CN101270014A - 一种烟花用开爆黑火药 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟花用开爆黑火药，其组份和重量比为：高氯酸钾40－75份；硝酸钾0－35份；重铬酸钾1－5份；硫磺5－15份；木炭5－25份；炭黑0.5－2份；对苯二甲酸氢钾或邻苯二甲酸氢钾之一5－20份。将各组分按上述比例制备而成的开爆黑火药。摒弃了金属材料和有毒药物成分的使用，机械感度低，安定性好；开爆幅面大、开爆声响好、药物颜色黑、原材料易得、成本相对较低，是一种理想的开爆黑火药。

Description

一种烟花用开爆黑火药

技术领域

本发明涉及一种烟花产品用开爆药，特别是涉及一种礼花或盆花产品开爆用黑火药。

背景技术

目前烟花产品空中炸开的效果即礼花或盆花的空中展开效果，一般都是通过开爆药的燃烧爆炸来实现，开爆药的性能直接影响和决定了礼花或盆花产品的效果质量，所以众多烟花技术人员在开爆药上都进行了大量的试验和研究，力求制作出安定性好、成本低、开爆效果好的开爆药。按照各国的法规条例，开爆药大致可以分为白药开爆药和黑药开爆药。

所谓白药开爆药是以铝、镁铝合金等活泼金属粉和硫磺做还原剂，按照一定比例配制而成的烟火药，其开爆效果一般都较理想，但其缺点就是由于含有活泼金属粉末成份，稳定性差，安全系数低。许多国家对礼花或盆花类产品的开爆药禁止使用白药开爆药，譬如美国、加拿大等国家的烟花爆竹条例就明确规定礼花和盆花产品的开爆药中不能含有金属粉的成分。

黑药开爆药分为普通黑火药和类似黑火药，普通黑火药是以硝酸钾、木炭、硫磺三种成份配置成的烟火药，是中国的古代四大发明之一，类似黑火药是指不含有金属成份的具有与普通黑火药燃烧和爆炸效果相似的烟火药。

生产要求以黑药开爆药开爆的一些国家的礼花和盆花产品，使用白药开爆药是不允许的，而只能使用普通黑火药或者类似黑火药。但是用普通黑火药作礼花和盆花的开爆药，虽然稳定性好，安全系数高，但其开爆效果却是非常差的，甚至根本无法开爆，这也就使产品的设计效果无法充分展现或者根本无法展现，而这是各生产厂家和消费者都无法接受的事实。因此改进普通黑火药，生产出高品质的类似黑火药就显得非常重要了。

发明内容

为了解决上述问题，本发明所要解决的技术问题是，在不使用金属材料成份的前提下，提供一种开爆效果好，安全系数高，稳定性好，无环境污染的类似黑火药，用于礼花或盆花的开爆药。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是，一种烟花用开爆黑火药，其组份和重量比为：

高氯酸钾    40-75份    硝酸钾  0-35份

重铬酸钾    1-5份      硫磺    5-15份

木炭        5-25份     炭黑    0.5-2份

对苯二甲酸氢钾或邻苯二甲酸氢钾之一    5-20份

从学术角度来说，开爆黑火药其实就是一种民用低能炸药，而炸药的基本原理是：反应速度越快、反应温度越高、反应产物中生成的气体量越大，其爆炸效果就越好。

本发明以高氯酸钾和硝酸钾的混合物或单一的高氯酸钾作为开爆黑火药的氧化剂。是因为高氯酸钾是含氧量很高的一种氧化剂，其有效氧为46％，由于其供氧效率高，所以在反应过程中反应速度更快、反应产物温度更高，爆炸能力更强。另外高氯酸钾在610℃时才会熔化分解，其安定性能和吸湿性能都很优越。同时，本发明中还可以采用少量硝酸钾作为氧化剂，硝酸钾有效氧为40％，在560℃时就开始分解。虽然硝酸钾的整体性能低于高氯酸钾，但硝酸钾的特点就是它本身在分解时可以释放出氧气以外，同时还可以释放出氮气，氮气在药物燃烧爆炸过程中起到增加爆炸气体量的作用，也就是说可以提高爆炸的效果，所以少量使用硝酸钾还是能起到比较理想的助爆效果。

本发明以硫磺、对苯二甲酸氢钾或邻苯二甲酸氢钾之一、木炭等混合物作为开爆黑火药的还原剂。主要是因为硫磺的燃烧性能非常优异，特别是单位质量的燃烧热高达到10.8kj/kg，并且有一定的气体产物生成，对整个炸药的爆炸性能有很好的补充作用；对苯二甲酸氢钾或邻苯二甲酸氢钾之一的燃烧速度比木炭和硫磺更快、气体产物更多，所以对改善黑火药的爆炸性能有突出的作用；本发明中使用的木炭以杉木炭、麻杆炭、松木炭等结构比较松散的木炭最佳，其中首选麻杆炭。因为麻杆炭具有杂质含量少，含碳量高、热值高，结构疏松，燃烧反应速度快，产物成气量大等优点。

