6和6.8～6.12。

7  结果处理

7.1  按公式(3)计算在标准状态下药剂试样加热后放出的气体量。

计算在标准状态下单位质量试样加热后释放的气体容积V₀。

式中：

V_A——被测药剂试样加热后放出的气体量的数值，单位为毫升(mL)；

V——反应管和量气系统总容积的数值，单位为毫升(mL)；

m——被测药剂试样质量的数值，单位为克(g)；

P——被测药剂试样堆积密度的数值，单位为克每毫升(g/mL)；

△P——被测药剂试样加热后，旋开反应管真空活塞前后量气系统的压力差(△P=P₃-P₄），单位为千帕(kPa)；

t——试验时工作室温度的数值，单位为摄氏度(℃)。

7.2  接触材料试样加热后放出的气体量(V_B)和混合试样加热后放出的气体量(V_C)的计算同公式(3)。

7.3  同一试样做三次平行试验，分别按公式(3)计算，试验结果表示至两位小数。

7.4  若三个结果都符合表1的条件，则取三次试验结果的平均值；若其中两次结果符合以下条件，则取两次结果的平均值。否则该次试验作废，应重做。

表1

7.5  按公式(4)计算混合试样相对于被测药剂试样和接触材料试样净增加的气体量:

△V_D =V_C- ( V_A+V_B)···············（4）

式中：

△V_D——净增加的气体量的数值，单位为毫升(mL)；

V_C——混合试样加热后放出的气体量的数值，单位为毫升(mL)；

V_B——接触材料试样加热后放出的气体量的数值，单位为毫升(mL)。

7.6  当被测药剂在600℃以内不能完quan分解时，应按公式(5)对净增气体量△V_D进行修正:

式中：

△V——修正后净增气体量的数值，单位为毫升(mL)；

△M——600℃内被测药剂的失重质量分数，可由差热失重法分析得出该值。

7.7  被测药剂相容性评价准则见表2。

表2

8  注意事项

8.1  反应管的容积应控制在13mL±0.5mL。

8.2  对于不能满足在 100℃，40h下进行相容性试验的被测药剂，其试验温度点应选在比被测药剂5s爆发点的温度低80℃以上时的温度。