ICS 71.100.30 Y88 中华人民共和国国家标准 GB/T 39996—2021 烟花爆竹 烟火药发热量的测定 Fireworks and firecrackersDetermination of calorific value of pyrotechnic powder 2021-11-01实施 2021-04-30发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T 39996—2021 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国轻工业联合会提出。 本标准由全国烟花爆竹标准化技术委员会（SAC/TC149）归口。 本标准起草单位：湖南烟花爆竹产品安全质量监督检测中心、辽宁省检验检测认证中心。 本标准主要起草人：杨林、朱玉平、黄茶香、李岩、闫金亮、黄若岩、欧代红、周林。 GB/T 39996—2021 烟花爆竹烟火药发热量的测定 1范围 本标准规定了烟花爆竹用烟火药发热量的测定方法。 本标准适用于氧弹量热法。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T601化学试剂标准滴定溶液的制备 GB/T7899焊接、切割及类似工艺用气瓶减压器 GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 烟火药发热量 calorific value of pyrotechnic powder 单位质量烟火药燃烧所释放的热量。 注：单位为焦耳每克（J/g）或兆焦每千克（MJ/kg）。 4原理 在密闭定容的氧弹中充人一定压力的氧气或空气，将定量试样点燃后完全燃烧，测出氧弹热量计 （恒温式或绝热式）内筒中水的温升值，根据量热系统的热容量，计算试样的发热量。 5 试剂或材料 5.1 氧气：纯度≥99.5%，不含可燃成分，不应使用电解氧 5.2 氢氧化钠标准溶液Lc（NaOH）=0.1mol/LJ：按GB/T601配制和标定 5.3 酚酰指示剂：5g/L。 5.4苯甲酸：基准量热物质，二等或二等以上。 5.5 5点火丝：直径0.1mm~0.2mm，发热量6000J/g的镍铬丝或7566J/g的钼丝。 5.6擦镜纸：使用前先测出燃烧热，抽取3张～4张纸，团紧，准确称量，放人燃烧血中，按常规方法测定 发热量，取三次结果的平均值作为擦镜纸发热量值 6 仪器设备 6.1 氧弹热量计 6.1.1氧弹热量计由燃烧氧弹、内筒、外筒、搅拌器、水、温度传感器、试样点火装置、温度测量和控制系 1 GB/T39996—2021 统等构成。 6.1.2氧弹热量计主要有恒温式和绝热式两种，量热系统均被包围在充满水的双层夹套（外筒）中，这 两种方式的差别是外筒控温方式不同。 6.1.3氧弹热量计精密度：6次苯甲酸发热量重复测定结果的相对标准差0.20%。 6.1.4氧弹热量计准确度：以苯甲酸作为样品进行6次发热量测定，其平均值与标准值之差≤90J/g。 注：本文件支持选用具有同等或更高精度和准确度的氧弹热量计。 6.1.5氧弹：采用镍铬或镍铬钼合金钢制成，弹筒容积为300mL土10mL，应通过30MPa耐水压 试验。 6.1.6内筒：采用紫铜、黄铜或不锈钢制成，镀有防锈层，外表面应光洁，筒内装水量应能浸没氧弹排气 阀门螺母高度的2/3处，装人水后筒内壁不应有气泡。 6.1.7外筒：外筒为金属制成双壁容器，有上盖，应完全包围内筒，内外筒间应有10mm12mm的间 距，底部有绝缘支架，以便放置内筒。 恒温式外筒：容积为12L～15L；在整个试验过程中温度保持基本恒定，水温变化应控制在土0.1℃ 内；外简外面宜加绝热保护层，以减少室温波动的影响。 绝热式外筒：应装有加热装置，当样品点燃后能迅速提供足够的热量以维持外筒水温与内筒水温差 ≤0.1℃。通过自动控温装置，外筒水温能紧密跟踪内筒的温度。外筒的水还应在特制的双层盖中 循环。 自动控温装置的灵敏度应能达到使点火前和终点后内筒水温在5min内变化≤0.002℃；在一次测 试升温过程中，内外筒间热交换量应≤20。 6.1.8搅拌器：采用螺旋桨式或其他形式，转速400r/min～600r/min，轴杆应有较低的热传导或与外 界采用有效的隔热措施，以尽量减少量热系统与外界的热交换，连续搅拌10min，量热系统温升 ≤0.01℃。 6.1.9量热温度计：玻璃水银温度计（包括固定测温范围的精密温度计和可变温度范围的贝克曼温度 计）和数学显示温度计两类，最小分度值为0.01℃；用于内筒温度测量的量热温度计分辨率应0.001℃， 玻璃水银温度计应配振荡器，读数前应振荡3s~5s。 6.2附属设备 6.2.1燃烧皿：采用铂或镍铬钢制成，应能保证试样燃烧完全而本身又不受腐蚀和产生热效应，规格宜 采用：高17mm~18mm、底部直径19mm~20mm、上部直径25mm~26mm、厚0.5mm。 6.2.2点火装置：采用12V～24V电源，由220V交流电源经变压器供给，线路中应串接一个调节电 压的变阻器和一个指示点火情况的指示灯或电流计。 6.2.3天平：量程0g~100g，分度值0.1mg；量程0kg~10kg，分度值0.5g。 6.2.4氧气减压阀：GB/T7899,2.5级，0MPa～4MPa。 