硝化纤维素混合物的稳定性测试方法-编制说明

一、工作简况

1.1任务来源

根据国家标准化管理委员会国标委发[2020]53号文《国家标准化管理

委员会关于下达2020年第四批推荐性国家标准计划的通知》的要求，《硝

化纤维素混合物的稳定性测试方法》列入2020年国家标准制定计划，计

划编号：20204956-T-469。

1.2制定背景

硝化纤维素及其混合物作为一种重要的化工原料，又名硝化棉、棉体

火棉胶等，它既可以用于制造无烟火药等军事领域，又可用于涂料、赛璐

璐、人造纤维、电影胶片油墨、化妆品等民用领域。

由于其在阳光下易变色，极易燃烧等原因在安全方面存在较大风险。

2015年天津港“8·12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事故就与硝化

纤维素密切相关，根据事故调查报告其直接原因是集装箱内硝化纤维素局

部干燥，在高温等因素的作用下加速分解放热，积热自燃，最后致硝酸铵

等危险化学品发生爆炸。

根据联合国《关于危险货物运输的建议书规章范本》（第二十二修订

版），硝化纤维素类货物根据其成分和危险性不同，可能被分类为爆炸物

（1.1D项、1.3C项）、易燃固体（4.1项）等。为了确保硝化纤维素产品在

整个保质期内能够安全运输和使用，对其进行稳定化处理是十分重要的步

骤。目前广泛使用的酒精、水或增塑剂润湿硝化纤维素只能降低其燃烧速

率，但都无法确保其稳定性。

1

为评定干燥硝化纤维素混合物的稳定性，确保其在运输、使用过程中

的安全性，联合国危险货物运输专家分委员会通过对《关于危险货物运输

的建议书试验和标准手册》（第六修订版）方法的评估认为：现有的3（c）

75℃热稳定性试验不适合评价硝化纤维素及其混合物的稳定性。建议使用

贝克曼-荣克（Bergmann-Junk）法或甲基紫试纸法来评估，同时推荐在对

硝化纤维素分类时使用这两种方法替代3(c)测试；并建议将其作为评定硝

化纤维素类物质稳定性的试验方法，增加为《关于危险货物运输的建议书

试验和标准手册》的附录10，纳入2019年发布的《试验和标准手册》（第

七修订版）。

1.3起草过程

（1）成立标准制定小组，提出工作方案，明确责任分工。标准主要起草

人分别承担市场调研及资料收集、试验方法研究、试验验证、意见征集及

汇总处理、标准相关文件编制等工作。

（2）调查研究，搜集资料，为标准制定提供依据。

（3）初步确定试验条件，细化试验步骤。

（4）通过重复性再现性试验，确定方法的精密度和准确度。

（5）完成标准的试验工作，完成标准征求意见稿及编制说明的撰写。

二、标准编制原则、主要内容及其确定依据

2.1标准编制原则

本标准的制定符合产业发展的原则，在制定过程中充分考虑了以下原

则：

2

全面性：尽可能全面地收集目前市场上硝化纤维素类产品，使测定方

法具有普遍适用性，以利于达到有效规范的作用；

准确性：尽可能保证测定方法的准确性，使测定结果具有参考价值；

适用性：尽可能引用和制定较为成熟的测定方法，确保其适用性；

可操作性：保证标准在行业内使用的可操作性，使其易于推广使用。

本标准严格按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准

化文件的结构和起草规则》的规定进行编写和表述。该标准制定过程中主

要参考了以下标准或文件：

GB/T36526-2018工业用硝化纤维素测试方法

GJB770B-2005火药试验方法

WJ38-2005硝化棉试验方法安定性加热法

