CN102816039A - 过氧化苯全仿真炸药模拟物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及过氧化苯全仿真炸药模拟物，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过氧化苯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，而提供与过氧化苯具有相同外观、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：该模拟物是通过香豆素、菲、异戊二烯按照质量比78.3080：6.2591：15.4330制备而成；配方2：该模拟物是通过丙二酸、3-甲基胆蒽按照摩尔比1∶1制备而成；配方3：该模拟物是通过苯乙烯、2(5H)-呋喃酮按照摩尔比1∶1制备而成。本发明可以替代炸药进行安检仪等仪器的校正，避免了安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及过氧化苯全仿真炸药模拟物，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。
以过氧化苯为例，该危险品是一种无色液体，爆炸性极强而又非常不稳定性，稍有摩擦极易发生爆炸，其爆炸威力与TNT相近，采用真实炸药在进行校验或标定过程中具有极高的危险性。
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，只能是射线级仿真，影响安检仪识别物质的准确性。但到目前为止，没有检索到过氧化苯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过氧化苯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，而提供与过氧化苯具有相同外观、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：依据过氧化苯是由CHO等三种元素组成，分子式为C12H10O2，各元素的百分含量是：C 77.40％，H 5.42％，O 17.18％；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，根据过氧化苯的分子式，本发明采用最小公倍数法，再用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
根据过氧化苯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，将过氧化苯进行拆分的或者将过氧化苯分子式及元素组成扩n倍，如2×C12H10O2＝C24H20O4，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过氧化苯相同。
2、用原子序数求解模拟组成
按照公式(1)的方法对过氧化苯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，与易爆的过氧化苯分子才更加精确。
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：
本发明过氧化苯全仿真炸药模拟物的三种配方如下：
配方1：该模拟物是通过香豆素、菲、异戊二烯按照质量比78.3080：6.2591：15.4330制备而成；
配方2：该模拟物是通过丙二酸、3-甲基胆蒽按照摩尔比1∶1制备而成；
配方3：该模拟物是通过苯乙烯、2(5H)-呋喃酮按照摩尔比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的比例关系称取香豆素、菲、异戊二烯，将香豆素升温至75℃后，保持恒温至香豆素完全熔化，在600r/min的搅拌速度下并保持75℃恒温滴入菲，搅拌分散30min；混合均匀后，以25～30滴/分钟的速度并保持75℃恒温，滴入异戊二烯，滴加完毕，保持75℃恒温并在900r/min的转速下搅拌混合240min，至溶液完全混合均匀，出料后冷却至室温，得过氧化苯液体模拟物。
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的比例关系称取丙二酸、3-甲基胆蒽，将丙二酸加热至137±2℃后，保温静置使其完全熔化，保持137±2℃并在700r/min搅拌速度下加入3-甲基胆蒽134.1750g，搅拌分散90min，至溶液完全混合均匀，降温冷却至50℃时出料，得到液体模拟物。
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的比例关系称取苯乙烯、2(5H)-呋喃酮，将苯乙烯在搅拌情况下升温，当温度升至50±2℃时调整搅拌速度为500r/min，同时在保持温度的情况下加入2(5H)-呋喃酮，搅拌分散60min，继续调节搅拌转速为600r/min，搅拌混合90min，至溶液完全混合均匀，降温冷却至室温时出料，得到过氧化苯的液体模拟物。
有益效果
本发明的过氧化苯模拟物，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
300ml干净三角烧瓶，放入磁子以备搅拌，加入精确计量的香豆素78.3080g，开启升温至75℃后，保持恒温至香豆素完全熔化，开启搅拌器进行搅拌，调整搅拌速度为600r/min，滴入菲6.2591g，搅拌分散30min。混合均匀后，以28滴/分钟的速度，滴入异戊二烯15.4330g，滴加完毕，调节转速为900r/min，搅拌混合240min，至溶液完全混合均匀，趁热出料，放入容器中冷却至室温，得100g过氧化苯液体模拟物。经测定元素百分含量为：C 77.00％，H 5.45％，O 17.55％，误差在±2％以内，经计算其原子序数与过氧化苯相等，与真实过氧化苯相比，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，吻合于过氧化苯。
实施例2
首先取500ml干净三角烧瓶，放入磁子以备搅拌，加入52.03g精确计量的丙二酸，开启升温至137℃后，恒温至丙二酸完全熔化，开启搅拌器进行搅拌，调整搅拌速度为600r/min，以20g/min的速度，加入3-甲基胆蒽134.1750g，调整搅拌速度为700r/min，搅拌分散90min。至溶液完全混合均匀，降温冷却至50℃时出料，冷却后得到液体模拟物。经测定百分含量为：C 77.25％，H 5.50％，O 17.25％，误差±2％范围以内，与真实过氧化苯相比，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，吻合于过氧化苯。
实施例3
取500ml干净三口烧瓶，放入磁子以备搅拌，加入精确计量的苯乙烯104.14g，开启升温，温度升至50℃时，开启搅拌，以20g/min的速度，加入2(5H)-呋喃酮80.0211g，调整搅拌速度为500r/min，搅拌分散60min。至溶液完全混合均匀，冷却至室温时出料，得到过氧化苯的液体模拟物184.1611g。经元素百分含量测定：C 77.28％，H 5.40％，O 17.32％，与真实过氧化苯相比，误差±2％范围以内，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，吻合于过氧化苯。
各实施例的过氧化苯模拟物的元素百分含量和密度与过氧化苯真实样品数据对比如下表所示：
Claims (4)
1.过氧化苯全仿真炸药模拟物，其特征在于三种配方如下：
配方1：该模拟物是通过香豆素、菲、异戊二烯按照质量比78.3080：6.2591：15.4330制备而成；
配方2：该模拟物是通过丙二酸、3-甲基胆蒽按照摩尔比1∶1制备而成；
配方3：该模拟物是通过苯乙烯、2(5H)-呋喃酮按照摩尔比1∶1制备而成。
2.如权利要求1所述的过氧化苯全仿真炸药模拟物，其特征在于：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的比例关系称取香豆素、菲、异戊二烯，将香豆素升温至75℃后，保持恒温至香豆素完全熔化，在600r/min的搅拌速度下并保持75℃恒温滴入菲，搅拌分散30min；混合均匀后，以25～30滴/分钟的速度并保持75℃恒温，滴入异戊二烯，滴加完毕，保持75℃恒温并在900r/min的转速下搅拌混合240min，至溶液完全混合均匀，出料后冷却至室温，得过氧化苯液体模拟物。
3.如权利要求1所述的过氧化苯全仿真炸药模拟物，其特征在于：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的比例关系称取丙二酸、3-甲基胆蒽，将丙二酸加热至137±2℃后，保温静置使其完全熔化，保持137±2℃并在700r/min搅拌速度下加入3-甲基胆蒽134.1750g，搅拌分散90min，至溶液完全混合均匀，降温冷却至50℃时出料，得到液体模拟物。
4.如权利要求1所述的过氧化苯全仿真炸药模拟物，其特征在于：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的比例关系称取苯乙烯、2(5H)-呋喃酮，将苯乙烯在搅拌情况下升温，当温度升至50±2℃时调整搅拌速度为500r/min，同时在保持温度的情况下加入2(5H)-呋喃酮，搅拌分散60min，继续调节搅拌转速为600r/min，搅拌混合90min，至溶液完全混合均匀，降温冷却至室温时出料，得到过氧化苯的液体模拟物。
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