6.2.5压片装置：手动或机械加压，附有直径为10mm凹模。 7发热量测定 7.1测试条件 7.1.1实验室室温应在15℃30℃范围内保持相对稳定，每次测试时室温变化应≤1℃。 7.1.2测定试样时室温与标定热容量时室温差应≤2℃。 7.2试样制备 成型烟火药（必要时直接测量）取其单颗（粒）轻轻按压捣碎，过0.2mm铜丝筛筛分；粉状烟火药直 2 GB/T39996—2021 接过0.2mm铜丝筛筛分，除去杂质。取筛下物放人50℃～60℃的真空干燥箱中，控制压力≤11kPa， 烘2h后取出，放人干燥器中冷却至室温备用。 7.3测试步骤 7.3.1恒温式氧弹热量计法 7.3.1.1按使用说明书提前预热和调节氧弹热量计 7.3.1.2称取0.2g~0.6g备用试样（试样量应使燃烧后系统温升值≥0.3℃），精确至0.1mg，于已知 质量的擦镜纸上，团紧后放入燃烧皿中。 7.3.1.3将已知质量的点火丝（取10根总质量的平均值为单根质量）两端分别接在氧弹的两个电极柱 上，弯曲点火丝贴近试样，但不应使点火丝接触燃烧血。 7.3.1.4往氧弹中加人10mL蒸馏水，小心拧紧氧弹盖，将氧弹与充氧系统相连，先以氧气净化氧弹两 次后，缓慢向氧弹内充氧至3MPa，充氧时间≥30s，关闭阀门，取下氧弹备用。 注：若氧弹中充空气，则不需要净化。 温0℃0.5℃，外筒水温与室温差应≤1.5℃，称量内筒质量，精确至0.5g，水量确定后每次试验应保 持不变。 7.3.1.6将氧弹缓慢放人内筒中，如无气泡冒出，表明气密性良好，即可将内筒放在外筒中绝缘支架上； 如有气泡出现，则表明漏气，应查出原因加以纠正，重新充氧和称量水重。 7.3.1.7将导线连接在氧弹电极上，再将搅拌器和量热温度计插人水中，量热温度计水银球（或温度传 感器）应位于氧弹中部，搅拌器和量热温度计均不应接触氧弹和内筒。 7.3.1.8开动搅拌器，搅拌7min~10min，使氧弹热量计处于热平衡状态，温度变化≤0.003℃/min时 开始测量，测量分以下三期： a）初期：氧弹热量计达到热平衡状态后，以30s为间隔，分别读取温度值11次； b）主期：读取初期最后一次温度后，立即点火，试样燃烧，观察内筒温度如在30s内急剧上升，则 点火成功，每30s记录一次温度，直至温度变化≤0.002℃时，主期结束； c）末期：主期温度最后一次读数为末期温度的第一个读数，以30s为间隔，读取温度值11次 7.3.1.9测量完毕后停止搅拌，取出氧弹和内筒，排出弹内废气，打开弹盖，若发现弹筒和燃烧皿内有燃 砂纸擦拭导电杆缠点火丝部分，以备下次使用。 7.3.1.10取出未燃尽的点火丝，去掉两端的金属氧化球后称重，计算烧掉质量。 7.3.2绝热式氧弹热量计法 7.3.2.1按7.3.1.1～7.3.1.5步骤操作，内筒水温应调节到与室温相同或低于1℃，同时与标定热容量 时的初温差≤1℃。 7.3.2.2按7.3.1.6~7.3.1.7步骤操作。 7.3.2.3开动搅拌器、外筒循环泵、冷却水和加热器，8min~10min后读取量热温度计读数，隔2min~ 3min重复一次，直至温度变化≤0.002℃时，记下最后一次读数作为初温，立即点火，以30s为间隔记 录一次读数，直至温度变化≤0.002℃时，记下最后一次读数作为终温。 7.3.2.4按7.3.1.9~7.3.1.10步骤操作。 7.4结果计算 试样的发热量按式（1）计算： 3 GB/T 39996—2021 C At-qi- q2 Q= :(1) m 式中： Q 试样发热量，单位为焦耳每克（J/g）； C 氧弹热量计热容量，单位为焦耳每摄氏度（J/℃）； At 校正后温升值，单位为摄氏度（℃）； q1 点火丝燃烧产生热量，单位为焦耳（J)； q2 擦镜纸燃烧产生热量，单位为焦耳（J)； m 试样质量，单位为克（g）。 7.5结果表述 SAG 试样平行测定两次，若两次差值≤150J/g，则取平均值作为结果；若两次差值>150J/g，补测一次， 补测值与前两次测量值之一相差≤150J/g，则取这两次的平均值作为结果；若补测值在前两次测量值 之间，且相差均≤150J/g，则取三次测量值的平均值作为结果；若三次测量值之差都>150J/g，则应检 查仪器、测试条件和测试程序，纠正问题后重新测量，结果按GB/T8170修约至整数位。 8热容量标定 8.1标定步骤 8.1.1将苯甲酸在60℃～70℃烘箱中干燥3h～4h，在干燥器中冷却至室温后，经压片装置压制成 0.9g~1.1g片状，称量精确至0.1mg，同样称量一张擦镜纸质量。 8.1.2根据氧弹热量计类型，按7.3.1或7.3.2相应步骤测量。 8.1.3测量完成后打开氧弹，用蒸馏水冲洗氧弹的内表面及埚等部件，将全部洗涤水（总量约100mL） 收集于烧杯中，盖上表面皿，煮沸3min~5min，冷却后加入两滴酚酰指示剂，以o.1mol/L氢氧化钠标 准溶液滴定至溶液呈粉红色不消退，即为终点，记录消耗氢氧化钠标准溶液体积。 8.1.4按以上步骤重复测量5次。 8.2 结果计算 8.2.1苯甲酸燃烧后释放的热量按式（2)计算： qo=Q。·mo ...(2 ) 式中： 苯甲酸燃烧后释放的热量，单位为焦耳（J)； Q。——苯甲酸发热量，单位为焦耳每克(J/g)； mo 苯甲酸质量，单位为克（g）。 8.2.2点火丝燃烧后释放