一种利用气相色谱检测复合固体推进剂中乙腈含量的方法
阅读说明：本技术 一种利用气相色谱检测复合固体推进剂中乙腈含量的方法 (Method for detecting acetonitrile content in composite solid propellant by using gas chromatography ) 是由 张翠珍 王吉强 张宇 李�杰 郑晓林 于科青 陈志鸿 于 2020-12-22 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种利用气相色谱检测复合固体推进剂中乙腈含量的方法,包括如下步骤：内标溶液的配制、待测样品溶液配制、气相色谱检测条件选择、校正曲线的绘制和待测样品的检测。本发明可以准确的检测出复合固体推进剂中残留乙腈的含量,本发明测量效果好且测量精准,方法简便快捷,重复性好,适合微量组分的测定。(The invention provides a method for detecting acetonitrile content in a composite solid propellant by using gas chromatography, which comprises the following steps: preparing an internal standard solution, preparing a sample solution to be detected, selecting gas chromatography detection conditions, drawing a correction curve and detecting a sample to be detected. The method can accurately detect the content of the residual acetonitrile in the composite solid propellant, has good measurement effect and accurate measurement, is simple, convenient and quick, has good repeatability, and is suitable for measuring trace components.)
技术领域
本发明涉及固体火箭发动机复合固体推进剂检测领域，具体涉及一种利用气相色谱检测复合固体推进剂中乙腈含量的方法。
背景技术
在某发动机使用的推进剂中，使用了键合剂的“湿加”工艺。它首先将键合剂分散于乙腈中，然后再与其它组分混合，在浇铸工艺中通过抽真空的方式除去溶剂乙腈。乙腈大部分已挥发完毕，但推进剂仍是一种浆料混合物，其中仍可能会残留微量乙腈。残存的乙腈会对燃烧性能、能量性能和力学性能造成不利影响，后续可能还将对贮存老化性能带来潜在的危害。目前，推进剂药浆中残留乙腈的测定方法还未见报道，因此，建立一个有效测定方法来监测推进剂药浆中残留乙腈含量有一定实际意义。
发明内容
本发明提供一种利用气相色谱检测复合固体推进剂中乙腈含量的方法，检测复合固体推进剂中残留乙腈的含量，本发明测量效果好且测量精准，方法简便快捷，重复性好，适合微量组分的测定，该法灵敏度高，适用于测定溶液中低浓度的化合物，简单实用，准确性好。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用气相色谱检测复合固体推进剂中乙腈含量的方法，包括如下步骤：
S1：内标溶液的配制
分别称量分析纯级别的乙腈至100mL的容量瓶中，加入四氢呋喃稀释定容，摇匀，配制成质量浓度为0.8mg/mL、1.6mg/mL、2.4mg/mL、4.0mg/mL、8.0mg/mL乙腈的四氢呋喃溶液，作为内标样品溶液；
S2：待测样品溶液配制
称取约2g的推进剂药浆样品，置于6mL试剂瓶中，用移液管加入2.0mL的分析纯级别的四氢呋喃，迅速搅匀，盖紧瓶塞，溶解约12h，取上层清液作为待测样品溶液；
S3：气相色谱检测条件选择
气相毛细管柱采用15m×0.53mm×5µm的5%苯基-甲基聚硅氧烷，载气为高纯氮气，载气流量为1.5mL/min，对色谱柱进行程序升温，初始柱温为60℃，保持2min，以10℃/min的速率升温至120℃，保持2min，进样器的温度为160℃，检测器的温度为260℃，采用分流进样，分流比为30：1，峰面积采用电子积分测定；
S4：校正曲线的绘制
向气相色谱中注入0.2μL内标溶液，按照气相色谱条件测定乙腈与四氢呋喃的峰面积，重复三次，以乙腈的浓度值为横坐标，乙腈与四氢呋喃色谱峰面积比为纵坐标绘制校正曲线，标准回归方程为：
