分析黑火药的吸附性能

测试仪器:美国麦克公司ASAP2020NitrogenSystem全自动快速比表面积及孔隙度分析仪,仪器装置如图6-1所示。

测试原理:借助于气体吸附原理可进行等温吸附和脱附分析,用于确定比表面积、微孔体积和面积、中孔体积和面积、总孔体积等。

分析范围:最小比表面积为0.0005m2/g；孔径:3.5～5000Å(1Å＝10-10m)。

测试方法:将在100℃和低于6.67×10-2Pa真空度下烘干脱气2h的样品置于77.4K的液氮中,调节不同试验压力,分别测出对氮气的吸附量,绘出吸附和脱附等温线。根据滞后环的形状确定孔的形状,按不同的孔模型计算孔分布、孔容积和比表面积。

传统黑火药(KNO3/C12H4O2/S)的氮气吸附—脱附等温线如图6-2所示。

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图6-1　ASAP2020分析仪

图6-2　黑火药的吸附—脱附等温线及孔径分布图

(a)吸附—脱附等温线；(b)孔径分布

从图6-2(a)可见,吸附—脱附等温线在低压区上升缓慢,说明微孔(<2nm)较少,在平坦区发生外表面吸附,接近饱和蒸气压时,由于微粒子之间存在缝隙,在大孔(>50nm)中发生吸附,等温线又迅速上升。从图6-2(b)可见,孔径在1～5nm之间,其中1.75nm的微孔,2nm、3nm的中孔含量丰富,在烟火药体系燃烧过程中,起到传火通道的作用,增加了传火速度。