硼及硼復(fù)合粉熱值測定方法-送審稿

1YS/T×××××—××××硼及硼復(fù)合粉熱值測定方法本文件規(guī)定了氧彈量熱法測定硼及硼復(fù)合粉的熱值。本文件適用于硼及硼復(fù)合粉熱值的測定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T6682分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定3術(shù)語和定義本文件沒有需要界定的術(shù)語和定義。4方法提要本文件所使用的氧彈量熱法包含兩種測試方法，直接測量法和助劑促燃法，直接測量法測定硼粉及硼復(fù)合粉直接燃燒的熱值，助劑促燃法是通過添加助燃劑測定硼粉完全燃燒的熱值。該兩種方法具體如下：a)直接測量法稱取一定質(zhì)量的硼粉或硼復(fù)合粉，裝入不銹鋼氧彈內(nèi)的燃燒皿中，使試樣在壓縮氧氣的氛圍內(nèi)燃燒，通過燃燒過程產(chǎn)生的溫升，計(jì)算可得硼粉或硼復(fù)合粉熱值。b)助劑促燃法稱取一定質(zhì)量比例的硼粉和助燃劑（聚四氟乙烯微粉和石蠟混合均勻，隨后從混合試樣中稱取適量樣品裝入不銹鋼氧彈內(nèi)的燃燒皿，使試樣在壓縮氧氣內(nèi)燃燒，通過燃燒過程產(chǎn)生的溫升，計(jì)算其燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱量，根據(jù)混合比例，扣除助燃劑反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，計(jì)算可得硼粉熱值。5試劑或材料除非另有說明，分析中僅使用確認(rèn)為分析純的試劑和符合GB/T6682要求的實(shí)驗(yàn)室三級水及以上純度的水。2YS/T×××××—××××5.1苯甲酸（基準(zhǔn)量熱物質(zhì)）。5.2乙酸乙酯。5.3聚四氟乙烯微粉。5.5氧氣：純度不小于99.9%6儀器設(shè)備6.1氧彈量熱計(jì)。6.2磁力攪拌器（或功能相當(dāng)?shù)募訜釘嚢柩b置）。6.3真空干燥箱。7樣品樣品按接收態(tài)測試，應(yīng)密封儲(chǔ)存。8儀器熱容量標(biāo)定8.1測定儀器的熱容量需要通過在相似條件下燃燒一定量的基準(zhǔn)物質(zhì)苯甲酸來確定。8.1.1稱取1.0g~1.2g苯甲酸置于燃燒皿中，記錄苯甲酸質(zhì)量m1。8.1.2取一段已知質(zhì)量的點(diǎn)火絲（在點(diǎn)火絲材質(zhì)、直徑一致的情況下，保證每次試驗(yàn)點(diǎn)火絲長度誤差不超過0.2mm），把兩端分別接在氧彈的兩個(gè)電極上。8.1.3震動(dòng)試樣和燃燒皿，使試樣均勻平鋪在燃燒皿中。彎曲點(diǎn)火絲接觸試樣，并注意勿使點(diǎn)火絲接觸到燃燒皿，以免形成短路導(dǎo)致點(diǎn)火失敗。8.1.4往氧彈中加入10mL蒸餾水，小心擰緊氧彈蓋，注意避免燃燒皿和點(diǎn)火絲的位置因受震動(dòng)而改變。往氧彈中緩緩充入氧氣（5.5），直至壓力達(dá)到1.0MPa~2.0MPa后，持續(xù)充氣時(shí)間不得少于15s。8.1.5放入氧彈量熱計(jì)中進(jìn)行標(biāo)定測試，保證標(biāo)定過程中氧彈不存在漏氣現(xiàn)象。8.1.6測試分為初期、主期和末期三個(gè)階段。初期：樣品燃燒前的階段，在這一階段觀測和記錄周圍環(huán)境和量熱體系在試驗(yàn)開始溫度下的熱交換關(guān)系，初期初始溫度記為T0；主期：從點(diǎn)火開始至傳熱平衡階段，主期初始溫度記為t0。記錄主期中每半分鐘溫度上升不小于0.3K的半分鐘間隔數(shù)a，第一個(gè)不管溫度升高多少都計(jì)入a值中。主期結(jié)束時(shí)溫度記為tn。