【全新正版】 特种材料理化分析

作者序 前言 第一章 绪论1 一、火理化分析的作用和任务1 二、火理化分析的分类和特点1 三、火理化分析的发展2 思考题3 第二章 火分类及其主要组分4 第一节 与的定义和分类4 第二节 和的组成4 一、常见的有机含能组分5 二、常见的无机含能组分9 三、新型含能组分10 思考题11 第三章 理化分析基础知识12 第一节 常用玻璃器皿12 第二节 天平与称量14 一、分析实验室中常用的天平14 二、选择天平的原则14 三、天平使用规则14 四、固体试样称量方法15 五、液体试样的称量方法15 第三节 化学试剂16 一、化学试剂的分类16 二、引起试剂变质的因素16 第四节 标准物质17 一、标准物质的特点17 二、有关标准物质的术语18 三、标准物质的分类18 四、标准物质在理化分析中的作用18 五、火标准物质19 第五节 溶液的配制19 一、一般溶液的配制19 二、标准溶液的配制及标定20 三、溶液浓度表示法20 四、液体移取和定容21 第六节 试样制备及前处理22 一、试样准备23 二、试样的前处理24 第七节 分析测试结果的评价27 一、误差理论27 二、评价结果的方法30 三、不确定度理论32 思考题34 第四章 化学分析基础35 第一节 称量分析法35 一、干燥法35 二、溶剂分离法36 三、消解法37 四、灼烧法37 第二节 滴定分析法37 一、酸碱滴定法38 二、氧化还原滴定法41 三、配位滴定法43 四、滴定分析结果的计算47 五、滴定分析法在火分析中的应用49 第三节 量气分析法50 思考题51 第五章 仪器分析基础52 第一节 电位分析法52 一、能斯特方程与影响电极电位的因素52 二、指示电极与参比电极53 三、溶液pH的测定53 四、电位滴定法54 第二节 紫外-可见分光光度法55 一、紫外-可见分光光度计55 二、定量分析55 三、在火分析中的应用57 第三节 气相色谱法58 一、色谱术语58 二、分离效果的描述59 三、气相色谱仪60 四、气相色谱分析64 五、在火分析中的应用实例66 第四节 液相色谱法67 一、液相色谱仪67 二、高效液相色谱分析条件的确定与优化69 三、影响色谱分析准确度的因素71 四、建立色谱分析方法72 五、液相色谱法在火分析中的应用实例74 第五节 原子吸收光谱法75 一、基本原理75 二、原子吸收光谱仪75 三、干扰及其消除77 四、定量分析方法77 第六节 近红外吸收光谱法78 一、基础理论与原理78 二、近红外光谱分析仪78 三、近红外定量分析方法79 第七节 红外光谱法86 一、方法原理86 二、傅里叶变换红外光谱仪86 三、实验技术87 四、红外光谱的应用89 五、注意事项90 第八节 热分析法91 一、差热分析法91 二、差示扫描量热法94 三、差热分析仪和差示扫描量热仪的校准98 四、实验结果的影响因素101 五、在火领域的应用103 思考题103 第六章 物理性能的测定105 第一节 黏度的测定105 一、影响因素105 二、测量方法106 第二节 密度和堆积密度的测定108 一、常用的密度测定法109 二、堆积密度的测定111 第三节 熔点和凝固点的测定112 一、熔点的测定112 二、凝固点测定115 第四节 药形尺寸的测量116 一、小型药的药形尺寸测量116 二、大型药柱的药形尺寸测量117 第五节 颗粒粒径的测量117 一、筛分法117 二、显微镜法118 三、激光衍射法118 第六节 比表面积的测定119 第七节 爆热和燃烧热的测定119 一、绝热法120 二、恒温法122 思考题123 第七章 火的安定性、相容性和寿命预估124 第一节 火的安定性和相容性124 一、火的安定性124 二、火的相容性125 第二节 安定性和相容性测试方法126 一、真空安定性试验126 二、试纸变色法127 三、热重分析法129 四、75℃加热法129 五、100℃加热法129 六、差热分析法和差示扫描量热法130 七、微热量热法131 第三节 火寿命预估132 思考题133 第八章 特种原材料134 第一节 硝化棉134 一、概述134 二、分类和技术指标135 三、测定方法136 第二节 二苯胺144 一、概述144 二、纯度的测定145 三、苯胺含量的测定145 第三节 中定剂146 一、概述146 二、胺类含量的测定147 第四节 高氯酸铵148 一、概述148 二、纯度的测定149 三、氯化物的测定151 四、氯酸盐的测定152 五、溴酸盐的测定152 六、铬酸盐的测定153 七、热稳定性的测定153 八、十二烷基硫酸钠的测定154 九、脆性的测定155 第五节 端羟基聚丁二烯155 一、概述155 二、羟值的测定156 三、过氧化物的测定156 四、数均相对分子质量的测定157 第六节 特细铝粉158 一、概述158 二、活性铝含量的测定——气体滴定法159 第七节 硝化甘油、硝化二乙二醇和硝化三乙二醇160 一、概述160 