固体推进剂中高氯酸铵粒度的快速分析方法

摘要

固体推进剂中高氯酸铵粒度的快速分析方法，它涉及一种高氯酸铵的粒度分析方法。针对筛分法和显微镜测微法测量高氯酸铵粒度，存在操作繁琐，实验数据滞后于生产过程的问题。该方法由以下步骤完成：采用筛分法收集纯度为99.5％以上的高氯酸铵样品；用近红外光谱分析仪采集样品光谱建库；用数学方法挑选代表性样品，预处理，利用氨基在波长为6463cm－1的一级倍频吸收峰和波长为4680cm－1的合频吸收峰信息建立标准样品模型；将预测的粒度值与筛分样品的粒度值比较判断是否合格；合格为合格品；不合格，判断是否为界外点；是界外点，加入再判断；不是界外点，返回初始步骤。该方法简单、易操作，测量无需大量样品，分析速度快，及时的指导实际的生产。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高氯酸铵粒度的分析方法。

背景技术

目前对固体推进剂的粒度测量主要采用过筛分级测量法和显微镜微测法，无论采用上述何种方法，都存在操作步骤比较繁琐，测量需要大量样品，提供的实验数据往往都滞后于生产过程，造成生产过程监控不完全和出现问题不能及时发现。为此提高固体推进剂中质量的快速检测势在必行。

在固体推进剂准备中以氧化剂的准备最为复杂，而氧化剂多采用高氯酸铵并要通过筛选严格控制颗粒尺寸及其分布，因为高氯酸铵的粒度对推进剂的燃速特性、密度、力学性能和浇注时药浆的流动性都有显著的影响。确定正确的粒度大小和形状，成为氧化剂准备过程中的主要任务。因此生产工艺必须伴随着严格的质量控制程序，对高氯酸铵粒度的检测非常重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体推进剂中高氯酸铵粒度的快速分析方法，该方法可以解决采用筛分法和显微镜微测法测量高氯酸铵粒度，存在操作步骤繁琐，测量需要大量样品，提供的实验数据往往都滞后于生产过程，造成生产过程监控不完全和出现问题不能及时发现的问题。

本发明由以下步骤完成：采用传统的筛分方法收集纯度为99.5％以上的高氯酸铵样品，建立样品库001；用傅立叶变换近红外光谱分析仪在波长为12000cm^-1～4000cm^-1范围内采集样品光谱，建立样品光谱图库002；用数学方法挑选具有代表性的样品003；对代表性的样品进行预处理，再用化学计量学方法对预处理过的代表性样品在波长为12000cm^-1～4000cm^-1范围内进行图谱的信息提取、优化，利用氨基在波长为6463cm^-1的一级倍频吸收峰和波长为4680cm^-1的合频吸收峰信息建立标准样品模型004；将标准样品模型预测的粒度值与通过传统的筛分方法得到的样品的粒度值进行比较005；判断标准样品模型是否合格006；若判断结果为合格，则所检测的标准样品为合格品007；若判断结果为不合格，继续判断所检测的标准样品是否为界外点008；若判断结果是界外点，加入界外点009，再返回至004步骤；若判断结果为不是界外点，则返回001步骤。

本发明具有以下有益效果：一、本发明的方法适用于离线后快速检测固体推进剂中高氯酸铵的粒度，分析样品在30s之内完成，没有破坏性，安全、环保，对人员没有危害，分析大量的样品省时、省力、节约成本、操作容易。二、利用傅立叶变换近红外光谱分析仪可快速、实时地反应高氯酸铵样品的各项质量指标的变化，从而保证固体推进剂的质量，对实际大规模生产很有指导意义。三、本发明的方法简单、容易操作，测量时无需大量样品，提供的实验数据与生产过程同步，在生产过程中可实时监控，并能及时发现隐患。

