CN102816030B - 硝化正丁酯全仿真炸药模拟物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及硝化正丁酯全仿真炸药模拟物，属于含能材料与模拟仿真技术领域。本发明的目的是为了解决以硝化正丁酯危险品实物直接作为安检仪识别的参照物，具有极高的危险性，而提供与硝化正丁酯具有相同外观、颜色、物态、密度、化学元素组成等方面的全仿真模拟物。本发明的三种配方如下：配方1：该模拟物是通过甲酰胺、丙酸按照摩尔比1∶1制备而成；配方2：该模拟物是通过乙酰胺、乙酸按照摩尔比1∶1制备而成；配方3：该模拟物是通乙二醇、丙酸、丙二酰胺按照摩尔比1∶1∶1制备而成。本发明可以替代硝化正丁酯炸药进行安检仪等仪器的校正，避免了安全隐患。

Description

硝化正丁酯全仿真炸药模拟物

技术领域

本发明涉及硝化正丁酯全仿真炸药模拟物，属于含能材料与模拟仿真技术领域。

背景技术

随着恐怖升级，反恐力量正在不断加强，恐怖与反恐怖的较量还要持续一段时间。机场、车站、码头以及人群集中较密集的地方和重要场所一直是恐怖分子袭击的对象。因而各国加强对各种不同路径的行李和人员的携带物都应进行安全检查。安检仪识别物质是否为爆炸危险品前，需要有相应的参照。通常情况下，爆炸危险品实物不宜直接作为参照物，主要是由于爆炸危险品的不安全性和人们对炸药的心里恐惧性。尤其在机场、车站、码头等安检场所，对安检仪的定期校验或标定更为突出。

硝化正丁酯是一种无色液体，爆炸性强而又非常不稳定，稍有摩擦极易发生爆炸，在安检仪的校正时，采用真实炸药在进行校验或标定具有极高的危险性。

以模拟物作为判定爆炸危险品的样品，可以从外观、颜色、物态、密度、化学元素组成等方面仿真辨别爆炸危险品，一定程度上可以帮助全球安检人员和公安系统人员在尽可能减少不安全不稳定等因素情况下校验或标定爆炸危险品。

虽然美国、英国和以色列也制备了一些液体炸药的模拟物，其外观、形态和密度等方面与真实物相近，原子序数方面也与真实炸药相近，但元素组成、元素百分比含量以及颜色等方面不同于真实炸药，不能达到全仿真的应有效果，只能称其为射线级仿真，影响安检仪识别物质的准确性。但到目前为止，没有检索到硝化正丁酯模拟物及其相关资料。

发明内容

本发明的目的是为了解决以硝化正丁酯危险品实物直接作为安检仪识别的参照物，具有极高的危险性，而提供与硝化正丁酯具有相同外观、颜色、物态、密度、化学元素组成等方面的全仿真模拟物，在保证安检仪识别物质准确性的同时，又避免了采用实物作为参照物的危险性。

本发明的设计思路是：依据硝化正丁酯是由CHON四种元素组成，分子式为C₄H₉NO₃，各元素的百分含量是：C 40.33％，H 7.62％，O 40.29％，N 11.76％；欲制备的模拟物元素百分含量相同，分子式和相对分子质量相同，首先对结构进行设计，根据硝化正丁酯的分子式，本发明采用最小公倍数法，结合拆分方法和因式分解法从中找出稳定存在的最小分子进行组装，力求模拟物在元素百分含量、颜色外观，密度等方面与真实炸药相一致。

1、元素组成及特性确定

根据硝化正丁酯分子中构成的元素和元素组成的百分含量进行综合考虑，充分考虑元素百分含量，原子序数，密度，颜色外观等因素，将硝化正丁酯进行拆分的或者将硝化正丁酯分子式及元素组成扩n(n=1，2，1/2,2/3等)倍，然后对化合物元素组成进行拆分，选择小分子化合物在理论上混合后的组成，其混合物的元素百分含量与硝化正丁酯相同。

2、用原子序数求解模拟组成

按照公式对硝化正丁酯的组成及原子序数进行计算，经计算，只有元素组成百分含量越接近，原子序数才能吻合，与易爆的硝化正丁酯分子才更加精确。

$Z_{\mathrm{eff}}={[\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\·Z_i^{3.5}/\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i]}^{1/3.5}$

其中a_i＝m_i·Z_i/A_i，A_i是元素i的原子重量，Z_i是原子序数，m_i是有效质量。

3、精确计量，预混与组装模拟物。

在配制过程中不是简单的混合，如果是固体物质相互混合或者固液混合，则是将一部分材料加热至熔点，使其熔化后与其它组份预先制得预复合材料A，待完全分散混合均匀后再将第三种材料加入，在高速搅拌和升温条件下进行组装，而有的材料则通过分散，解决相溶性，如含水应制得有机元素包裹水分子(主要是指微量水份含量时)，使模拟物具有优良的相溶性，不呈现分层现象而得到相应的炸药模拟物。如果是液体相互混合，直接两种液体相互混溶组装即可。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的硝化正丁酯全仿真炸药模拟物的三种配方如下：

配方1：该模拟物是通过甲酰胺、丙酸按照摩尔比1∶1制备而成；

配方2：该模拟物是通过乙酰胺、乙酸按照摩尔比1∶1制备而成；

配方3：该模拟物是通乙二醇、丙酸、丙二酰胺按照摩尔比1∶1∶1制备而成。

其中，本发明采用配方1制备该模拟物的具体制备步骤如下：

按照配方1的比例关系称取甲酰胺和丙酸，将甲酰胺在搅拌速度为600r/min的条件下升温至30℃；保持30℃恒温并在600r/min的搅拌条件，加入丙酸，加入完毕后持续搅拌30min，冷却出料，得硝化正丁酯液体模拟物。