Y=1550.1097X-0.4261，相关系数r＝0.9983；
S5：待测样品的检测
将S2中的待测样品按照气相色谱条件平均多次进样，进样量为0.2μL，由色谱图获得样品与内标物两者的峰面积比，根据S4中内标校正曲线两者质量比，计算复合固体推进剂中乙腈含量。
本发明所提供的利用气相色谱检测复合固体推进剂中乙腈含量的方法，色谱柱采用（5%苯基）-甲基聚硅氧烷气相毛细管柱，使得气相色谱检测复合固体推进剂样品中微量乙腈含量的出峰效果好，选择四氢呋喃为内标物，采用峰面积内标法，测量效果好且测量精准，方法简便快捷，重复性好，适合微量组分的测定，该法灵敏度高，适用于测定溶液中低浓度的化合物，简单实用，准确性好，因此，采用气相色谱法鉴别和定量测定复合固体推进剂样品中微量乙腈含量是目前较理想的技术手段。
附图说明
图1.本发明实施例1中的标准样品的色谱图；
图2.本发明实施例1中的样品的色谱图谱。
具体实施方式
下面结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部所得实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种利用气相色谱检测复合固体推进剂中乙腈含量的方法，包括如下步骤：
S1：内标溶液的配制
分别称量分析纯级别的乙腈至100mL的容量瓶中，加入四氢呋喃稀释定容，摇匀，配制成质量浓度为0.8mg/mL、1.6mg/mL、2.4mg/mL、4.0mg/mL、8.0mg/mL乙腈的四氢呋喃溶液，作为内标样品溶液；
S2：待测样品溶液配制
称取约2g的推进剂药浆样品，置于6mL试剂瓶中，用移液管加入2.0mL的分析纯级别的四氢呋喃，迅速搅匀，盖紧瓶塞，溶解约12h，取上层清液作为待测样品溶液；
S3：气相色谱检测条件选择
色谱仪：SHIMADZU GC-2010-Pro型气相色谱仪；
色谱柱：15m×0.53mm×5µm的5%苯基-甲基聚硅氧烷气相毛细管柱；
进样量：0.2μL，进样口温度：160℃，分流比：30：1；
载气：N2，流速：1.5mL/min；
检测器：氢火焰离子化检测器FID，检测器温度：260℃；
升温程序：起始温度60℃，维持2min；以10℃的速率升温至120℃，再以10℃/min的速率升温至160℃，维持2min;
进样方式：采用分流进样，分流比为30：1；
峰面积采用电子积分测定；
S4：校正曲线的绘制
向气相色谱中注入0.2μL内标溶液，按照气相色谱条件测定乙腈与四氢呋喃的峰面积，重复三次，以乙腈的浓度值为横坐标，乙腈与四氢呋喃色谱峰面积比为纵坐标绘制校正曲线，标准回归方程为：
Y=1550.1097X-0.4261，相关系数r＝0.9983；
乙腈标样溶液在0.8mg/mL~8.0mg/mL线性范围内具有良好的线性关系；
S5：待测样品的检测
将S2中的待测样品按照气相色谱条件平均多次进样，进样量为0.2μL，由色谱图获得样品与内标物两者的峰面积比，根据S4中内标校正曲线两者质量比，计算复合固体推进剂中乙腈含量。
不同工艺下制备的复合固体推进剂药浆中微量乙腈含量测试结果见表1。
表1. 样品的测试结果
处理工艺
乙腈/%
工艺1
0.33
工艺2
0.24
工艺3
0.11
工艺4
0.04
工艺5
未检出
表1表明，该方法可以有效指导复合固体推进剂药浆的处理工艺。
为了进一步验证检测的准确度，本实施案例还采用加标回收的方法验证了检测的准确度，在同一复合固体推进剂待测样品中分别加入三种浓度水平(1mg/mL、3mg/mL、5mg/mL)的标准溶液，每个加标浓度样品设定3个平行样，计算三种浓度水平下的平均加标回收率。结果显示，在加标水平(1mg/mL~5mg/mL)时，各目标物的回收率在93.1%-105.4%之间，表明该方法回收率较高。目标物质的仪器检测限（3倍信噪比相应的最低检测浓度）为0.7μg/mL，表明方法灵敏度较高，满足实际分析检测要求。
为了进一步验证检测结果的重复性，测定结果的重复性见表2。
表2. 测试结果的重复性
测定结果
样品1#/%
样品2#/%
1
0.33
0.23
2
0.36
0.24
3
0.37
0.23
4
0.34
0.25
5
0.36
0.22
平均值/%
0.35
0.23
RSD/%
4.7
4.9
结论：从图1中可以看出，标准溶液中乙腈峰和四氢呋喃峰前后无干扰，且峰型良好；从图2可以看出，复合固体推进剂药浆样品色谱图中检测出乙腈有残留。从表2可知，该方法相对标准偏差RSD小于5%，说明该方法具有较好的重复性，能够满足实际的测定需要。