联合国《关于危险货物运输的建议书规章范本》（第二十二修订版）

联合国《试验和标准手册》（第七修订版）

2.2标准主要内容及确定依据

起草小组在认真研究国内外现行的相关专业标准及专业文献的基础

上，对硝化纤维素混合物的稳定性试验方法等进行了规范。

本标准共分为9大部分，主要内容如下：

（1）范围。介绍了标准的主要内容和适用范围。

（2）规范性引用文件。列出本标准所引用的文件。

（3）术语和定义。

（4）方法原理。

3

（5）试剂和材料。

（6）仪器与设备。

（7）样品准备。

（8）试验程序

（9）试验结果和分类。

（10）结果示例。

三、试验验证的分析和综述

3.1样品收集

根据相关文献资料，硝化纤维素及其混合物按照含氮量高低主要分为

胶棉（含氮量范围10.7%-12.2%）、弱棉（含氮量范围12.2%-12.4%）、强

棉（含氮量范围13.0%-13.5%），其中前者为民用领域，后两者属于军用领

域（不在本标准适用范围内）。根据WJ9028-2005《涂料用硝化棉规范》

民用领域的硝化纤维素按照含氮量范围，分为L型（含氮量范围

10.7%-11.4%）和H型（含氮量范围11.5%-12.2%）；按照粘度高低，L型

又分为1/8、1/4a、1/4b、1/2a、1/2b五种规格，H型又分为1/16、1/8、1/4a、

1/4b、1/4c、1/2a、1/2b、1、3、10、15、30、60、120共十四种规格。

根据相关企业调研结果，起草小组在进行试验方法研究时，主要选择

了国内市场上使用较多的5种产品规格，具体样品规格和批号见表1。

表1样品规格与批号

序号规格批号生产企业

1H1/2a水NXY22/09-021北方化学工业股份有限公司

2H1/16水NXY22/09-019北方化学工业股份有限公司

4

3L1/8水NXY22/09-018北方化学工业股份有限公司

4H1/4a水NXY22/09-020北方化学工业股份有限公司

5H30水NXY22/09-022北方化学工业股份有限公司

3.2试验方法研究

3.2.1试验装置

贝克曼-荣克法采用的稳定浴及贝克曼-荣克管与《试验和标准手册》

（第七修订版）中推荐的试验装置一致，如图1-2所示。

图1试验采用的稳定浴

5

图2试验采用的贝克曼-荣克管

3.2.2样品准备

为了消除样品中水分对稳定性测试结果的影响，控制试验前样品水分

含量至关重要。选择L1/8、H1/4a、H1/16三个规格，结合文献资料研究干

燥条件对样品含水率的影响，水分测定方法依据《工业用硝化纤维素测试

方法》（GB/T36526-2018），结果见表2。《试验和标准手册》（第七修订版）

附录10中给出的烘干条件示例为50℃下置于真空烘箱内，但水分含量难

以达到1%以下。参考相关文献资料、硝化纤维素生产企业建议分别使用

鼓风烘箱在110℃下烘干1h，保持烘箱门关闭状态打开鼓风；或在100℃

下烘干1h，保持烘箱门关闭状态打开鼓风，样品水分含量均可保持在1%

以内。考虑到烘干温度较高可能会对稳定性测试结果产生影响，因此采用

100℃下烘干1h（烘箱门关闭，打开鼓风）的方式作为最佳干燥条件。

表2水分测定试验结果

规格烘箱烘干条件水分含量，%备注

6

5.84

50℃/2h

5.94

L1/8水真空烘箱真空条件下烘干

1.55

50℃/3h

1.69

1.83烘箱门微开，关闭

H1/16水鼓风烘箱110℃/1h

1.78鼓风

2.03烘箱门微开，关闭

H1/4a水鼓风烘箱110℃/1h

2.11鼓风