本发明采用配方2制备该模拟物的具体制备步骤如下：

按照配方2的比例关系称取乙酰胺和乙酸，将乙酰胺升温至90℃，恒温静置至乙酰胺完全熔化；然后保持90℃恒温并在600r/min的搅拌条件，加入乙酸，加入完毕后搅拌分散90min，使液体完全混溶，冷却至常温后出料，得到硝化正丁酯液体模拟物。

本发明采用配方3制备该模拟物的具体制备步骤如下：

按照配方3的比例关系称取乙二醇、丙酸和丙二酰胺，在搅拌速度为600r/min的条件下向乙二醇中加入丙酸，搅拌分散10min；然后将溶液升温至50℃，保持50℃恒温并在600r/min的搅拌条件，以20g/min的速度加入丙二酰胺，加入完毕后继续搅拌30min至溶液完全混匀，冷却出料，得硝化正丁酯液体模拟物。

有益效果

本发明的硝化正丁酯模拟物，不仅在颜色、外观、密度基本相同，而且原子序数、元素组成、元素百分含量等方面均与真实炸药完全吻合，但其分子结构与真实炸药具有本质的不同，不发生爆炸。从而避免了公共场所使用真实炸药带来的危险，可以替代炸药进行安检仪等仪器的校正，减少了使用过程中的一些不安全因素，并且能重复使用，对仪器的校正等具有重要意义，并可用于教学样品。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的内容作进一步描述。

实施例1

按照配方1的比例关系将甲酰胺和丙酸摩尔比换算成质量比。取500ml干净三角烧瓶，放入磁子以备搅拌，加入精确计量的甲酰胺112.605g，开启搅拌和升温，调整搅拌速度600r/min，当温度升至30℃时加入丙酸，添加完毕，持续搅拌30min，冷却出料，得硝化正丁酯液体模拟物。经测定元素百分含量为：C 40.48％，H 7.55％，O 40.15％，N 11.82％，误差在±2％以内，经计算其原子序数与硝化正丁酯相等，与硝化正丁酯相比，原子序数相等，颜色外观相同，元素百分含量在误差范围之内，吻合于硝化正丁酯。

实施例2

按照配方2的比例关系将乙酰胺和乙酸摩尔比换算成质量比。取300ml干净三角烧瓶，放入磁子以备搅拌，加入精确计量的乙酰胺59.07g，开启升温，温度升至90℃，恒温静置至乙酰胺完全熔化，开启搅拌，调整搅拌速度为600r/min，加入乙酸60.05g，搅拌分散90min，使液体完全混溶，冷却至常温后出料，得到硝化正丁酯液体模拟物。经测定元素百分含量为：C 40.31％，H 7.59％，O 4040.％，N 11.70％，误差在±2％以内，经计算其原子序数与硝化正丁酯相等，与硝化正丁酯相比，原子序数相等，颜色外观相同，元素百分含量在误差范围之内，吻合于硝化正丁酯。

实施例3

按照配方3的比例关系将乙二醇、丙酸和丙二酰胺摩尔比换算成质量比。取500ml干净三角烧瓶，放入磁子以备搅拌，加入精确计量的乙二醇62.07g，开启搅拌，调整搅拌速度600r/min，加入丙酸74.08g，搅拌分散10min，开启升温，至50℃，以20g/min的速度加入丙二酰胺102.09g，加入完毕后，继续搅拌30min至溶液完全混匀，冷却出料，得硝化正丁酯液体模拟物。经测定元素百分含量为：C 40.43％，H 7.67％，O 40.25％，N 11.65％，误差在±2％以内，经计算其原子序数与硝化正丁酯相等，与硝化正丁酯相比，原子序数相等，颜色外观相同，元素百分含量在误差范围之内，吻合于硝化正丁酯。

各实施例的硝化正丁酯模拟物的元素百分含量和密度与硝化正丁酯真实样品数据对比如下表所示：

Claims (1)

1.硝化正丁酯全仿真炸药模拟物，其特征是三种配方如下：

配方1：该模拟物是通过甲酰胺、丙酸按照摩尔比1:1制备而成；

配方2：该模拟物是通过乙酰胺、乙酸按照摩尔比1:1制备而成；

配方3：该模拟物是通乙二醇、丙酸、丙二酰胺按照摩尔比1:1:1制备而成；

采用配方1制备该模拟物的具体制备步骤如下：

按照配方1的比例关系称取甲酰胺和丙酸，将甲酰胺在搅拌速度为600r/min的条件下升温至30℃；保持30℃恒温并在600r/min的搅拌条件，加入丙酸，加入完毕后持续搅拌30min，冷却出料，得硝化正丁酯液体模拟物；

采用配方2制备该模拟物的具体制备步骤如下：

按照配方2的比例关系称取乙酰胺和乙酸，将乙酰胺升温至90℃，恒温静置至乙酰胺完全熔化；然后保持90℃恒温并在600r/min的搅拌条件，加入乙酸，加入完毕后搅拌分散90min，使液体完全混溶，冷却至常温后出料，得到硝化正丁酯液体模拟物；

采用配方3制备该模拟物的具体制备步骤如下：

按照配方3的比例关系称取乙二醇、丙酸和丙二酰胺，在搅拌速度为600r/min的条件下向乙二醇中加入丙酸，搅拌分散10min；然后将溶液升温至50℃，保持50℃恒温并在600r/min的搅拌条件，以20g/min的速度加入丙二酰胺，加入完毕后继续搅拌30min至溶液完全混匀，冷却出料，得硝化正丁酯液体模拟物。