煙火劑型底排藥中氯丁橡膠和松脂酸鈣測(cè)定方法研究

王風(fēng)清 ，樸哲鎬 ，董男平 ，周亞娟 ，張華

(1.國營724廠計(jì)量理化中心，沈陽 110045； 2.中國人民解放軍駐七二四廠軍事代表室，沈陽 110045.)

煙火劑型底排藥中氯丁橡膠和松脂酸鈣測(cè)定方法研究

王風(fēng)清1，樸哲鎬2，董男平1，周亞娟1，張華1

(1.國營724廠計(jì)量理化中心，沈陽 110045； 2.中國人民解放軍駐七二四廠軍事代表室，沈陽 110045.)

煙火劑型底排藥成分分析用甲苯-乙酸乙酯混合溶劑溶解氯丁橡膠、松脂酸鈣和六次甲基四胺，通過蒸餾水萃取除去六次甲基四胺組分，盛裝于燒杯中蒸干的氯丁橡膠、松脂酸鈣再用乙酸乙酯溶解松脂酸鈣轉(zhuǎn)移分離，從而實(shí)現(xiàn)氯丁橡膠和松脂酸鈣定量分離檢測(cè)研究。產(chǎn)品檢測(cè)應(yīng)用表明，甲苯-乙酸乙酯混合溶劑對(duì)單質(zhì)氯丁橡膠、松脂酸鈣、六次甲基四胺回收率在98%以上。試驗(yàn)研究和實(shí)際產(chǎn)品檢驗(yàn)中，氯丁橡膠、松脂酸鈣檢測(cè)誤差均在±1.5%內(nèi)（相對(duì)誤差小于10%）。該方法也可應(yīng)用于類似混合炸藥的成分分析。

底排基本藥；萃??；轉(zhuǎn)移；氯丁橡膠；松脂酸鈣

現(xiàn)代煙火學(xué)已融合、滲透于“高技術(shù)”行列中，但面臨的突出問題是煙火理論落后于技術(shù)發(fā)展［1］，其中包括混藥后藥劑成分分析方法的研究。煙火底排藥劑作為增程效應(yīng)的核心，經(jīng)成分設(shè)計(jì)確定氧化劑、燃燒劑以及粘合劑配比。生產(chǎn)中保證實(shí)物混合的均勻性是保證燃燒時(shí)間一致性的關(guān)鍵，所以更多的工藝環(huán)節(jié)中采用機(jī)械化、自動(dòng)化手段實(shí)現(xiàn)混藥均勻性，并且工程應(yīng)用中必須檢測(cè)混藥成分［2］。

作為煙火劑型底排藥中起粘結(jié)作用的氯丁橡膠、松脂酸鈣對(duì)底排藥柱強(qiáng)度和燃燒特性影響很大，準(zhǔn)確測(cè)定二者含量對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量控制具有重要意義。因其材料特性，混合后成分分析中的分離受諸多因素制約，這是分析技術(shù)難點(diǎn)之一。氯丁橡膠、松脂酸鈣單質(zhì)原材料特性的檢測(cè)已有標(biāo)準(zhǔn)，但是煙火劑混藥后氯丁橡膠、松脂酸鈣含量的檢測(cè)尚沒有標(biāo)準(zhǔn)方法。通?？晒┻x擇的方法有儀器分析法和化學(xué)分析法，依據(jù)高含量組分定量測(cè)定的特性，化學(xué)分析法的準(zhǔn)確性目前高于儀器分析法［3］，故筆者選擇重量分析法測(cè)定煙火劑型底排藥中氯丁橡膠和松脂酸鈣的含量,并對(duì)樣品溶劑、稱樣量等進(jìn)行了研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電熱干燥箱：We202-2型，上海市第二五金合作工廠；

旋片式真空泵：2XZ-1型，臨海市精工真空設(shè)備廠；

電子恒溫水浴鍋：HHS-11-4型，上?？莆鲈囼?yàn)儀器廠；

電子天平：ESJ180-4型，沈陽龍騰電子有限公司；

隔水式電熱恒溫培養(yǎng)箱：WGP-300型，重慶四達(dá)試驗(yàn)設(shè)備有限公司；

分液漏斗：150 mL；

燒杯：100 mL；

量筒：200 mL；

錐形瓶：500 mL；

抽濾裝置：自制

甲苯、乙酸乙酯：分析純；

甲苯-乙酸乙酯混合溶液：體積比為1∶1。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

稱取試樣0.25～0.35 g（精確至 0.000 2 g），置于已恒量的3#濾杯中，放置在抽濾瓶上，加入5～15 mL的熱甲苯-乙酸乙酯混合溶液（溫度為70～80℃），用玻璃棒攪拌，靜置，抽濾，反復(fù) 6～7次（總量不超過100 mL），將收集起來的甲苯-乙酸乙酯混合濾液移入分液漏斗中，并以蒸餾水洗滌有機(jī)濾液，靜置，將下層水溶液棄去，如此洗滌3～4次。

