航空航天科学技术
DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2019.03.005
2019 NO.03Science and Technology Innovation Herald科技创新导报两种偏二甲肼无害化处理方式
李军锋 韦雄雄 章勇 卜龙 刘明
(西安航天动力试验技术研究所 陕西西安 710077)
摘 要：偏二甲肼是一种重要的肼类燃料，广泛应用于军事和航天领域，但是偏二甲肼是剧毒化学品，对环境和人体都具有危害性。在航天发动机测试过程中会有大量的管道残存偏二甲肼，必须处理掉，以避免对环境和人体造成危害。本文通过合成防黄剂HN-130和比久，解决了废旧偏二甲肼的处理问题，实现了良好的经济价值和环保价值。关键词：偏二甲肼 防黄剂 比久 环保 循环经济中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)01(c)-0005-02
偏二甲肼（英文名：Unsym-Dimethylhydrazine，缩写为UDMH），又称1,1-二甲基联氨，偏二甲肼的分子式为C2H8N2，无色易燃液体[1]。偏二甲肼是一种性能优良的肼类燃料，它具有比冲大、易储存的优点，广泛应用于军事和航天领域，但是偏二甲肼是剧毒化学品，对环境和人体都具有危害性。在航天发动机测试过程中会有大量的管道残存偏二甲肼，这些偏二甲肼不能再用于发动机测试，但是又必须处理掉，以避免对环境和人体造成危害[2]。这些管道残存偏二甲肼具有纯度高、质量大的特点，做为废弃物处理往往造成处理成本高昂且处理效果差，因此必须采用其他有效途径对废旧偏二甲肼进行处理。
利用航天试验废旧偏二甲肼纯度高、数量大的特点，合成一些具有优良经济性的化工产品或医药中间体，是一种具有良好经济价值和环境意义的处理方式，本文研究了防黄剂HN-130和比久两种化工产品的合成工艺，为废旧偏二甲肼的处理进行了新的探索。
1.1.1 反应原理
以偏二甲肼和HDI为原料进行缩合反应。反应原理如下：
1 合成工艺研究
1.1 氨纶防黄剂HN-130合成工艺研究
氨纶防黄剂HN-130，又称高效氨纶耐黄剂。中文名称:1,6-六亚甲基-双(N,N-二甲基氨基脲)，英文名称: 4,4'-Hexamethylenebis (1,1-dimethylsemi carbazide)，CAS号: 69938-76-7，外观：白色粉状。理化属性：白色粉末分子式：C12H28N6O2分子量：288.39密度：1.145g/mL熔点：20℃~23℃。闪点：＞230°F折射率：1.48。本产品可广泛用于PU鞋材，涂料、泡沫塑料和聚氨酯纤维等产品生产过程中，以防止物料加工和生产过程中出现的黄变现象。
Detector A (220nm)XIAN15C29A030-0011.1.2 合成原料及实验仪器航天试验废旧偏二甲肼，HDI（工业级），溶剂：甲苯（工业级）；数字熔点监测仪。
1.1.3 合成工艺研究精确称量100gHDI，将其加入1L三口烧瓶（即1号反应器）中，向三口烧瓶中加入400mL溶剂，计时搅拌30min使其充分混合，制成HDI溶液；精确称量73g偏二甲肼（含量≥99%），将其加入另一1L三口烧瓶（即2号反应器）中，并向三口烧瓶中加入400mL溶剂，计时搅拌30min使其充分混合，制成偏二甲肼溶液；将HDI溶液加入250mL恒压漏斗中，向偏二甲肼溶液中进行滴加。滴加全过程控制三口烧瓶内温度在75℃~85℃之间，直至全部HDI溶液滴加完毕；HDI溶液滴加结束后，在75℃~85℃之间计时保温1h然后降温，冷却后抽滤，得到防黄剂HN-130。熔点：140℃～145℃，收率95%。1.2 比久合成工艺研究
比久，即丁酰肼。丁酰肼经植物叶面吸收后，扩散到全部植株，抑制节间延长而使植株矮化，并可控制植株生长、促进发育、增加坐果、提高抗旱、防冻、抗病能力并可
[3]
增产。比久在世界上很多国家曾大量使用，主要用于花
0.50Retention Time0.50Volts0.250.250.00023.1080.0046Minutes81012图1 比久液相色谱图
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和比久，解决了废旧偏二甲肼的处理问题，所合成产品质量达到了市场要求，具有良好的市场前景。相关研究机构关于废旧偏二甲基肼再利用的方法还有许多种，上述两种工艺操作简单、产品经济附加值高。对于废旧偏二甲肼的处理，必须拓宽思路，以安全环保为基础，以市场需要为导向，在下一步的深入研究中解决以下问题：(1)深入开展以偏二甲肼原料为中心的下游化合物预研，将重点放在具有功能性应用的杂环类化合物上，以期在农药或原料药的制备上取得突破。(2)工艺过程必须具有前瞻性，满足国家环保、安全生产方面的规定，以避免后续生产和研发的风险。(3)扩展废旧偏二甲肼的适用性，化学合成和化工生产对原料都有着较为苛刻的要求，单纯的试验废旧偏二甲肼数量少，难以稳定长期的提供原料，这对精细化工生产有着致命的损害，然而大量的含有偏二甲肼的废水却需要花费大量的人力物力来进行无害化处理，如何将这一部分偏二甲肼使用起来，是今后工作的一大挑战，也是努力的方向。
