CN101679137A - 烟火色彩组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了含氯烟火组合物，其包括粘结剂、氧化剂、烟火燃料、以及包含5－氨基四唑的金属盐的发色剂。本发明还涉及包含这样的烟火组合物的烟花制品。另外，本发明提供了制备所述发色剂的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种包含5-氨基四唑盐的烟火组合物，优选地一种包含5-氨基四唑盐的烟花组合物(焰火组合物，fireworkscomposition)。
背景技术
传统的彩色烟花具有的主要缺点为它们产生大量的烟，这在封闭的集合地点例如市内体育场中引起严重问题。
在US 6,214,139和US 5,917,146中，提出了多种高氮、低碳含量的高能材料的金属盐作为用于低烟烟花组合物的可行成分。
然而，在这些文献中提及的高氮、低碳含量高能材料不是易于可获得的化合物。为了制备这些化合物，要求多步骤合成。此外，在这些合成的一部分中，需要环境不友好、有毒或有害的化学前体。这两个问题显著地提高了高氮、低碳含量的金属盐的价格。
发明内容
本发明的目的是通过提供能够用于大规模工业化生产烟花的低烟、无高氯酸盐烟火组合物而减少烟花的环境影响。
出人意料地，现在已经发现，当使用包含5-氨基四唑的金属盐的含氯烟火组合物时可以实现这个目的。本发明的发明人发现，包含5-氨基四唑的金属盐的烟火组合物，优选烟花制品产生相对少的烟雾，同时在燃烧时能够产生彩色火焰。由于所述金属盐的可获得性，所以这对现有技术中提出的低烟烟火组合物提供了具有吸引力的替代方案。另外，烟火组合物中的组分的合成、以及烟火组合物本身是环境友好的。此外，甚至本发明的烟火组合物的燃烧也称得上环境友好的。
有利地，5-氨基四唑的金属盐易于处理并且另外没有自燃的危险。
因此，本发明涉及含氯烟火组合物，其包括粘结剂、氧化剂(oxidator)、烟火燃料、以及包含5-氨基四唑的金属盐的发色剂(颜料或着色剂，colourant)。
金属盐可以通过使相应的金属化合物与5-氨基四唑反应而获得。优选地，金属盐通过使相应的金属氢氧化物、金属硫酸盐、金属氯化物或金属硝酸盐与5-氨基四唑反应来获得。更优选地，金属盐通过使相应的金属氢氧化物或金属硝酸盐与5-氨基四唑反应来获得。最优选地，金属盐通过使相应的金属氢氧化物与5-氨基四唑反应来获得。
5-氨基四唑可以是无水形式或者含结晶水。
合适地，在金属盐中使用的金属选自由钙、锶、钡、铜、钾、铁、镁、锂、硼、钛、锑和铝组成的组。
优选地，金属为锶、钡或铜。
各种金属盐的混合物可以适合地采用以产生所需的颜色。
合适地，粘结剂以在2～96wt％范围内的量存在，氧化剂以在1～85wt％范围内的量存在，烟火燃料以在20～96wt％范围内的量存在，5-氨基四唑的金属盐以在2～30wt％范围内的量存在，所有的量均基于总的烟火组合物。
优选地，基于总的烟火组合物，5-氨基四唑的金属盐以在4～10wt％范围内的量存在。
合适地，粘结剂包括硝化纤维素(硝化纤维，nitrocellulose)或PVC。优选地，粘结剂包括硝化纤维素。
合适地，根据本发明使用的硝化纤维素具有的氮含量低于14wt％，优选地，氮含量在12～13.5wt％的范围内。
根据本发明使用的粘结剂通常是可挤出的(extrudable)和高能的。术语高能的是指粘结剂将放热性地分解。
合适地，氧化剂选自由硝酸铵、高氯酸铵、硝酸钡、氯酸钡、硝酸锶、硝酸钾以及高氯酸钾组成的组。
优选地，氧化剂包括硝酸铵或高氯酸铵。
烟火燃料选自由硝化纤维素、纤维素、硝酸纤维素、硝酸胍、阿拉伯胶、赤桉树胶(red gum)和虫胶(schellack)组成的组。
优选地，烟火燃料包括硝化纤维素或纤维素。
对本领域技术人员来说很明显，硝化纤维素可以用作粘结剂以及烟火燃料。
根据本发明的烟火组合物含有氯。合适地，基于总的烟火组合物，本发明的烟火组合物包含的氯的量在0.2～20wt％的范围内，优选在1～5wt％的范围内。
氯可以由粘结剂、氧化剂和/或发色剂提供。
在一个有吸引力的实施方式中，5-氨基四唑的金属盐借助于酸来质子化。该质子化可以通过使5-氨基四唑与盐酸在合适溶剂中接触并且回收所形成的晶体而实现。
合适地，酸选自由以下组成的组：盐酸、氢溴酸、氢碘酸、氢氟酸、硝酸、氯酸以及高氯酸。
优选地，酸是盐酸、氯酸或高氯酸。
根据本发明所使用的烟火组合物可以包括本领域技术人员公知的其他常规组分(燃烧速度调节剂、稳定剂、加工助剂、钝感剂等)。如果存在，则基于总的烟火组合物，这些组分以低于10wt％的量存在。
本发明还涉及包含根据本发明的烟火组合物的烟花制品。
另外，本发明涉及如上所述的5-氨基四唑的金属盐在烟花制品中的用途。更具体地，本发明涉及本文所述的5-氨基四唑的金属盐在低烟烟火组合物中的用途。本发明的烟火组合物，尤其是当用于烟花制品中时，在燃烧后能够产生彩色火焰，而与传统的烟火组合物相比仅产生非常少的烟。优选地，该烟火组合物基本上是无烟的。
本发明还涉及一种用于制备根据本发明的烟火组合物的发色剂的方法，该方法包括：使例如金属氢氧化物或金属硝酸盐与5-氨基四唑反应，以及收回这样获得的5-氨基四唑的金属盐形式的发色剂。
合适地，所述工艺是在水存在下进行。
