CN115819164A - 高能微烟型烟花发射药及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高能微烟型烟花发射药，其特征是：以重量份计，所述发射药包括粘合剂1～10份，还原剂30～50份，氧化剂45～65份，所述粘合剂为硝化纤维素或聚叠氮缩水甘油醚，所述还原剂为铝镁合金，所述氧化剂为有机聚合物骨架型氧化剂。本发明还提供该发射药的制备方法，其特征是：采用如下步骤：步骤A：配胶：将所述粘合剂与丙酮或乙醇混合；步骤B：制备有机聚合物骨架型氧化剂；步骤C：原料混合；步骤D：造粒；步骤E：筛选；步骤F：烘干。本发明提供了应用于烟花等民用发射类产品的理想型发射药及其制备方法，该发射药爆温高、发射力高、压力指数低、稳定性好、安全可靠，同时制备方法简单，利于推广生产。
Description
技术领域
本发明涉及烟花爆竹配方设计与生产制造领域，具体涉及一种高能微烟型烟花发射药及其制备方法。
背景技术
针对烟花爆竹领域，通用黑火药基发射药在环保方面的不足，以及延续其低压力指数型发射可靠性优势。从现有烟花发射药(通用黑火药基发射药)组分燃烧反应机理入手，选择能替代烟花发射药的微烟氧化剂、可燃剂和添加剂等，依次设计微烟药剂配方。
本技术方案旨在提供一种低成本简单易用的基于化学能的烟花发射药，其他基于物理技术及较复杂发射结构的烟花发射技术不在阐述范围，如专利文件CN201910356177.8所述一种环保烟花发射剂。可理解地，降低烟花发射过程中出发射口的烟量，途径一是设计一种反应产物尽可能为气体且吸湿性低的发射药，代表类型如南京理工大学潘仁明教授团队研发的多孔性微胶囊单基发射药，如专利文件CN201010178424.9所述一种微气孔无烟烟花药及其制备方法；途径二是探讨一种微烟烟火药应用于烟花发射的可能性，例如烟花行业广泛采用的镁铝合金与氧化铜系烟火药剂制作的炸响类效果就是利用化学能做功的代表性应用，以及专利文件CN202110992406.2所述一种碳纳米管微烟火药组合物及其生产方法，其原理是采用一组高能复合药剂实现可靠发射做功。
上述两种途径在初期研究过程中都有设想，尤其是途径一仍然是目前烟花行业的主流设计思路，途径二在初期还只是存在于概念并没有理想可行的方案；这两种途径的设想代表了单基药及微气体烟火药这两种主流烟火药剂的应用及创新。基于单基药的烟花发射药设计思路是通过调节发射药配方和型制参数来达到烟花发射的要求，结合已经基本成型的和自制的单基药系发射药来看，能够基本满足烟花发射要求的发射药分为两个类型：a型是多孔性增面燃烧类型，如专利文件CN201910175173.X所述一种无烟发射药及其制备方法，专利文件CN201010178439.5所述一种微气孔无烟烟花药的敏化方法；b型是超高线性燃速的复合单基火药类型，如专利文件CN201911177721.9所述一种爆竹发射药，专利文件CN201911177632.4所述一种多功能型无烟无硫爆竹发射药及其制备方法。对比通用黑火药基发射药，a,b型均表现为发射力度可调节范围窄，容易出现忽高忽低或忽强忽弱的特点，即通过配方及型制对发射力度调控到适合烟花发射时，装药稍有不均即出现发射一致性差的现象，归结起来与单基药系列发射药燃烧压力指数高超于通用黑火药基发射药直接相关。另外由于单基药系列发射药的感度、吸湿变质等老问题，导致基于单基药设计的烟花发射药实际应用较困难。
初期停留在概念上的微烟发射药，在实践中发现此类火药燃烧热远高于其他类型火药、产物以固体大颗粒物为主、线性燃速高且极其稳定；将此类烟火药应用到发射药中，观察发射效果平稳再现性好。通过对配方、装药量及制备工艺的调控，掌握了一种微烟高能烟花发射药方案，对感度、出发射口烟量、发射一致性、储藏稳定性及应用经济价值等参数的评估都有良好表现。
发明内容