將洗后的有機(jī)液層轉(zhuǎn)移到恒量的燒杯中，在水浴上加熱蒸干，緩緩加入乙酸乙酯20 mL，微微搖動(dòng)幾次，靜置，使松脂酸鈣溶解，將溶液移入另一燒杯中，在水浴上蒸干。

將燒杯置于100～105℃烘箱內(nèi)烘40 min，移入干燥器內(nèi)冷卻至室溫后稱量，分別計(jì)算氯丁橡膠、松脂酸鈣含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 濾杯

通過6種單質(zhì)組分實(shí)驗(yàn)，使用4#濾杯、3#濾杯時(shí)各組分均不漏濾，但3#濾杯抽濾速度明顯提升，能夠較好地滿足分析檢測(cè)需要，故選擇3#濾杯。

2.2 稱樣量

對(duì)常規(guī)重量分析法，稱樣量選擇1 g左右?；焖幹泻心z粘劑氯丁橡膠組分，當(dāng)稱樣量超過0.35 g時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)抽濾速度慢，甚至抽濾失敗的現(xiàn)象。為了確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)盡可能提高稱樣量。經(jīng)試驗(yàn)，稱樣量選擇在0.25～0.35 g之間，分析結(jié)果理想。

2.3 溶劑及用量

氯丁橡膠的溶劑有四氫呋喃［4］，而四氫呋喃在空氣中能生成爆炸性過氧化物［5］，不宜使用。氯丁橡膠還易溶于芳烴及氯化烴中，從生產(chǎn)安全及環(huán)保角度上選擇溶劑，應(yīng)盡量減小溶劑的毒性及其對(duì)環(huán)境的污染［6］。以苯、甲苯、二甲苯分別作為溶劑對(duì)氯丁橡膠做單質(zhì)回收試驗(yàn)，回收率均達(dá)到95%以上，說明3種試劑均是氯丁橡膠較好的溶劑。純甲苯對(duì)氯丁膠有更好的溶解性；苯對(duì)人體的毒害較大（GB 5044-1985中苯是Ⅰ級(jí)毒物，而甲苯是Ⅲ級(jí)毒物）；二甲苯沸點(diǎn)較高，不易操作。選擇甲苯-乙酸乙酯混合溶劑既降低了毒性，又提高了對(duì)松脂酸鈣有機(jī)組分的溶解度，使得溶解更徹底。通過單質(zhì)回收率試驗(yàn)，以“少量多次”為原則，當(dāng)浸洗6～7次，消耗混合溶劑量為50～80 mL時(shí)，回收率均在98%以上（見表1）。為考慮蒸干燒杯的選擇，故限定溶劑使用量以不超過100 mL為宜。

表1 氯丁橡膠、松脂酸鈣、六次甲基四胺單質(zhì)回收試驗(yàn)

汽油是松脂酸鈣的很好溶劑，但汽油對(duì)松脂酸鈣溶解后，會(huì)引起松脂酸鈣質(zhì)量增大。汽油的主要組分是四碳至十二碳烴類［7］，沒有固定的相對(duì)分子質(zhì)量，引起松脂酸鈣的增重具有不確定性，定量分析不易采用此溶劑。乙酸乙酯對(duì)松脂酸鈣有很好的溶解性，而且直接蒸干不會(huì)引起松脂酸鈣的質(zhì)量改變，雖然在轉(zhuǎn)移的過程中有一定誤差，但通過長期的經(jīng)驗(yàn)操作，會(huì)減小誤差。經(jīng)試驗(yàn)，選擇20～40 mL乙酸乙酯浸泡，進(jìn)行轉(zhuǎn)移，分離效果理想，故本實(shí)驗(yàn)選擇乙酸乙酯溶解松脂酸鈣，最佳用量20 mL。

2.4 烘干溫度和烘干時(shí)間

為保證分析條件一致性，選擇分離后的氯丁橡膠、松脂酸鈣烘干溫度為100～105℃，以30，40，60 min，2 h為烘干時(shí)間，分別進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明，40 min時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果最理想，故選擇烘干時(shí)間為40 min。