末期：用于觀察試驗(yàn)后期的熱交換關(guān)系，若終點(diǎn)時(shí)不能觀察到溫度下降（內(nèi)筒溫度低于或略高于外筒溫度時(shí)），可以隨后連續(xù)5min內(nèi)溫度讀數(shù)增量（以1min為間隔）的平均變化不超過0.001℃時(shí)的溫度為終點(diǎn)溫度，末期最終溫度記為Tn。8.1.7測試結(jié)束后，取出氧彈，并放氣，打開氧彈，仔細(xì)觀察彈筒和內(nèi)部電極、內(nèi)壁是否出現(xiàn)燒蝕，若有，試驗(yàn)作廢。得到苯甲酸的熱值Q，儀器熱容量的值E。8.2冷卻校正值的計(jì)算量熱體系與環(huán)境（外筒）之間的熱交換，用冷卻校正公式進(jìn)行校正，按照公式（1）計(jì)算冷卻校正值C:3YS/T×××××—××××式中：a——主期中每半分鐘溫度上升不小于0.3℃的半分鐘間隔數(shù)，第一個(gè)不管溫度升高多少都計(jì)入a值V0——初期溫度變化率v0=，單位為攝氏度每秒(℃/s)，T0、t0為初期、主期初溫，單位為攝氏度(℃);Vn——初期溫度變化率vn=，單位為攝氏度每秒(℃/s)，tn、Tn為主期、末期末溫，單位為攝氏度(℃);n——由點(diǎn)火到終點(diǎn)的溫度間隔數(shù)8.3測定結(jié)果的計(jì)算按照公式（2）計(jì)算儀器熱容量：2）式中：E——儀器熱容量，單位為焦耳每攝氏度（J/℃)Q——苯甲酸的熱值，單位為焦耳每克（J/g）m1——苯甲酸質(zhì)量，單位為克（g）q1——點(diǎn)火絲熱值，單位為焦耳（J）qn——硝酸生成熱，單位為焦耳（J），qn=0.0015Qtn——主期末溫（第一次出現(xiàn)下降時(shí)的溫度），單位為攝氏度(℃)t0——主期初溫（點(diǎn)火時(shí)的溫度），單位為攝氏度(℃)C——冷卻校正值，單位為攝氏度(℃)9試驗(yàn)步驟9.1直接測試法9.1.1試料稱取0.3g~0.5g樣品（7記錄樣品質(zhì)量m，精確至0.0001g。9.1.2平行試驗(yàn)平行做兩份試驗(yàn)，取其平均值。9.1.3測定9.1.3.1將試料（9.1.1）置于燃燒皿中，取一段已知質(zhì)量的點(diǎn)火絲在點(diǎn)火絲材質(zhì)、直徑一致的情況下，保證每次試驗(yàn)點(diǎn)火絲長度誤差不超過0.2mm，把兩端分別接在氧彈的兩個(gè)電極上。通過質(zhì)量計(jì)算出點(diǎn)火絲熱值q1。4YS/T×××××—××××9.1.3.2震動(dòng)試樣和燃燒皿，使試樣均勻平鋪在燃燒皿中。彎曲點(diǎn)火絲接觸試樣，并注意勿使點(diǎn)火絲接觸到燃燒皿，以免形成短路導(dǎo)致點(diǎn)火失敗。小心擰緊氧彈蓋，注意避免燃燒皿和點(diǎn)火絲的位置因受震動(dòng)而改變。9.1.3.3往氧彈中緩緩充入氧氣（5.5），直至壓力到1.0MPa~2.0MPa后，持續(xù)充氣時(shí)間不得少于159.1.3.4把氧彈放入裝好水的內(nèi)筒中，如氧彈中無氣泡漏出，則表明氣密性良好，即可把內(nèi)筒放在熱量計(jì)中的絕緣支架上；如有氣泡出現(xiàn)，則表明漏氣，應(yīng)找出原因并糾正，重新充氣。將氧彈放入氧彈量熱計(jì)中進(jìn)行試料燃燒熱值的測試。9.1.3.5測試階段按照8.1.6進(jìn)行。9.1.3.6測試結(jié)束后，取出氧彈，并放氣，打開氧彈，仔細(xì)觀察彈筒和內(nèi)部電極、內(nèi)壁是否出現(xiàn)燒蝕，若有，試驗(yàn)作廢。最終得到試樣彈筒發(fā)熱量Qm，即試樣的燃燒熱值。9.1.4測定結(jié)果的計(jì)算按照公式（3）計(jì)算彈筒發(fā)熱量：式中：Qm——分析試樣的彈筒發(fā)熱量，單位為焦耳每克（J/g）E——儀器熱容量，單位為焦耳每攝氏度（J/℃)tn——主期末溫（第一次出現(xiàn)下降時(shí)的溫度），單位為攝氏度(℃)t0——主期初溫（點(diǎn)火時(shí)的溫度），單位為攝氏度(℃)C——冷卻校正值，單位為攝氏度(℃)q1——點(diǎn)火絲熱值，單位為焦耳（J）m——試樣質(zhì)量，單位為克（g）計(jì)算結(jié)果保留到個(gè)位數(shù)，數(shù)值修約按照GB/T8170的規(guī)定執(zhí)行。