高能微烟型烟花发射药，其特征是：以重量份计，所述发射药包括粘合剂1～10份，还原剂30～50份，氧化剂45～65份。
进一步地，所述粘合剂为硝化纤维素或聚叠氮缩水甘油醚。
进一步地，所述还原剂为铝镁合金。
进一步地，所述氧化剂为有机聚合物骨架型氧化剂。
进一步地，所述铝镁合金为Mg4Al3。
进一步地，所述有机聚合物骨架型氧化剂由氧化剂和有机聚合物骨架组成，其中所述有机聚合物骨架的质量占所述有机聚合物骨架型氧化剂总质量的3～10％，所述氧化剂为MnO2、KClO4、KIO4、KNO3或Fe2O3；所述有机聚合物骨架为PVB树脂或FKM橡胶。
进一步地，所述有机聚合物骨架型氧化剂为粒径50μm～400μm，堆积密度为1～2g/cm3的颗粒。
上述高能微烟型烟花发射药的制备方法，其特征是：采用如下步骤：
步骤A：配胶：将所述粘合剂与丙酮或乙醇混合，使粘合剂充分溶解于丙酮或乙醇中，制得粘合剂与丙酮或乙醇的混合溶液；
步骤B：制备有机聚合物骨架型氧化剂：用高速匀质机将所述氧化剂与有机聚合物骨架进行湿法复合，然后通过喷雾造粒制成粒径为50μm～400μm，堆积密度为1-2g/cm3的颗粒，制得有机聚合物骨架型氧化剂；
步骤C：原料混合：将所述还原剂与经步骤B制得的氧化剂通过筛和方式充分混匀，制得混合物1；将所述混合物1与经步骤A制得的混合溶液混合均匀，制得混合物2；
步骤D：造粒：采用擀压的方式将经步骤C制得的混合物2通过标准筛网制成颗粒；
步骤E：筛选：将经步骤D制得的颗粒进行筛分，取粒径8～20目之间的颗粒转入烘干工序，将粒径小于8目的颗粒返回步骤C制得的混合物1中，将粒径大于20目的颗粒返回步骤D；
步骤F：烘干：将步骤E制得的8～20目之间的颗粒进行烘干，制得高能微烟型烟花发射药。
本发明的有益效果为：本发明提供了应用于烟花等民用发射类产品的理想型发射药及其制备方法，该发射药爆温高、发射力高、压力指数低、发射平台特性明显，稳定性好、安全可靠，在装药量上仅为通用黑火药基发射药20-30％质量份，在经济性和环保性上有较好的表现，实测着火感度为330℃左右(黑火药为290℃左右)，达到民用黑火药设计团体标准TCSTM00361-2021中指标范围280-350℃，同时制备方法简单，利于推广生产。
具体实施方式
实施例1
高能微烟型烟花发射药，组成为：(1)有机聚合物骨架型氧化剂的组成为：以重量份计，45份KClO4球磨机粉碎超细化24H，5份PVB树脂溶入50份乙醇溶剂。(2)高能微烟型烟花发射药的组成为：以重量份计，5份硝化纤维素溶于50份丙酮中，45份Mg4Al3，50份有机聚合物骨架型氧化剂。
制备上述高能微烟型烟花发射药的制备方法，采用如下步骤：
步骤A：配胶：以重量份计，将5份硝化纤维素溶于50份丙酮中，使硝化纤维素充分溶解于丙酮中，制得粘合剂与丙酮的混合溶液；
步骤B：制备有机聚合物骨架型氧化剂：以重量份计，取45份KClO4，采用球磨机粉碎超细化24H制得超细化KClO4；称取5份PVB树脂溶入50份乙醇溶剂中制得PVB溶液；将超细化KClO4混入PVB溶液中，在高速匀质机作用下将KClO4充分搅拌分散制得分散液，将分散液在喷雾造粒机中干燥成复合粉末，通过喷雾造粒将复合粉末制成粒径为50μm～400μm，堆积密度为1-2g/cm3的颗粒，即得到有机聚合物骨架型氧化剂；
步骤C：原料混合：以重量份计，45份Mg4Al3和50份经步骤B制得的有机聚合物骨架型氧化剂通过筛和方式充分混匀，制得混合物1；将所述混合物1与经步骤A制得的混合溶液混合均匀，制得混合物2；
步骤D：造粒：采用擀压的方式将经步骤C制得的混合物2通过标准筛网制成颗粒；
步骤E：筛选：将经步骤D制得的颗粒进行筛分，取粒径8～20目之间的颗粒转入烘干工序，将粒径小于8目的颗粒返回步骤C制得的混合物1中，将粒径大于20目的颗粒返回步骤D。
步骤F：烘干：将步骤E制得的8～20目之间的颗粒进行烘干，制得高能微烟型烟花发射药。