110℃/烘至恒重1.56烘箱门微开，关闭

H1/4a水鼓风烘箱

（约3.5h）1.76鼓风

0.63烘箱门关闭，打开

H1/4a水鼓风烘箱110℃/1h

0.75鼓风

0.47

0.63烘箱门关闭，打开

H1/16水鼓风烘箱100℃/1h

0.55鼓风

0.65

3.2.3贝克曼-荣克（Bergmann-Junk）法及测试结果

3.2.3.1样品准备：

（1）取适量样品平铺在铝盒内，加盖（不盖紧）放入烘箱内，选择合适

的干燥条件，避免硝化纤维素的分解，例如放入100℃的鼓风干燥箱中干

燥1h，放入干燥器中冷却至室温。样品经过干燥处理后，在装入贝克曼-

荣克管含水率必须低于1%。

（2）水分可采用GB/T36526-2018中的方法进行测定。

3.2.3.2贝克曼-荣克（Bergmann-Junk）方法试验步骤如下：

（1）分别称取两份1g或2g干燥处理后的硝化纤维素，精度0.01g（对

7

于塑化的硝化纤维素，则称取3g，精度0.01g）。使用漏斗将硝化纤维素

分别注入两个经清洁干燥过的贝克曼-荣克管。擦净管口，调整冷凝腔，确

保管口用硅脂进行润滑，避免漏气（在密封性能好的情况下不润滑亦可）。

（2）根据贝克曼-荣克管冷凝器的类型，用量筒量取15mL至50mL蒸馏

水，注入冷凝器。确保没有水进入稳定管。

（3）确保稳定浴的温度达到132℃±1℃，随后将每支贝克曼-荣克管插

入稳定浴的各孔中。根据所用的稳定浴的类型不同，贝克曼-荣克管插入的

深度也不同，但应介于110mm至220mm之间。记录下试验开始的时间。

（4）保持贝克曼-荣克管的温度为132℃±1℃，持续2h。期间如果发

生冒烟，应立即终止试验，并记录加热的持续时间。

（5）贝克曼-荣克管保持132℃温度下2h后（对于塑化的硝化纤维素保

持1h），将之从稳定浴中取出，放到支架上，置于通风柜内（关闭操作挡

板）冷却。在此期间，一些水可能被吸入贝克曼-荣克管底部。冷却30min

后，将冷凝腔的内容物移入贝克曼-荣克管底部，并用蒸馏水清洗冷凝腔。

（6）将贝克曼-荣克管底部的内容物移入锥形瓶，并用蒸馏水清洗。锥形

瓶中液体的总量不能超过175mL。

（7）以浓度为0.01mol/L（人工滴定）或0.1mol/L（自动电位滴定）的

NaOH标准滴定溶液进行滴定，直至指示剂变色。

（8）试验结果的表述

每克硝化纤维素释放出的含氮气体（按NO计）的量X按式（1）计

算：

8

……………..（1）

式中：

X——每克硝化纤维素释放出的一氧化氮的体积的数值，单位为毫升

每克(mL/g)；

c——氢氧化钠标准滴定溶液的浓度的数值，单位为摩尔每升(mol/L)；

V1——试样测定时，消耗NaOH标准滴定溶液体积的数值，单位为毫

升(mL)；

V2——空白试验时，消耗NaOH标准滴定溶液体积的数值，单位为毫

升(mL)；

22.4——1mmolNO气体在标准状况下的体积的数值，单位为毫升每

毫摩尔（mL/mmol）；

m——试样质量的数值，单位为克(g)。

（9）贝克曼-荣克（Bergmann-Junk）法试验过程照片如图3和图4所示。

9

图3经校准的温度计监测试验温度

图4NaOH标准溶液滴定锥形瓶内液体

（10）贝克曼-荣克（Bergmann-Junk）法试验结果和分类

每份样品平行测试两个结果，平行结果的差值应符合表1的要求，取

其平均值，结果表示至两位小数。平行测试结果差值大于表1规定的允许

差值时重新进行试验。

表3平行结果的差值

稳定性结果(mL/g)差值(mL/g)

