ICS 71.100.30 WJ G 89 备案号：20114—2007 中华人民共和国兵器行业标准 WJ/T9054-2006 工业炸药热安定性试验方法 差示扫描量热法 Test method ofthermal stabilityforindustrial explosives -Differential scanning calorimetry 2006一12一15发布 2007一05一01实施 国防科学技术工业委员会发布 WJ/T 9054-2006 前言 本标准的附录A为资料性附录。 本标准由国防科学技术工业委员会民用爆破器材监督管理局提出。 本标准由中国兵器工业标准化研究所归口。 本标准起草单位：国家安全生产准北民用爆破器材检测检验中心 本标准主要起草人：夏斌、翟廷海、宋家良。 I WJ/T9054-2006 工业炸药热安定性试验方法 差示扫描量热法 1范围 本标准规定了工业炸药热安定性试验用仪器设备、试验程序、数据处理和结果表述等。 本标准适用于工业炸药热安定性的测试。 2规范性引用文件 2 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方 研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T6003.1金属丝编织网试验筛 GB/T8170数值修约规则 JJG1006 一级标准物质技术规范 YS/T274氧化铝 3术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3. 1 差示扫描量热法differentialscanningcalorimetry（DSC) 把试样和参比物放在加热或冷却速度可调的环境中，置于相同的温度条件下，使二者间的温度差保 持为零时所需的能量对时间或者温度作记录的方法。 3. 2 参比物reference 在试验的整个温区热效应固定不变的物质。 3. 3 升温速率 heatingrate 单位时间内温度增加的数值。 3. 4 气氛atmosphere 试验过程中试样及参比物所处的热交换物质。 3.5 活化能activationenerage 化学反应中，在反应物转变成反应产物的中间阶段，要形成一种活化络合物，则自反应分子形成活 化络合物所需的能量。 3. 6 外推起始温度 temperatureoftheextrapolatedonset 1 WJ/T9054-2006 分解峰的左侧拐点与基线的交点所对应的温度。 3. 7 指前因子preexpentialfactor 与分子碰撞频率有关的量，或叫频率因子。 4原理 用仪器记录试样随温度变化的热效应曲线，得到其热特性参数。工业炸药的热安定性以其热分解特 征温度及120℃时的反应速率常数表述。 5仪器、设备 5.1差示扫描量热仪一台，测温精度：土0.1℃，用温度标准物质校验温度，每六个月进行一次。补 偿式差示扫描量热仪的原理图见图1。 R W D 温度测控系统：T一温度程控器：W一能量补偿器 记录和数据处理系统：Ts、T,一试样与参比测温电偶；F一温差信号放大器；G一数据处理与处理系统 试样反应系统：L一加热炉：S一试样：R一参比：Bs、B一试样与参比功率补偿器 图1补偿式差示扫描量热仪原理图 5.2铝埚、埚盖。 5.3试验筛规格为：Φ200×50/0.200一方孔，应符合GB/T6003.1的规定。 6 试验材料和参比物 6.1熔点标准物质 熔点标准物质应符合JJG1006的规定。包括： a）对硝基甲苯； b）萘； c）苯甲酸； d）1，6-己二酸； e）对甲氧基苯甲酸； 2 WJ/T9054-2006 f)葱; g）对硝基苯甲酸； h）葱醌。 6.2参比物 氧化铝：一级品，应符合YS/T274的规定。用前置于1200℃的马福炉中加热处理10h，放入硅 胶干燥器中冷至室温。 7试验条件 7.1仪器操作条件 升温速率分别为：2K/min、5K/min、10K/min、20K/min。 气氛：空气。 7.2环境条件 室内环境相对湿度不大于70%RH。 8试样制备 8.1粉状试样 从样本中抽取总量不小于200g的样品，缩分至50g。经研磨过试验筛，混匀后置于不加干燥剂 的干燥器中备用。 8.2胶状试样 直接采用原样。 9试验步骤 9.1按仪器使用说明书规定，开启差示扫描量热仪预热，选取合适的量程及升温速率。 9.2称取试样（20土0.1）mg（对放热量过大或过小的药剂，可适当减小或增大试样量），置于 内，加盖，再放到试样支持器中；称取与试样量相等的参比物，置于埚内，加盖后置于参比物支持 器中。 9.3选取7.1规定的某一升温速率对试样加热，即得到样品在该升温速率下的差示扫描量热曲线。 9.4再按其他升温速率重复9.2~9.3操作。 10试验数据的处理 10.1一般要求 所有数据均取自试样的第一放热峰。在数据运算的中间过程，可多保留儿位小数以提高准确性。计 算示例参见附录A。 10.2升温速率为零时试样分解起始温度（T。）的计算 升温速率为零时试样分解起始温度（T）按公式（1）计算： T=T.+f@.. (1) 式中： T一一升温速率为Φ时的分解起始温度的数值，单位为开（尔文）（K)； T。升温速率为零时的分解起始温度的数值，单位为开（尔文）（K)； 3 WJ/T9054-2006 Φ一升温速率的数值，单位为开（尔文）每分钟（K/min）。 对不同升温速率及起始温度进行线性回归，计算出T，计算结果保留一位小数，数值修约应符合 GB/T8170的规定。 10.3活化能（E）的计算 10.3.1方法一（H.E.Kissinger法） 按公式（2）计算： E. 1 In (2) T. R Tp 式中： T— 升温速率为Φ时的峰温的数值，单位为开（尔文） (K) ; C,- 一常数； E一一用Kissinger法计算出的活化能的数值，单位为焦（耳）每摩（尔）（J/mol）； R一一气体常数（取8.314），单位为焦（耳）每摩（尔）开（尔文）（J/mol·K）。 由 In - T 0.97)，计算结果保留两位小数，数值修约应符合GB/T8170的规定。 10.3.2方法二（T.0zawa法） 按公式（3）计算： E. 1 InΦ, =C. (3) RT. 式中： C常数； E。一用Ozawa法计算出的活化能的数值，单位为焦（耳）每摩（尔）（J/mol)。 由lnΦ与 的关系经线性回归求得E.值，参见附录A中公式（A.7）计算相关系数β（不应小于 T 0.97)，计算结果保留两位小数，数值修约应符合GB/T8170的规定。 10.3.3平均值的计算 试样的热分解活化能按公式（4）计算： E=(E +E.)/2 (4) 式中： E一活化能的数值，单位为焦（耳）每摩（尔）（J/mol)。 计算结果保留一位小数，数值修约应符合GB/T8170的规定。 10.4指前因子（A）的计算 利用R.N.Roger和L.C.Smith方法，按公式（5）计算试样的指前因子： E A: (5) RT. 4 WJ/T 9054-2006 式中： A一一指前因子的数值，单位为每分钟（1/min）； Φ,一一升温速率的数值（一般取10），单位为开（尔文）每分钟（K/min）； T，一一升温速率为10K/min时峰温的数值，单位为开（尔文）（K）。 10.5120℃时反应速率常数（k）的计算 利用Arrhenius公式（见公式（6））计算反应速率常数： k= Ae-%hr..... (6) 式中： k一反应速率常数的数值，单位为每分钟（1/min)； T特定温度，数值为（120十273.15），单位为开（尔文）（K）。 计算结果保留一位小数，数值修约应符合GB/T8170的规定。 11 结果表述 报告中报出试样在升温速率为零时的起始分解温度（T）及温度为（120十273.15）K时的反应速 率常数（k），并报出试样量、埚材质、参比物、仪器型号、气氛和升温速率等试验条件。 5