生、观赏性花卉等经济作物。作为植物生长调节剂，丁酰
肼在装饰性植物方面具有非常好的应用效果。由偏二甲基肼合成丁酰肼的工艺简单，产品纯度高、作用好，该产品的合成及应用在我国很有发展前景。
1.2.1 工艺原理
C4H4O3+1.2.2 合成原料及实验仪器航天试验废旧偏二甲肼，丁二酸酐（工业级），甲苯（工业级）；数字熔点监测仪，日本岛津LC-10AT高效液相色谱仪。
1.2.3 工艺流程简述
精确称量100g丁二酸酐，将其加入1L三口烧瓶（即1号反应器）中，向三口烧瓶中加入300mL溶剂，计时搅拌30min使其充分混合，制成丁二酸酐溶液；精确称量60g偏二甲肼，将其加入另一1L三口烧瓶（即2号反应器）中，并向三口烧瓶中加入400mL溶剂，计时搅拌30min使其充分混合，制成偏二甲肼溶液；将丁二酸酐溶液分批加入250mL恒压漏斗中，向偏二甲肼溶液中进行滴加。滴加全过程控制三口烧瓶内温度在75℃~85℃之间，直至全部丁二酸酐溶液滴加完毕，溶液滴加结束后，在55℃~75℃之间计时保温1h然后降温，冷却后抽滤，得到比久。熔点：158℃~162℃，HPLC：99.5%，收率96%。
参考文献
[1] 夏本立,刘渊,王煊军,等.MBR处理偏二甲肼废水效果的
影响因素[J].火炸药学报,2011(1).
[2] Assessment of the mutagenic effect of 1,1-dimethyl hydrazine[J].Lars Carlsen,Bulat N. Kenessov,Svetlana Ye. Batyrbekova,Saule Zh. Kolumbaeva,Tamara M. Shalakhmetova. Environmental Toxicology and Pharmacology,2009(3).
[3] 李正莉,王煊军,张有智.报废偏二甲肼再利用技术研究述评[J].化学推进剂与高分子材料，2007（6）.
2 结果和讨论
废旧偏二甲肼处理是航天发动机试验的一大难题，如
果处理不好将会出现严重的环境问题并造成严重的社会影响，本文通过合成两种优良的精细化工产品防黄剂HN-130
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1所示的具体要求，完成对测控设备的相应控制等功能；(2)具有数字存储功能；(3)具有历史数据查看功能。
4 结语
等效控制器软件采用模块的设计方法，软硬件研制工
作协调进行，工作进度较快，项目风险较低，与基于PXI的通用等效控制器配合可完成航空发动机燃油调节器各项调试验收要求。
2 软件总体方案
等效电子控制器软件功能包括系统管理、参数管理、传感器管理、数据管理、产品控制、试验器控制6个部分。电子控制器软件模块总体方案如图1所示。
参考文献
[1] 樊思齐.航空推进系统控制[M].西安：西北工业大学出版社，1996
[2] 樊思齐.航空发动机控制[M].西安：西北工业大学出版社，2008.
[3] 罗安阳,周辉华,申余兵.航空涡轮螺旋桨发动机发展现状与展望[J].航空科学技术,2013(5):1-5.
3 软件开发
软件在Windows操作系统下采用符合VPP规范的Labwindows/CVI虚拟仪器集成开发平台进行开发。开发出的软件可兼容Windows XP、Windows 7操作系统。
对数据采集程序进行开发，数据采集程序流程如图2所示，右侧为数据滤波和数据工程转换，左侧部分为采集程序：程序开始，调用DRV_DeviceOpen函数指定设备号来打开已经安装的采集卡设备，同时返回设备句柄以备后续操作；接着调用DRV_MAIConfig函数来在返回的设备句柄指向的设备上，指定AI通道并为其设置相应的GainCode来配置电压输入范围；配置采样参数结构体lpMAIVoltageIn：设置采样触发方式为软件触发，指定AI通道并选择GainArray按顺序排列用来将原始数据转换为相应的电压值，将采样电压值按顺序排列返回到指定的VoltageArray数组中；打开采样定时器（预先设定定时器interval为20ms），调用执行DRV_MAIVoltageIn函数执行采样。
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