二、测定方法162 第八节 硝基胍167 一、概述167 二、原理167 三、方法提要168 四、注意事项168 第九节 二硝基甲苯168 一、概述168 二、一硝基甲苯含量的测定168 三、酸度或碱度的测定169 第十节 硫黄170 一、概述170 二、有机物质量分数的测定170 三、砷质量分数的测定172 四、铁质量分数的测定174 第十一节 木炭175 一、概述175 二、全水分含量的测定175 三、灰分含量的测定176 第十二节 硝酸钾176 一、概述176 二、纯度的测定177 三、氯化物的测定177 第十三节 甲苯二异氰酸酯179 一、概述179 二、原理179 三、方法提要179 四、注意事项179 第十四节 硝化混酸及废酸180 一、概述180 二、混酸、废酸的化学分析法181 三、硝化甘油废酸中硝化甘油含量的测定183 四、测定硝硫混酸组分的物理方法185 第十五节 叠氮硝胺186 一、概述186 二、纯度的测定187 三、碱度的测定188 第十六节 工业用季戊四醇188 一、概述188 二、干燥减量的质量分数188 三、季戊四醇的质量分数189 第十七节 工业六次甲基四胺190 一、概述190 二、纯度的测定190 三、水分的测定191 思考题191 第九章 发射药192 第一节 单基发射药192 一、表示方式193 二、试样准备194 三、挥发分含量的测定194 四、安定剂、钝感剂和增塑剂的测定197 五、地蜡、石墨、炭黑含量的测定201 六、硝酸钾含量的测定202 七、硫酸钾含量的测定203 八、松香含量的测定203 九、残留溶剂含量的测定204 第二节 双基发射药205 一、试样准备206 二、水分含量的测定206 三、硝化棉含量的测定207 四、硝化甘油、硝化三乙二醇和硝化二乙二醇含量的测定207 五、中定剂含量的测定208 六、凡士林或凡士林油含量的测定209 七、硝酸酯、安定剂和增塑剂含量的测定——气相色谱法209 八、硝酸酯、安定剂和增塑剂含量的测定——液相色谱法211 九、其他测试项目213 第三节 三基发射药213 一、硝基胍含量的测定213 二、二氧化钛含量的测定214 三、邻苯二甲酸二辛酯含量的测定215 四、硝化甘油、中定剂、硝基胍、黑索今或叠氮硝胺共存时含量的测定215 思考题216 第十章 固体推进剂217 第一节 概述217 一、固体推进剂的分类217 二、固体推进剂的组成218 第二节 组分含量的测定218 一、黑索今含量的测定218 二、高氯酸铵含量的测定219 三、金属和金属化合物含量的测定219 思考题225 第十一章 火工品药剂226 第一节 起爆药226 一、单质起爆药226 二、混合起爆药229 第二节 点229 一、亚铁氰化铅/高氯酸钾点230 二、铝粉/高氯酸钾点231 三、硫氰化铅/氯酸钾/铬酸铅点232 四、硼/硝酸钾点235 五、硅粉/四氧化三铅点237 六、镁/聚四氟乙烯点238 第三节 黑240 一、硝酸钾含量的测定241 二、硫黄和木炭含量的测定242 第四节 延期药243 一、钨系延期药243 二、硅系延期药243 三、硼系延期药243 第五节 产气药（动力源火工药剂）244 一、CPN推进剂244 二、AHYG2产气药244 思考题246 第十二章 248 第一节 的组成及分类248 一、单质248 二、混合250 第二节 通用测定项目251 一、水分和挥发分的测定252 二、水分的测定——卡尔-费休法254 三、有机不溶物的测定——溶剂洗涤法256 四、无机不溶物的测定——溶剂洗涤法257 五、不溶颗粒或硬渣的测定——溶剂不溶法258 六、熔点的测定258 七、酸碱度的测定261 八、粒度的测定264 九、混合中组分含量的测定266 第三节 梯恩梯269 一、概述269 二、凝固点的测定269 三、渗油性的测定——油迹面积法270 四、亚硫酸钠的定性分析271 第四节 黑索今272 一、概述272 二、堆积密度的测定272 第五节 奥克托今273 一、概述273 二、晶型的测定273 三、黑索今含量的测定274 四、奥克托今含量的测定275 第六节 太安275 一、概述275 二、氮含量的测定276 三、堆积密度及流散性的测定277 第七节 3-硝基—1,2,4三唑—5酮278 一、概述278 二、纯度的测定278 三、游离酸含量的测定278 思考题279 第十三章 理化实验室安全知识281 第一节 防火、防爆常识281 第二节 预防化学烧伤与玻璃割伤282 第三节 高压气瓶的安全使用283 一、气瓶的标志283 二、气瓶的存放及安全使用有关规则283 第四节 化学毒物及中毒的救治284 第五节 有毒化学物质的处理和静电安全285 一、有毒化学物质的处理285 二、静电安全286 第六节 试样制备及废弃物的销毁286 一、试样制备安全要求286 二、火使用燃烧法销毁时的注意事项287 第七节 安全用电知识287 思考题288 参考文献289

