硝化棉氮含量的测定方法.pdf

第41卷,第2期
安徽化工
Vol41. No.2
2015年4月
ANHUI CHEMICAL INDUSTRY
Apr.2015
硝化棉氮含量的测定方法
许航线,薛科创
(映西国防工业职业技术学院化学工程学院,陕西西安710300
摘要:对硝化棉含氮量测定方法及各自特点作了简述,并对硝化棉氮含量测定方法的前景进行了展望
关键词:硝化棉;氮含量;測定方法
doi:10.3969/isn.1008-553X.2015.02.032
中图分类号:0657
文献标识码:A
文章编号:1008-553X(2015)02-0089-02
1引言
裁方法。
硝化棉(NC)是制作推进剂及发射药的重要原料,它2.2干涉仪法
是单基药的能量来源,其中含氮量的高低直接影响单基
将硝化棉在密闭容器中爆燃,生成CO、CO2、N2、H2、
药能量的大小。单基药在长期储存及保管过程中,由于H20、微量CHL4及其它气体,这些气体组分的含量与NC
受到环境温度、湿度以及储存时间的影响而逐渐分解,氮含量密切相关。不同含氮量的硝化棉,其分子组成不
导致含氮量降低,因此准确测定单基药中硝化棉的含氮同,爆燃后生成的气体组分不同,导致混合气体折射率
量十分重要。
存在差异。根据此原理,将爆燃后气体引入干涉仪中,测
三十多年来,我国军用硝化棉的标准棉选择中硝化量出它的相对折射率差,就可换算出硝化棉的含氮量。
度(含氮量)作为定值的主要特性项目,其标准定值由过该法快速、高效,但它必须以五管法为对照,作出基准曲
去的五管氮量法(简称五管法)发展到狄瓦尔德合金还线后オ能使用,这是它的一大缺点。
原法(简称合金还原法)、干涉仪法等。近年来又不断出2.3硫酸亚铁法
现新的测量方法,如硫酸亚铁法、色谱法、水杨酸-亚钛
采用硫酸亚铁作为滴定剂,将硝化棉溶解于HSO
法、红外光谱法等。准确快速的硝化棉含氮量测定方中,硝化棉中的氮转化为HNO3,HNO和FeSO2作用,过
法关系到军用及民用硝化棉的生产和质量稳定、性能测量的 Feso4用KNO3测定。采用梅特勒?托利多
定以及新工艺、新方法的研制,成为硝化棉质量保证体( METTLER TOLIDO)设备进行终端滴定。操作简单快
系中极重要的一环阿。
速,可用作快速测氮的常规方法。
本文对硝化棉含氮量测定方法及各自特点作了简2.4狄瓦德合金还原法
要介绍,并对硝化棉氮含量测定方法的前景进行了展望。
在H12O2的存在下,用碱液皂化硝化棉,生成的硝酸
2硝化棉硝化度(含氮量)主要测定方法及其优盐用铜、铝、锌合金还原成氨,用酸吸收,然后用标准溶
缺点
液滴定,测定出硝化棉中的-ONO基团,进而换算成氮
2.1五管氮量计法
量。该方法可以直接测定出硝化棉(NC)的含氮量,精度
首先采用浓硫酸溶解NC和游离的HNO.再以金符合要求,不存在汞蒸汽,操作条件比五管法好,但操作
属汞还原生成氧化氮,通过测量生成的氧化氮气体体繁琐,较难掌握。
积,再换算成氮量。
3其它方法
RONO2+H2S04=ROSO3H+HNO2
3.1色谱法
2HNO; +6hg+3H $04=3hg2s0,+4H2O+2NO
先将硝化棉(NC)在密闭容器中爆燃,然后通过色
这种方法适用于各种硝化棉含須最的测定,精度较谱测定燃气中组分。该方法简便、迅速,不受复杂成分
高。但是该方法操作手续繁琐,工时较长,测量过程中大的限制,但样品处理时间长,仪器昂贵,设备体积大,不
量使用金属汞,易引起操作人员汞中毒,目前仅作为仲便于在在线测试中应用。
收稿日期:2014-10-31