9.2助劑促燃法9.2.1樣品的制備稱取2.00±0.05g硼粉樣品（71.75±0.05g聚四氟乙烯微粉（5.3）和1.25±0.05g石蠟（5.4將所有試樣都置于燒杯中，以乙酸乙酯（5.2）作為溶劑，制成混合溶液體系。燒杯中放入磁子，置于磁力攪拌器上加熱攪拌，設(shè)定溫度70℃。待燒杯中溶劑蒸干后，放置真空烘箱中烘干2h，得到助劑與硼粉均勻混合的粉末。從混合粉末中取0.3g~0.5g，精確至0.0001g，按混合比例計(jì)算得到樣品中硼粉（7）的質(zhì)量m2，聚四氟乙烯微粉（5.3）質(zhì)量m3，石蠟（5.4）質(zhì)量m4。9.2.2平行試驗(yàn)平行做兩份試驗(yàn)，取其平均值。9.2.3空白試驗(yàn)隨同試料做空白試驗(yàn)，以直接測試法測試石蠟（5.4）熱值記為Q4。9.2.4樣品測試5YS/T×××××—××××樣品測試按照9.1.3的要求進(jìn)行。9.2.5結(jié)果計(jì)算四氟乙烯微粉與硼粉發(fā)生以下反應(yīng)：4B+3??C2F4?n?+602=4BF3+6C02……（4）按照公式（5）計(jì)算樣品中四氟乙烯微粉與硼粉的反應(yīng)放熱：Q3=?m3??H 式中：Q3——四氟乙烯微粉與硼粉的反應(yīng)放熱，單位為焦耳每克（J/g）m3——聚四氟乙烯微粉質(zhì)量，單位為克（g）H——反應(yīng)（5）的標(biāo)準(zhǔn)生成焓，-14710，單位為焦耳每克（J/g）按照公式（6）計(jì)算樣品中硼的燃燒熱值：Q=Qm?Q3?Q?QB （6）式中：Q——樣品中硼的燃燒熱值，單位為焦耳每克（J/g）Qm——分析試樣的彈筒發(fā)熱量，單位為焦耳每克（J/g）Q3——四氟乙烯微粉與硼粉的反應(yīng)放熱，單位為焦耳每克（J/g）Q4——石蠟的熱值，單位為焦耳每克（J/g）m3——聚四氟乙烯微粉質(zhì)量，單位為克（g）MB——硼的相對原子質(zhì)量，10.81，單位為1MC2F4——四氟乙烯的相對分子質(zhì)量，100.0，單位為1QB——硼粉燃燒的理論熱值，58830，單位為焦耳每克（J/g）m2——硼粉質(zhì)量，單位為克（g）10精密度10.1重復(fù)性在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測試結(jié)果的測定值，在以下給出的平均值范圍內(nèi)，這兩個(gè)測試結(jié)果的絕對差值不超過重復(fù)性限（r超過重復(fù)性限（r）的情況不超過5%，重復(fù)性限（r）按表1數(shù)據(jù)采用線性內(nèi)插法求得：表1重復(fù)性限燃燒熱值/（J·g-1）25844.418827.624283.448984.3r/（J·g-1）280.05245.66296.93452.7710.2再現(xiàn)性在再現(xiàn)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測試結(jié)果的測定值，在以下給出的平均值范圍內(nèi)，這兩個(gè)測試結(jié)果的絕對差值不超過再現(xiàn)性限（R超過再現(xiàn)性（R）的情況不超過5%，再現(xiàn)性（R）按表2數(shù)據(jù)采用線性內(nèi)插法求得：表2再現(xiàn)性限6YS/T×××××—××××燃燒熱值/（J·g-1）25844.418827.624283.448984.3r/（J·g-1）289.16265.41310.62460.7411試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告至少應(yīng)包括下列內(nèi)容：a）試驗(yàn)對象;b）本