第一章绪论

本书所说的特种材料是指火炸和炸药，简称火炸药。火炸药理化分析是一门发展并应用各种仪器、技术和方法以获取火药与炸药的组成和理化性质等信息的综合性科学。

一、火炸药理化分析的作用和任务

理化分析是火炸药生产和科学研究中的组成部分，是一项重要的基础技术，研究内容包括火炸药的生产和各种新型含能材料及其相关物的合成，原材料、中间体和最终产品的质量检验，工艺流程的控制，三废的处理和利用，新配方、新工艺、新技术的研究和推广，产品的长期储存，突发事件的调查。由此可见，理化分析在保障火炸药正常生产，促进火炸药科学技术进步等方面具有重要的作用。

火炸药理化分析的主要任务包括：

1）火炸药组分的定性分析与结构表征，进行火炸药分子、微观、介观结构表征研究，结构与性能相关性等研究。

2）定量测定火炸药中各种组分和主要杂质，进行火炸药理化性能、过程分析检测技术、燃爆产物动态分析等研究。

3）测定火炸药及相关物的理化常数或性能。

4）评估火炸药的安定性、相容性和储存寿命，进行火炸药及装药环境适应性、长储安全性、失效模式、失效机理、寿命评估、延寿等技术与方法研究。

5）提供涉及火炸药的公共安全、刑事侦破、环境保护与生态监测等方面的相关分析信息。

二、火炸药理化分析的分类和特点

（一）分类

（1）按分析对象分根据分析对象，火炸药理化分析可以分为无机分析和有机分析两种。火炸药的组成中，大部分是有机组分，但也有少数无机物。火炸药分析测试是以有机分析为主，兼有一部分无机分析。