实施例2
高能微烟型烟花发射药，组成为：(1)有机聚合物骨架型氧化剂的组成为：以重量份计，45份MnO2球磨机粉碎超细化24H，5份FKM橡胶溶入50份乙酸乙酯溶剂。(2)高能微烟型烟花发射药的组成为：以重量份计，10份聚叠氮缩水甘油醚溶于50份乙醇中，40份Mg4Al3，50份有机聚合物骨架型氧化剂。
制备上述高能微烟型烟花发射药的制备方法，采用如下步骤：
步骤A：配胶：以重量份计，将10份聚叠氮缩水甘油醚溶于50份乙醇中，使聚叠氮缩水甘油醚充分溶解于乙醇中，制得粘合剂与乙醇的混合溶液；
步骤B：制备有机聚合物骨架型氧化剂：以重量份计，取45份MnO2，采用球磨机粉碎超细化24H制得超细化MnO2；称取5份FKM橡胶溶入50份乙酸乙酯溶剂中制得FKM橡胶溶液；将超细化MnO2混入FKM橡胶溶液中，在高速匀质机作用下将MnO2充分搅拌分散制得分散液，将分散液在喷雾造粒机中干燥成复合粉末，通过喷雾造粒将复合粉末制成粒径为50μm～400μm，堆积密度为1-2g/cm3的颗粒，即得到有机聚合物骨架型氧化剂；
步骤C：原料混合：以重量份计，40份Mg4Al3和50份经步骤B制得的有机聚合物骨架型氧化剂通过筛和方式充分混匀，制得混合物1；将所述混合物1与经步骤A制得的混合溶液混合均匀，制得混合物2；
步骤D：造粒：采用擀压的方式将经步骤C制得的混合物2通过标准筛网制成颗粒；
步骤E：筛选：将经步骤D制得的颗粒进行筛分，取粒径8～20目之间的颗粒转入烘干工序，将粒径小于8目的颗粒返回步骤C制得的混合物1中，将粒径大于20目的颗粒返回步骤D。
步骤F：烘干：将步骤E制得的8～20目之间的颗粒进行烘干，制得高能微烟型烟花发射药。
Claims (8)
1.高能微烟型烟花发射药，其特征是：以重量份计，所述发射药包括粘合剂1～10份，还原剂30～50份，氧化剂45～65份。
2.根据权利要求1所述的高能微烟型烟花发射药，其特征是：所述粘合剂为硝化纤维素或聚叠氮缩水甘油醚。
3.根据权利要求1所述的高能微烟型烟花发射药，其特征是：所述还原剂为铝镁合金。
4.根据权利要求1所述的高能微烟型烟花发射药，其特征是：所述氧化剂为有机聚合物骨架型氧化剂。
5.根据权利要求3所述的高能微烟型烟花发射药，其特征是：所述铝镁合金为Mg4Al3。
6.根据权利要求4所述的高能微烟型烟花发射药，其特征是：所述有机聚合物骨架型氧化剂由氧化剂和有机聚合物骨架组成，其中所述有机聚合物骨架的质量占所述有机聚合物骨架型氧化剂总质量的3～10％，所述氧化剂为MnO2、KClO4、KIO4、KNO3或Fe2O3；所述有机聚合物骨架为PVB树脂或FKM橡胶。
7.根据权利要求4所述的高能微烟型烟花发射药，其特征是：所述有机聚合物骨架型氧化剂为粒径50μm～400μm，堆积密度为1～2g/cm3的颗粒。
8.权利要求1～7所述的高能微烟型烟花发射药的制备方法，其特征是：采用如下步骤：
步骤A：配胶：将所述粘合剂与丙酮或乙醇混合，使粘合剂充分溶解于丙酮或乙醇中，制得粘合剂与丙酮或乙醇的混合溶液；
步骤B：制备有机聚合物骨架型氧化剂：用高速匀质机将所述氧化剂与有机聚合物骨架进行湿法复合，然后通过喷雾造粒制成粒径为50μm～400μm，堆积密度为1-2g/cm3的颗粒，制得有机聚合物骨架型氧化剂；
步骤C：原料混合：将所述还原剂与经步骤B制得的氧化剂通过筛和方式充分混匀，制得混合物1；将所述混合物1与经步骤A制得的混合溶液混合均匀，制得混合物2；
步骤D：造粒：采用擀压的方式将经步骤C制得的混合物2通过标准筛网制成颗粒；
步骤E：筛选：将经步骤D制得的颗粒进行筛分，取粒径8～20目之间的颗粒转入烘干工序，将粒径小于8目的颗粒返回步骤C制得的混合物1中，将粒径大于20目的颗粒返回步骤D；
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