作者简介:许航线(1984-),男,陕西成阳人,硕土,助教,主要从事精细有机合成及高职教育研究工作, hang. xian@163co0m
总第194期2015年第2期(第41卷)
安徽化工
3.2热量法
3.6偏光显微镜法
硝化棉(NC)的热量和硝化度有密切关系,通过测
2011年,西安近代化学研究所的苏鹏飞等发明了
量硝化棉(NC)燃烧时释放的热量,然后换算为硝化度,用偏光显微镜检测硝化棉含氮量的新方法。该方法以硝
但测量耗时较长,操作复杂
化棉偏光显色原理为基础,采用色那蒙法测定了平均光
3.3水杨酸一亚钛法
程差。结果表明,当硝化棉含氮量为11.0%~13.8%时,光
在硫酸溶液中,硝化棉(NC)的硝酸酯基使水杨酸程差与含氮量线性相关,线性回归方程为w=-0.0466入
生成硝基水杨酸,然后硝基水杨酸被亚钛盐( Tici3)还原+12.388,线性相关系数R=0.993,用回收率和变异系
成氨基水杨酸,最后剩余的亚钛盐用硫酸铁铵标准溶液数评价方法的准确度和精密度,结果显示,回收率为
进行滴定,但此法存在较难掌握、亚钛盐价格昂贵等缺99.7%~100.2%,变异系数为0.15%~0.20%。该方法检测
点,不适宜大批量生产。
装置简单、操作简便、结果准确环境友好。
3.4红外光谱法
4前景展望
此法制膜较难,膜厚难測,耗时长,基准点较难找
硝化棉中氮含量决定着硝化棉的能量水平,因此
到,并且红外光谱仪器体积大,不适于在线检測。
建立高效、快速、准确的硝化棉测定方法对硝化棉生产
3.5元素分析仪法
质量控制至关重要。传统的检测方法存在着操作繁琐、
2002年,李树兴阳报道了用氮分析仪法測定单基无测定周期长、系统误差大、操作较难掌握等不足。近几
烟药中硝化棉含氮量的新方法,并将该法与干涉仪法进年陆续出现了色谱法、水杨酸-亚铁法、红外光谱法、偏
行了比较,结果显示,氮分析仪法对单基无烟药中硝化光显微镜法、元素分析仪法等测定硝化棉中含氮量的新
棉含氮量的测定结果比干涉仪法准确。该法采用气相色方法,其中氮分析仪法、偏光显微镜法、元素分析仪法等
谱的原理,硝化棉在1020℃的高温条件在催化剂(具有自动化程度高、分析速度快、操作简单方便、毒害
CO3)作用下进行燃烧,其中所含的氮、碳、氢等元素定小、准确度高等优点,值得推广应用。
量地转化为相应的氧化物(氮氧化合物、CO2、H20)。H1O
参考文献
被吸收管吸收,而氮氧化合物在630℃条件下,经铜还]WJ36-79.硝化纤维素狄瓦德合金还原法S
原生成N2和CO2,再经色谱柱分离、热导池检测,最后[2]GJB770.303.硝化棉含氮量测定ー五管氮量计法F
由数据处理机计算出氮的质量分数。
[3]CJB770.307,硝化棉含氮量测定ー亚铁一氯化亚钛法S]
单基药试样经预处理后,可直接进行含氮量的测「叫向国富含酸硝化棉快速安定处理及“氮量早知道”方法研究
定。测量结果的相对标准偏差<0.6%,回收率为99.2%
弹箭与制导学报,2007,27(3):352-35.
100.8%,结果令人满意,且操作简单、快速、精密度和]樊进德,冯玉华,相龙泉,等对标准棉硝化度定值方法的探讨
.武汉工业与军事技术,1996(3):19-22
准确度高、无毒、安全。此外,刘晓辉等也采用了元素分
[]李树兴.氮分析仪法测定单基无烟药中硝化棉的含氮量]理化
析仪测定硝化棉中的含氮量,即采用意大利
检验-化学分册,2006,38(10):515-516.
GARLOERBA公司生产的NA-1500型元素分析仪对硝?刘晓