2.5 試驗(yàn)混藥分析

依據(jù)工程產(chǎn)品用煙火底排基本藥劑，模擬生產(chǎn)配比，進(jìn)行方法試驗(yàn)，氯丁橡膠與松脂酸鈣含量檢測(cè)結(jié)果見表1。

由表1可知，氯丁橡膠+松脂酸鈣合量的檢測(cè)誤差在±1.5%內(nèi)，相對(duì)誤差均小于10%。氯丁橡膠、松脂酸鈣分項(xiàng)含量檢測(cè)誤差在±1.5%內(nèi)，方法的準(zhǔn)確性能夠滿足實(shí)際工程中的應(yīng)用要求。

表2 試驗(yàn)混藥中氯丁橡膠與松脂酸鈣分析結(jié)果 %

2.6 產(chǎn)品混藥分析

對(duì)批量生產(chǎn)的產(chǎn)品隨機(jī)取樣進(jìn)行全組分分析，其中氯丁橡膠、松脂酸鈣含量檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3 產(chǎn)品混藥中氯丁橡膠與松脂酸鈣分析結(jié)果 %

根據(jù)表3數(shù)據(jù)可知，氯丁橡膠、松脂酸鈣平均測(cè)定結(jié)果與生產(chǎn)配比誤差均在±1.5%內(nèi)，兩個(gè)平行測(cè)定結(jié)果之間的偏差均在±1.0%內(nèi)，符合多組分高含量物質(zhì)的基本測(cè)定要求，能夠滿足生產(chǎn)過程質(zhì)量評(píng)估要求。

3 結(jié)論

重量分析法測(cè)定基于煙火劑型底排藥中氯丁橡膠和松脂酸鈣，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，能滿足工程應(yīng)用生產(chǎn)要求。該方法不需貴重的儀器設(shè)備，降低了檢測(cè)成本，具有廣泛的適用性。

混藥時(shí)，多種組分以有機(jī)相、無機(jī)相固態(tài)、液態(tài)共混，氯丁橡膠、松脂酸鈣在其中均起粘合作用。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氯丁橡膠、松脂酸鈣在分離過程中互相干擾，分離不夠徹底，有待于進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

［1］潘功配.高等煙火學(xué)［M］.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2005： 10，82.

［2］樸哲鎬，徐少明.煙火劑型底部排氣藥柱特性研究［J］.彈藥與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2009，29(2)： 126-129.

［3］張皋.火炸藥理化分析［M］.北京：中國兵器工業(yè)集團(tuán)公司質(zhì)量安全部，2005： 38.

［4］GJB 5381.4-2005 煙火藥化學(xué)分析方法 第4部分：試料及殘留物中有機(jī)物的提取 有機(jī)溶劑提取法［S］.

［5］徐世峰，夏葉清.化工產(chǎn)品手冊(cè)-有機(jī)化工原料［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008： 607.

［6］張向宇.膠黏劑分析與測(cè)試技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004： 172.

［7］王箴.化工辭典［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008： 730.

Determination of Chloroprene Rubber, Calcium Resinate in Pyrotechnic Composition BB Pellet

Wang Fengqing1，Piao Zhehao2，Dong Nanping1，Zhou Yajuan1，Zhang Hua1
(1.Measurement and Physical and Chemical Center at the Factory No.724，Shenyang 110045，China;2.Representative Office of PLA Stationed at the Factory No.724，Shenyang 110045，China)

In the analysis of pyrotechnic composition BB pellet，toluene ethyl acetate mixed solvent used for dissolving chloroprene rubber，calcium resinate and six methyl four amine was extracted by distilled water. After the compound being dried，the left chloroprene rubber，calcium resinate were dissolved by toluene-ethyl acetate mixed solvent，thereby the quantitative separation and detection of chloroprene rubber and calcium resinate were realized. Product detection application showed that the recoveries of toluene-ethyl acetate mixed solvent to chloroprene rubber，calcium resinate amd six methyl four amine were more than 98%. The detection error of chloroprene rubber，calcium resinate in experiment and actual production was within±1.5%(the relative error was less than 10%). This method also can be used in the similar mixed explosive composition.

pyrotechnic composition BB pellet; extraction; transfer; chloroprene rubber; calcium resinate

O656.33

A

1008-6145(2012)04-0065-03

10.3969／j.issn.1008-6145.2012.04.020

聯(lián)系人：王風(fēng)清；E-mail： wfq_76@163.com

2012-05-11