<5≤0.5

5~10≤0.8

>10≤1.0

如果每克硝化纤维素释放出的NO气体量大于2.5mL，则测试结果为

“+”，有关物质被划为不稳定。如果每克硝化纤维素释放出的NO气体量

小于或等于2.5mL，则测试结果为“-”，有关物质被划为稳定。

根据上述方法，对H1/2a、H1/16、L1/8、H1/4a、H30规格样品进行

贝克曼-荣克（Bergmann-Junk）法稳定性测试，试验结果见表3。根据《硝

10

化棉试验方法安定性加热法》（WJ38-2005）,每份试样平行测定的两个结

果，当安定性结果小于5时，平行结果的差值不大于0.5，则表明数据可

信。由表3可知，在测试条件下样品每克硝化纤维素释放的NO气体量重

复性较好。

表4贝克曼-荣克（Bergmann-Junk）方法重复性测试结果

NO平均值,生产企业

规格质量,gNO,mL/g试验结果分类

mL/gNO,mL/g

1.03131.17

H1/2a水1.12-稳定1.23-1.50

1.04341.06

1.00751.35

H1/16水1.34-稳定1.25-1.61

1.02301.32

1.00271.13

L1/8水1.13-稳定0.90-1.42

1.00731.13

0.99361.11

H1/4a水1.12-稳定1.34-1.66

1.00031.12

1.04131.11

H30水1.10-稳定1.13-1.23

0.99401.08

为了验证贝克曼-荣克（Bergmann-Junk）方法稳定性测试结果的再现性，

更换试验人员进行测试并与生产企业提供的测试结果进行比较，试验结果

见表4。由表4可知，数据的再现性结果较好。

表5贝克曼-荣克（Bergmann-Junk）方法再现性测试结果

NO平均值,试验生产企业

规格质量,gNO,mL/g分类

mL/g结果NO,mL/g

1.01491.25

H1/2a水1.28-稳定1.23-1.50

1.02771.31

11

1.00031.36

H1/16水1.40-稳定1.25-1.61

1.01041.43

1.00211.19

L1/8水1.16-稳定0.90-1.42

0.94711.14

1.02941.24

H1/4a水1.25-稳定1.34-1.66

1.03591.26

1.02131.23

H30水1.24-稳定1.13-1.23

1.09271.26

3.2.4甲基紫试纸（134.5℃热测试）方法及测试结果

3.2.4.1样品准备：

（1）取适量样品平铺在铝盒内放入烘箱内，选择合适的干燥条件，避免

硝化纤维素的分解，例如放入100℃的鼓风干燥箱中干燥1h。试样经过干

燥处理后，在装入稳定性试验管时含水率必须低于1%。

（2）水分可采用GB/T36526-2018中的方法进行测定。

3.2.4.2甲基紫试纸（134.5℃热测试）方法试验步骤如下：

（1）取两份2.50g±0.01g干燥处理后的硝化纤维素样品，使用漏斗分

别转移至专用试管中。轻轻拍打专用试管使样品沉淀至专用试管底部，并

将附着在侧壁的所有样品刷下来。如果硝化纤维素所占高度大于5cm，应

使用平头棒将其压缩至5cm。上述操作中不应直接用手接触样品和专用试

管内壁。

（2）在每个专用试管中垂直放置一张试纸，试纸的下端距样品25mm。

然后在每个试验管上塞入一个软木塞。将两支专用试管放入稳定浴并维持

其温度在134.5℃±0.5℃。

12

（3）为确定测试时间，专用试管放入稳定浴槽中20min后开始检查试纸，

之后每5min检查一次。每次检查试纸时，将专用试管从稳定浴中提起一

半，观察试纸颜色变化，并迅速放回原位。

（4）当任一专用试管中的试纸颜色完全变为橙红色时，测试完成，停止

加热。当试验进行至40min试纸仍未变色可停止加热，结束试验。

（5）记录测试时间（例如，25min时甲基紫试纸没有完全变色，但30min

时完全变色，测试时间应记录为30min）。

（6）甲基紫试纸法过程照片如图5至图7所示。

图5稳定性试验管装样图

13

图6测试35min后试验结束图

图7测试前后甲基紫试纸对照图

（7）甲基紫试纸法试验结果和分类

如果两次测试结果超过5min，需要重新进行试验。

如果试纸在不到30分钟内完全变色，则试验结果为“+”，有关物质

被划为不稳定。如果试纸超过30分钟才完全变色，则结果为“-”，有关物

质被划为稳定。

根据上述方法，对H1/2a、H1/16、L1/8、H1/4a、H30规格样品进行

甲基紫试纸法稳定性测试，试验结果见表6。由表6可知，5个规格的样

品在35min内均未完全变色，因此30min测试结果为“-”，与贝克曼-荣克

（Bergmann-Junk）测试结果一致。

表5甲基紫试纸（134.5℃热测试）方法测试结果

规格测试条件质量,g试验结果分类

2.506435min未完全变色稳定

H1/2a水134.5℃

2.492635min未完全变色稳定

H1/16水134.5℃2.509435min未完全变色稳定

14

2.503135min未完全变色稳定

2.500135min未完全变色稳定

L1/8水134.5℃

2.503135min未完全变色稳定

2.504335min未完全变色稳定

H1/4a水134.5℃

2.503935min未完全变色稳定

2.500835min未完全变色稳定

H30水134.5℃

2.504135min未完全变色稳定

四、与国际、国外同类标准技术内容的对比情况

本标准修改采用联合国《试验和标准手册》（第七修订版）附录10硝