本发明中还采用了重铬酸钾作为高氯酸钾的分解催化剂，大量实验证明当高氯酸钾跟木炭反应时，加入1-5％的重铬酸钾可以使反应速度提高2倍，这可以起到很好的助爆效果。

本发明中采用炭黑作为开爆黑火药的染黑剂，原因有三个：第一、当本发明不用黑色染料染黑时，开爆药物混合物是浅灰白色的，这与开爆黑火药的名称中的“黑”不相符，很容易给相关口岸检验机构或用户造成是白药开爆药的误解，所以必须染黑。而炭黑的黑度值很高，染黑能力强，当用量在0.5-2％时，就能将整个开爆黑火药混合物体系染成很深的黑色；第二、炭黑本身是固体粉末状，适合本发明药物体系的操作；第三、炭黑本身具备一定的可燃性，所以不会对开爆黑火药的爆炸性能造成明显的阻燃作用。

基于上述各组分的性能，各组分协同增效作用明显。本发明中采用高氯酸钾做主体氧化剂，因其供氧能力大，能做到单位重量的氧化剂与更多的还原剂发生燃烧爆炸反应，也就使单位重量的黑火药燃烧后能放出更大的热量和更多的气体，这是保证开爆黑火药具有高爆炸威力的根本。

硝酸钾的使用是充分利用了硝酸钾跟木炭结合后具备很好的点火性能，确保产品的成功率更高，同时硝酸钾在分解时能释放出除氧气以外的氮气，释放出的氮气能保证黑火药燃烧时有更大的成气量，增加爆炸威力，而这一点高氯酸钾是做不到的，另外，硝酸钾的价格比高氯酸钾低很多，所以适量的采用硝酸钾，不仅不会降低爆炸性能，反而能保证更加可靠的点火能力，增加爆炸威力，并且还可以降低成本。

重铬酸钾本身就是一种强氧化剂，虽然其有效供氧量很低，但是少量的加入，它可以对高氯酸钾跟木炭的燃烧作用起到很好的催化作用，使该反应速度提高2倍，这对黑火药爆炸威力的提高是非常突出的。

木炭由于其结构疏松，空隙多，在组合成的黑火药燃烧过程中，多空隙结构能形成很好的所谓火药的枪管效应，大大提高火药燃烧传递速度，也就达到提高爆速的目的。木炭由于炭原子量小，所以单位重量的木炭燃烧后能生成更多的气体产物。木炭跟氧化剂混合后的良好点火性能，是其他常规低能材料无法替代的。

硫磺最大的特点就是燃烧热值高，所以在黑火药的燃烧过程中它可以提高整个药物体系产物的燃烧温度，提高爆炸威力，另外，硫磺在燃烧后的产物虽然以二氧化硫气体为主，但仍然会有一部分二氧化硫跟高氯酸钾中分解出来的钾离子结合成硫酸钾高温固体颗粒，这些高温固体颗粒能很好的附着在礼花或盆花产品中的被爆炸物一亮珠的表面，并且将热能传递给亮珠，使亮珠被充分加热并点燃，保证了礼花或盆花开爆后亮珠的良好点火。

对苯二甲酸氢钾和邻苯二甲酸氢钾由于其里面富含氢元素，所以燃烧后的成气量更大，加上硫磺燃烧时的高热量，能使燃烧生成气体产物温度更高，产生的压力更大，保证爆炸威力更加理想。

经过大量试验，将各组分按上述比例制备而成的开爆黑火药。摒弃了金属材料和有毒药物成分的使用，机械感度低，安定性好；开爆幅面大、开爆声响好、药物颜色黑、原材料易得、成本相对较低，是一种理想的开爆黑火药。