附图说明

图1是本发明方法的流程步骤图，图2是具体实施方式二中的标准样品模型预测的粒度值与通过传统的筛分方法得到的样品的粒度值二者的相关图，图3是具体实施方式三中的标准样品模型预测的粒度值与通过传统的筛分方法得到的样品的粒度值二者之间的相关图，图4是高氯酸铵近红外光谱图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的固体推进剂中高氯酸铵粒度的快速分析方法由以下步骤完成：采用传统的筛分方法收集纯度为99.5％以上的高氯酸铵样品，建立样品库001；用傅立叶变换近红外光谱分析仪在波长为12000cm^-1～4000cm^-1范围内采集样品光谱，建立样品光谱图库002；用数学方法挑选具有代表性的样品003；对代表性的样品进行预处理，再用化学计量学方法对预处理过的代表性样品在波长为12000cm^-1～4000cm^-1范围内进行图谱的信息提取、优化，利用氨基在波长为6463cm^-1的一级倍频吸收峰和波长为4680cm^-1的合频吸收峰信息建立标准样品模型004；将标准样品模型预测的粒度值与通过传统的筛分方法得到的样品的粒度值进行比较005；判断标准样品模型是否合格006；若判断结果为合格，则所检测的标准样品为合格品007；若判断结果为不合格，继续判断所检测的标准样品是否为界外点008；若判断结果是界外点，加入界外点009，再返回至004步骤；若判断结果为不是界外点，则返回001步骤。本实施方式中所用的高氯酸铵由大连氯酸钾厂提供。

本实施方式在003步骤中，所述的数学方法选自聚类法、主成分因子法或网格法中的一种。

本实施方式在004步骤中，所述的预处理方法选自直线扣除、矢量归一化、最大最小归一化、多元散射校正、一阶导数、二阶导数、线性补偿差减法或一阶导数法中的一种；所述的化学计量学方法选自偏最小二乘法、主成份分析、逐步回归或人工神经网络法中的一种。由于仪器、样品背景或其他因素影响，近红外光谱分析中常出现谱图的偏移或漂移现象，为了减弱以至于消除各种非目标因素对光谱的影响，使光谱数据充分反映了变化信息，提高校正模型的质量和未知样品预测结果的准确性，对采集到的原始光谱进行预处理。

高氯酸铵在近红外区域的吸收主要是氨基的吸收，特征波长为6463cm^-1的一级倍频吸收峰和4680cm^-1的合频吸收峰(参见附图4)。

本实施方式在002步骤中，所述的傅立叶变换近红外光谱分析仪采用积分球漫反射的MPA傅立叶变换近红外光谱分析仪或光纤探头漫反射的MPA傅立叶变换近红外光谱分析仪，以上两台分析仪均由德国(Bruker)制造，傅立叶变换近红外光谱分析仪中的检测器选为InGeAs检测器、PbS检测器及InAs检测器其中的一种，以PbS检测器为最好，利用光纤探头漫反射的MPA傅立叶变换近红外光谱分析仪可在线监控。本发明的方法不仅可测定高氯酸铵的粒度值，还可测定氧化剂(高氯酸铵)中粒度分布和水分含量及粘合剂的分子量、固化的程度、老化性能以及燃速等指标。

具体实施方式二：本实施方式的001步骤中采用传统的筛分方法收集纯度为99.5％的针形高氯酸铵样品，所用的筛网目数为40目～130目，分成不同级别，以筛网的目数标定筛上物；002步骤中采用积分球漫反射的MPA傅立叶变换近红外光谱分析仪，分辨率为8cm^-1、扫描次数为64次、样品旋转器的直径为50mm。其它步骤与具体实施方式一相同。

本实施方式中，标准样品模型预测的粒度值与通过传统的筛分方法得到的样品的粒度值之间的相关系数为R＝0.9988、直线的斜率为0.9915、截距为0.716、模型的决定系数为99.38(参见附图2)。

具体实施方式三：本实施方式在001步骤中采用传统的筛分方法收集纯度为99.8％的球形高氯酸铵样品，所用的筛网目数为50目～160目，分成不同级别，以筛网的目数标定筛上物。其它步骤与具体实施方式一相同。

本实施方式中，标准样品模型预测的粒度值与通过传统的筛分方法得到的样品的粒度值之间的相关系数为R＝0.999、直线的斜率为0.999、截距为0.482、模型的决定系数为99.04(参见附图3)。