化纤维素混合物稳定性试验。

本标准的总体技术水平达到国内先进水平。

五、与国际标准为基础的起草情况

目前没有相关国际标准。

六、与有关法律、行政法规及标准的关系

本标准与相关法律、法规、规章及相关标准协调一致，没有冲突。

七、重大分歧意见的处理经过和依据

无。

八、涉及专利的有关说明

无。

九、实施国家标准的要求及相关措施建议

建议本标准在批准发布6个月后实施。建议作为推荐性国家标准发

布实施。

15

十、其他事项

由于本文件中使用的样品硝化纤维素[含氮≤12.6%，含水≥25%]列入

中国危险化学品目录（2015版）、中国易制爆化学品名录、中国重点监管

的危险化学品名录、中国特别管控危险化学品目录内，属于严格管控的化

学品，在样品传递过程中需要遵守各类法规要求，从而导致无法有效进行

实验室间测试结果比对，仅以实验室与生产企业测试数据进行比对。

16

《含硝化纤维素混合物稳定性测定方法》

国家标准编制说明

标准起草组

2023年07月

一、工作简况

1.1任务来源

根据国家标准化管理委员会国标委发[2020]53号文《国家标准化管理

委员会关于下达2020年第四批推荐性国家标准计划的通知》的要求，《硝

化纤维素混合物的稳定性测试方法》列入2020年国家标准制定计划，计

划编号：20204956-T-469。

1.2制定背景

硝化纤维素及其混合物作为一种重要的化工原料，又名硝化棉、棉体

火棉胶等，它既可以用于制造无烟火药等军事领域，又可用于涂料、赛璐

璐、人造纤维、电影胶片油墨、化妆品等民用领域。

由于其在阳光下易变色，极易燃烧等原因在安全方面存在较大风险。

2015年天津港“8·12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事故就与硝化

纤维素密切相关，根据事故调查报告其直接原因是集装箱内硝化纤维素局

部干燥，在高温等因素的作用下加速分解放热，积热自燃，最后致硝酸铵

等危险化学品发生爆炸。

根据联合国《关于危险货物运输的建议书规章范本》（第二十二修订

版），硝化纤维素类货物根据其成分和危险性不同，可能被分类为爆炸物

（1.1D项、1.3C项）、易燃固体（4.1项）等。为了确保硝化纤维素产品在

整个保质期内能够安全运输和使用，对其进行稳定化处理是十分重要的步

骤。目前广泛使用的酒精、水或增塑剂润湿硝化纤维素只能降低其燃烧速

率，但都无法确保其稳定性。

1

为评定干燥硝化纤维素混合物的稳定性，确保其在运输、使用过程中

的安全性，联合国危险货物运输专家分委员会通过对《关于危险货物运输

的建议书试验和标准手册》（第六修订版）方法的评估认为：现有的3（c）

75℃热稳定性试验不适合评价硝化纤维素及其混合物的稳定性。建议使用

贝克曼-荣克（Bergmann-Junk）法或甲基紫试纸法来评估，同时推荐在对

硝化纤维素分类时使用这两种方法替代3(c)测试；并建议将其作为评定硝

化纤维素类物质稳定性的试验方法，增加为《关于危险货物运输的建议书

试验和标准手册》的附录10，纳入2019年发布的《试验和标准手册》（第

七修订版）。

1.3起草过程

（1）成立标准制定小组，提出工作方案，明确责任分工。标准主要起草

人分别承担市场调研及资料收集、试验方法研究、试验验证、意见征集及

汇总处理、标准相关文件编制等工作。

（2）调查研究，搜集资料，为标准制定提供依据。

（3）初步确定试验条件，细化试验步骤。

（4）通过重复性再现性试验，确定方法的精密度和准确度。

（5）完成标准的试验工作，完成标准征求意见稿及编制说明的撰写。

二、标准编制原则、主要内容及其确定依据

2.1标准编制原则

本标准的制定符合产业发展的原则，在制定过程中充分考虑了以下原

则：

2

全面性：尽可能全面地收集目前市场上硝化纤维素类产品，使测定方

法具有普遍适用性，以利于达到有效规范的作用；

准确性：尽可能保证测定方法的准确性，使测定结果具有参考价值；

适用性：尽可能引用和制定较为成熟的测定方法，确保其适用性；

可操作性：保证标准在行业内使用的可操作性，使其易于推广使用。

本标准严格按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准

化文件的结构和起草规则》的规定进行编写和表述。该标准制定过程中主

要参考了以下标准或文件：

GB/T36526-2018工业用硝化纤维素测试方法

GJB770B-2005火药试验方法

WJ38-2005硝化棉试验方法安定性加热法

联合国《关于危险货物运输的建议书规章范本》（第二十二修订版）

联合国《试验和标准手册》（第七修订版）

2.2标准主要内容及确定依据

起草小组在认真研究国内外现行的相关专业标准及专业文献的基础

上，对硝化纤维素混合物的稳定性试验方法等进行了规范。

本标准共分为9大部分，主要内容如下：

（1）范围。介绍了标准的主要内容和适用范围。

（2）规范性引用文件。列出本标准所引用的文件。

（3）术语和定义。

（4）方法原理。

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（5）试剂和材料。

（6）仪器与设备。

（7）样品准备。

（8）试验程序

（9）试验结果和分类。

（10）结果示例。

三、试验验证的分析和综述

3.1样品收集

根据相关文献资料，硝化纤维素及其混合物按照含氮量高低主要分为

胶棉（含氮量范围10.7%-12.2%）、弱棉（含氮量范围12.2%-12.4%）、强

棉（含氮量范围13.0%-13.5%），其中前者为民用领域，后两者属于军用领