具体实施方式

以下实施例详细地说明了本发明，在这些实施例中，其组分比均按重量计算，其制备方法均按以下步骤进行。

第一步：首先将各种还原剂分别粉碎后与炭黑按下述比例混合均匀，然后投入到转鼓球磨机中进一步混合，使还原剂混合物充分被炭黑染成黑色。

第二步  将染黑后的还原剂混合物跟高氯酸钾和硝酸钾的混合物及其重铬酸钾按下述比例均匀混合，制成粉状开爆黑火药。

第三步将粉状开爆黑火药用水湿润后过16目以上的筛子，形成筛下小颗粒状开爆黑火药。

第四步  将粒状开爆黑火药摊开成薄薄的一层，利用太阳晒干或者用烘房烘干，包装入库备用。

实施例1：

高氯酸钾    65份  硝酸钾    5份    重铬酸钾    2份

炭黑        1份   硫磺      5份    木炭        8份

对苯二甲酸氢钾10份

实施例2：

高氯酸钾  60份       硝酸钾  10份    重铬酸钾  1份

炭黑      0.5份      硫磺    8份     木炭      12份

邻苯二甲酸氢钾8份

对苯二甲酸氢钾和邻苯二甲酸氢钾均可用于本发明，而大量的试验证明邻苯二甲酸氢钾在本发明中效果更理想，所以在本发明中优选邻苯二甲酸氢钾。

实施例3：

高氯酸钾    70份  炭黑    1.5份    重铬酸钾        3份

木炭        10份  硫磺    7份      邻苯二甲酸氢钾  15份

本例硝酸钾含量为0。

实施例4：

高氯酸钾  75份    炭黑    2份    重铬酸钾        3份

木炭      5份     硫磺    7份    邻苯二甲酸氢钾  20份

本例硝酸钾含量为0。

实施例5

高氯酸钾  40份    炭黑  1份     重铬酸钾      5份

木炭      15份    硫磺  10份    邻苯二甲酸氢钾5份

硝酸钾    35份

实施例6

高氯酸钾  55份  炭黑    1份    重铬酸钾        4份

木炭      25份  硫磺    5份    邻苯二甲酸氢钾  5份

硝酸钾    20份

实施例7

高氯酸钾  50份  炭黑    1份     重铬酸钾       4份

木炭      15份  硫磺    15份    邻苯二甲酸氢钾 5份

硝酸钾    20份

上述各实施例的开爆黑火药我们对其摩擦感度、撞击感度、75℃稳定性、开爆能力做了详细检测，其实测数据如下表：

编号	摩擦感度	撞击感度	75℃稳定性	开爆能力
					实例1	10％	5％	安定	15-20米
实例2	8％	5％	安定	15-20米
					实例3	12％	8％	安定	15-20米
实例4	15％	10％	安定	15-20米
					实例5	6％	0％	安定	15-20米
实例6	8％	0％	安定	15-20米
					实例7	7％	0％	安定	15-20米
国家标准	≤60％	≤50％	无分解现象	无标准

注：1.按照GB10631-2004《烟花爆竹安全与质量》的标准，规定摩擦感度≤60％，撞击感度≤50％，75℃稳定性无分解现象，视为符合国家标准。

2.摩擦感度测试方法按照SN 0545-1996中5.5的规定进行。

3.撞击感度测试方法按照SN 0545-1996中5.4的规定进行。

4.开爆能力以内筒内径为20mm，内筒厚度为1.5mm，亮珠用量10g，开爆

黑火药用量3g的盆花燃放试验，以目测炸开效果覆盖面直径为依据。其开爆性能均接近或达到白药开爆药。

Claims (9)

1、一种烟花用开爆黑火药，其组份和重量比为：

高氯酸钾    40-75份    硝酸钾  0-35份

重铬酸钾    1-5份      硫磺    5-15份

木炭        5-25份     炭黑    0.5-2份

对苯二甲酸氢钾或邻苯二甲酸氢钾之一    5-20份。

2、如权利要求1所述的一种烟花用开爆黑火药，其组份和重量比为：

高氯酸钾    40-75份    硝酸钾  0-35份

重铬酸钾    1-5份      硫磺    5-15份

木炭        5-25份     炭黑    0.5-2份

邻苯二甲酸氢钾    5-20份。

3、如权利要求1所述的一种烟花用开爆黑火药，其组份和重量比为：

高氯酸钾  65份  硝酸钾   5份    重铬酸钾  2份

炭黑      1份   硫磺     5份    木炭      8份

对苯二甲酸氢钾10份。

4、如权利要求1或2任一项所述的一种烟花用开爆黑火药，其组份和重量比为：

高氯酸钾  60份     硝酸钾  10份    重铬酸钾   1份

炭黑      0.5份    硫磺    8份     木炭       12份

邻苯二甲酸氢钾8份。

5、如权利要求1或2任一项所述的一种烟花用开爆黑火药，其组份和重量比为：

高氯酸钾  70份  炭黑    1.5份    重铬酸钾        3份

木炭      10份  硫磺    7份      邻苯二甲酸氢钾  15份。

6、如权利要求1或2任一项所述的一种烟花用开爆黑火药，其组份和重量比为：

高氯酸钾  75份    炭黑    2份    重铬酸钾    3份

木炭    5份  硫磺    7份    邻苯二甲酸氢钾  20份。

7、如权利要求1或2任一项所述的一种烟花用开爆黑火药，其组份和重量比为：

高氯酸钾  40份    炭黑   1份     重铬酸钾       5份

木炭      15份    硫磺   10份    邻苯二甲酸氢钾 5份

硝酸钾    35份。

8、如权利要求1或2任一项所述的一种烟花用开爆黑火药，其组份和重量比为：

高氯酸钾  55份  炭黑    1份    重铬酸钾       4份

木炭      25份  硫磺    5份    邻苯二甲酸氢钾 5份

硝酸钾    20份。

9、如权利要求1或2任一项所述的一种烟花用开爆黑火药，其组份和重量比为：

高氯酸钾  50份  炭黑  1份     重铬酸钾        4份

木炭      15份  硫磺  15份    邻苯二甲酸氢钾  5份

硝酸钾    20份。