5-63  炸药材料老化放出微量气体测试技术

杨秀兰  徐瑞娟  秦骏勇  康  彬  陈曙东  余  坤

从炸药、高分子黏结剂和一些结构支撑材料入手，采用固相微萃取和气相色谱-质谱等气体富集采集和分析测试技术研究了炸药及相关材料老化放出的微量气体组成和变化。一方面建立炸药相关材料及部件老化过程释放的微量以至痕量气体的富集采集和定性定量测试方法，同时初步探讨材料释气原因，分析材料的老化降解和机理。

首先建立了小量气体抽取装置用于模拟材料老化释出样品气氛的定量采集以及材料部件内部环境气氛的定量取样。在定性方面，固相微萃取可吸附单质炸药、复合炸药、高分子黏结剂、硅垫层支撑材料、聚氨酯泡沫等在贮存和加速老化过程中放出的多种组分，对包括微量NO、HCN、极微量甲醛及CH₃NO₂等，炸药合成和造粒成型过程中带入的微量溶剂如丙酮、乙酸乙酯、甲苯等，材料分解释放的有机挥发性物质如烷烃、烯烃等，以及一些可能为反应生成的醛酮类物质等都具有萃取浓缩效果。在定量方面，固相微萃取对材料释出的多种微量有机组分和部分无机气体可检测到几十个10^-9（体积分数）及以下浓度，相同条件萃取测定相同浓度的不同有机组分物质，萃取检测响应因子不同，其检测灵敏度和浓度下限也有很大差别。将检测结果以浓度与峰面积对应关系作相关工作曲线，可初步定量各组分含量。由于固相微萃取受基体不同、萃取温度和时间、解析条件等多种因素影响，对萃取条件等需要严格限制；由于气体组分的复杂性和含量很低，对部分气体可以半定量和定量分析，而有的组分定量准确性有待进一步完善。

通过实验研究，优化了固相微萃取和GC/MS测定以及顶空采样等技术进行微量气氛的萃取、富集采集与定性和定量分析的条件。不同老化条件下组分含量差别较大，微量溶剂等存在于材料晶体内部或包裹于材料中，伴随着老化过程逐步释放出来。新的气体组分来源于材料的老化变化，加速老化的方法，只能部分地表征实际老化的过程，准确定量表征气体放出的基本变化趋势，可为定量研究材料老化规律、判定材料间相容性提供线索。

目前检测到的气体组分，只是这些材料释出的部分气氛。要判断这些气体是老化分解产物，还是材料本身的杂质，对老化规律和老化机理的探索都还需要大量深入的工作。要得到更多有用的数据还需要做很多的基础性工作，包括分析测试技术条件和材料老化的环境综合因素的提高。