广东省气候特点对氧化性固体测试的影响研究*

李树娟，钟焕荣，于 亮，黄 伟，赵 军，范伟检

(广州合成材料研究院有限公司,广东 广州 510665)

氧化性固体是指处于高氧化态,具有强氧化性,易于分解并放出氧和热量的固体,多为碱金属、碱土金属的盐组成的化合物[1]。目前,国内外普遍采用联合国《关于危险货物运输的建议书 试验和标准手册》[2]和联合国《关于危险货物运输的建议书 规章范本》[3]的规定进行试验和判定。本文通过考察广东省高温高湿的气候环境对燃烧时间的影响,并判断其影响程度大小,为氧化性固体测试试验的准确性、稳定性筛选最佳测试条件。

1 材料和方法

1.1 材料

CFF Technocel 75纤维素：长度50～250微米,平均直径25微米；溴酸钾：分析纯；镍铬丝：镍/铬合金,长度(30±1)cm,直径(0.60±0.05)mm,金属线耗电功率(150±7)W；锥形模具：内直径70mm的60度玻璃三角漏斗；导热平板：长150mm、宽150mm、厚6mm,热导率(温度为0℃时)0.23W/(m·K)。

1.2 实验设计

取参考物质溴酸钾和纤维素的混合物(30.0±0.1)g,按质量比各为3：7充分混合。

使用圆锥型漏斗将混合物做成底部直径70mm的截头圆锥体,覆盖在低导热平板上的环形点火金属线上。整个试验体系放在一个通风区内,并在大气压力、环境温度下进行试验。

点火金属线接上电源并在试验期间内保持通电。

记录从电源接通到主反应(火焰、灼热或无焰燃烧)结束的燃烧时间,进行5次试验,记录并计算平均燃烧时间。

2 结果与分析

2.1 温度、湿度对参考物质混合物燃烧时间的影响

广东省地处低纬度地区,亚热带沿海,北回归线从中南部穿过,属亚热带气候,以温暖多雨、光热充足、夏季长、霜期短为特征。全年平均气温为20～22 ℃,2020年广东省平均气温更是达到了22.8℃[4]。以溴酸钾与纤维素重量比为3：7的参考物质混合物进行试验。从表1的数据可以得出,环境湿度差不多的条件下,不同的环境温度对参考物质混合物的燃烧时间影响不大；但环境湿度的增加对燃烧时间产生明显的影响,随着湿度增大,燃烧时间也逐渐增加。

表1 不同温湿度下的参考物质混合物的燃烧时间表Table 1 Combustion schedule of reference material mixture under different temperature and humidity

续表1

2.2 溴酸钾和纤维素的干燥程度对燃烧时间的影响

联合国《关于危险货物运输的建议书 试验和标准手册》(第7版)中规定了试验前对溴酸钾和纤维素的处理要求：①参考物质溴酸钾在65℃下干燥至恒定重量（至少12h）,然后放在干燥器内直至冷却后待用；②将纤维素在烘箱中105℃干燥至恒定重量(至少4h),然后放在干燥器中冷却后待用。由表2和表3可知,未经过干燥的纤维素和溴酸钾的燃烧时间最长,经过4h干燥后的纤维素和溴酸钾其燃烧时间明显下降,但此时纤维素和溴酸钾中的水分应还未完全烘干,测量到的燃烧时间较长。当干燥时间达到12h时,燃烧时间与联合国《关于危险货物运输的建议书 试验和标准手册》(第7版)中给出的参考物质混合物示例结果基本一致,并与干燥24h的燃烧时间趋于平衡,这证明干燥12h这个时间节点可以满足实验要求。因此,想要得到准确的测量结果,应尽量保持环境湿度和干燥情况一致,控制好纤维素和溴酸钾的干燥程度。特别在广州处于高温高湿的气候环境下,更要控制好实验室测试环境,以减少对纤维素和溴酸钾燃烧时间的影响,提高测试的准确性。

表2 纤维素的干燥时间对燃烧时间的影响Table 2 Effect of drying time of cellulose on burning time

表3 溴酸钾的干燥时间对燃烧时间的影响Table 3 Effect of drying time of potassium bromate on burning time

3 结论

实验室主要通过纤维素和溴酸钾重量比为3：7的参考物质混合物的燃烧时间来判定试样是否为氧化性固体,但这种方法具有局限性,其中与实验前纤维素和溴酸钾的干燥程度有一定影响。本文从考虑广东省气候环境出发,考察了环境湿度、温度对参考物质混合物燃烧时间的影响。环境湿度越大,纤维素和溴酸钾的干燥程度越差,导致燃烧时间增加。所以日常应控制好氧化性固体实验室的环境温湿度情况,并在实验前对纤维素和溴酸钾进行充分干燥,以达到提高氧化性测试的准确性,增强对氧化性固体的识别。