（2）按试样的用量分根据试样的用量，分析测试可以分为常量分析、半微量分析和微量分析，见表1-1。考虑到试样的代表性和实际目的，多数火炸药分析取样量在1g以上，属于常量分析，只有小部分是半微量分析或微量分析。

（3）按被测组分的含量分如果根据被测组分的质量百分含量划分，火炸药分析大属于常量组分（>1%）分析，杂质和个别功能组分、工艺添加剂的分析则应列入微量（0.01%～1%）甚至痕量组分（<0.01%）分析的范围。

（4）按分析任务分按分析任务，火炸药理化分析可以分为结构分析、定性分析、定量分析、热分析和理化常数或性能测试等。随着材料科学的发展，又出现了形态、能态、区、表面和时空分布等多种新型分析。日常生产中所需要的分析主要是组分定量和理化性能的测试。定性分析、结构分析及其他分析主要用于未知组成的火药或炸药的剖析、新含能材料合成和新工艺的研究。

（5）按分析方法和仪器分按方法原理和使用的仪器，火炸药理化分析可以分为化学分析和仪器分析。化学分析通常分为称量法、滴定法和量气法；仪器分析几乎包括了现代分析化学中所有的仪器分析方法。

（二）特点

由上述分类可知，火炸药理化分析的特点之一是涉及面十分广泛、种类众多，采用的分析方法也多种多样。

火炸药理化分析的另一特点是安定性、相容性和储存寿命的评估占有特别重要的地位。

“平时生产，战时使用”导致火炸药产品通常都要经历相当长的储存时间。在一定条件下，火炸药制品保持其物理、化学和爆炸或燃烧性能不发生超出允许范围变化的能力称为火炸药的安定性，是评定火炸药制品能否投入使用、继续储存的重要指标。和一般化工产品不同，安定性是火炸药制品的必检项目，除了新制造的产品需要检测以外，库藏的火炸药也要定期检验安定性。近年来世界形势的发展趋势使火炸药制品的使用寿命和延寿问题成为火炸药领域的热门研究课题。

火炸药理化分析的第三个特点是安全性问题突出。火炸药分析的对象是发射药、推进剂或炸药，它们都是对热、机械撞击、电火花十分敏感的爆炸性危险品，分析中还使用许多易燃、高腐蚀、强氧化性试剂，如乙醚、丙酮、甲苯、高氯酸、浓硫酸、硝酸等，部分试验还需加热。因此试样处理和制备、分析操作、多余样品及废料销毁等各个环节都必须严格遵守安全操作规范。新参加火炸药分析的人员必须预先接受安全操作教育，并在工作实践中不断提高安全操作技能。

三、火炸药理化分析的发展

火炸药生产的发展和科技进步向分析测试提出了许多新的要求，包括现代分析学、化学计量学、微电子技术、计算机技术、光机电一体化技术、统计学在内的高新科技为火炸药理化分析的发展提供了良好的基础。因此火炸药理化分析有着宽广的发展空间，今后火炸药理化分析的发展可能集中在下列几个方面：

……

本书是根据现行有关标准和技术要求，并结合国防科技工业特种理化检测工作的发展精心编写而成的。在编写过程中，坚持理论联系实际的原则，全面系统地介绍了火理化分析的基本理论和实际经验。本书内容翔实，图文并茂，具有良好的科学性、系统性、优选性、指导性和实用性，对于加强和提高特种理化检测人员的专业理论水平和解决实际问题的能力都具有很重要的参考价值，可为提高我国军工产品的质量以及促进我国火行业的发展做出贡献。

《特种材料理化分析》围绕着火理化分析的特殊性编写。第壹章～第七章以分析方法为主线，对火理化检测进行分类论述；第八章～第十二章以火理化检测中遇到的原料、半成品、产品为主线，对火理化检测进行分类讲解；第十三章重点讲述了火理化实验室安全。 书中着重论述了混合定量常用的称量法和日常定量涉及的仪器分析法；火制品的安定性也是本书的重要组成部分，书中不但有专门的安全知识章节，而且在多个试验中注明具体安全注意事项。