根据本发明的烟火组合物可以合适地通过将各个组分干燥混合并将这样获得的组合物压制成所需的形式而制备。在另一种实施方式中，各个组分在溶剂存在下进行混合，之后将获得的混合物挤出，以及通过蒸发去除溶剂。
溶剂可以合适地选自由以下组成的组：乙醇，或酯类溶剂如乙酸乙酯、乙酸丁酯，或醇类溶剂如异丙醇、丁醇。当与传统使用的溶剂如丙酮和己烷相比时，这样的溶剂具有这样的优点，即它们对环境的影响很小并且显著地减少了安全危害(爆炸)的危险。优选地，溶剂包括丙酮。
基于总的烟火组合物，溶剂合适地以在0至20wt％范围内的量存在。优选地，基于总的混合物，溶剂以在5wt％至14wt％范围内的量存在。本领域技术人员将理解，由于所涉及溶剂的蒸发，所述溶剂在最终获得的烟火组合物中将基本不存在。
具体实施方式
实施例
实施例1
制备的根据本发明的烟火组合物具有以下组成：94.8wt％硝化纤维素(13.5％N)；5wt％锶-氨基四唑络合物；以及0.2wt％氯化铵。
所述烟火组合物通过混合100克干NC 13.5％与5.27克锶-氨基四唑络合物和0.22克氯化铵来制备。然后将丙酮加入到所述混合物，并将这样获得的混合物进行混合直到该组合物可以在柱塞式挤出工艺中成型为10mm直径的股束。丙酮在室温下去除。这样获得的股束切成10mm长的颗粒，该颗粒在烟花制品中进一步加工。烟花制品燃烧时具有红色火焰。
实施例2
制备的根据本发明的烟火组合物具有以下组成：83wt％硝酸铵；6wt％具有氯化氢的钡-氨基四唑络合物；以及11wt％硝化纤维素(13.5％N2)。所述烟火组合物在湍流器中干混。在混合后，组合物压制成直径15mm的颗粒。这样制备的组合物燃烧时具有绿色火焰。
实施例3
制备的根据本发明的烟火组合物具有以下组成：48wt％高氯酸铵；17wt％氨基四唑；5wt％锶-氨基四唑络合物；以及30wt％硝化纤维素(13.5％N2)。所述烟火组合物在湍流器中干混。在混合后，组合物压制成直径15mm的颗粒。这样制备的组合物燃烧时具有红色火焰。
Claims (19)
1.一种含氯烟火组合物，包括粘结剂、氧化剂、烟火燃料、以及包含5-氨基四唑的金属盐的发色剂。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述金属盐是通过使相应的金属氢氧化物或金属硝酸盐与5-氨基四唑反应来获得的。
3.根据权利要求2所述的组合物，其中，所述金属盐是通过使相应的金属氢氧化物与5-氨基四唑反应来获得的。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中，所述金属选自由钙、锶、钡、铜、钾、铁、镁、锂、硼、钛、锑和铝组成的组。
5.根据权利要求4所述的组合物，其中，所述金属为锶、钡或铜。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中，所述粘结剂以在2～20wt％范围内的量存在，所述氧化剂以在1～85wt％范围内的量存在，所述烟火燃料以在20～96wt％范围内的量存在，所述5-氨基四唑的金属盐以在2～30wt％范围内的量存在，所有这些量均基于总的烟火组合物。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中，所述5-氨基四唑的金属盐以在4～10wt％范围内的量存在，所有这些量均基于总的烟火组合物。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的组合物，其中，所述粘结剂包括硝化纤维素或PVC。
9.根据权利要求8所述的组合物，其中，所述粘结剂包括硝化纤维素。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的组合物，其中，所述氧化剂选自由硝酸铵、高氯酸铵、硝酸钡、氯酸钡、硝酸锶、硝酸钾以及高氯酸钾组成的组。
11.根据权利要求8所述的组合物，其中，所述氧化剂包括硝酸铵或高氯酸铵。
12.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述烟火燃料选自由硝化纤维素、纤维素、硝酸纤维素、硝酸胍、阿拉伯胶、赤桉树胶和虫胶组成的组。
13.根据权利要求12所述的组合物，其中，所述烟火燃料包括硝化纤维素或纤维素。
14.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，所述5-氨基四唑的金属盐借助于酸来质子化。
15.根据权利要求14所述的组合物，其中，所述酸选自由盐酸、氢溴酸、氢碘酸、氢氟酸、硝酸、氯酸和高氯酸组成的组。
16.根据权利要求15所述的组合物，其中，所述酸包括盐酸、氯酸或高氯酸。
17.一种烟花制品，包含根据权利要求1-16中任一项所述的烟火组合物。
18.权利要求2-5中任一项所述的5-氨基四唑的金属盐在烟花制品中的用途。
19.一种用于制备根据权利要求1-16中任一项所述的烟火组合物的发色剂的方法，所述方法包括：使相应的金属化合物与5-氨基四唑反应，以及收回这样获得的为5-氨基四唑的金属盐形式的发色剂。
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