CN101913972B - 一种烟花爆竹爆响剂用氧化剂及其制备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟花爆竹爆响剂用氧化剂及其制备方法。所述的氧化剂由以下质量组分组成：高氯酸钾20～50％；硝酸钾0～30％；硝酸钡30～50％组成的混合物；外加1～5％的络合剂；所述的络合剂为酒石酸或酒石酸钾钠。利用该氧化剂制作的烟花爆竹烧成率达到98％以上；声级：100dB≤声级值应≤140dB；气体产物压力由0.69MP上升至2.07MP的时间为1.74ms，烟火药的pH值在5～9范围内；水分≤1.5％；吸湿率≤2.0％；热安定性为75℃±2℃、48h条件下无分解现象；摩擦感度≤40％；撞击感度≤0％。符合国家标准《烟花爆竹安全与质量》的要求。而且该氧化剂的制作过程简单，成本低，应用前景好。

Description

一种烟花爆竹爆响剂用氧化剂及其制备

技术领域

本发明属于烟花爆竹制造领域，具体涉及一种爆竹或烟花爆竹爆响剂用氧化剂及其制备方法。

背景技术

《烟花爆竹安全与质量》GB10631-2004实施以来，因高氯酸钾的安全性和贮存稳定性能好，现在国内生产爆竹爆响剂用的氧化剂基本都是高氯酸钾，然而，高氯酸钾的生产工艺均采用氯酸钾二次电解的方法，每生产一吨高氯酸钾需要八千多度电，同时消耗大量的电能和钾资源，使得高氯酸钾的成本较高，每吨价格高达一万多元，造成烟花爆竹企业的生产成本较高，因此，找到能部分替代高氯酸钾，既不影响功能，又能降低成本的物质，是当前研究的重点和方向。

目前，也有少数企业研制了利用高氯酸钾、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钡等原材料混合而成的复合氧化剂、晶格组合氧化剂等，但其在燃放效果，贮存安定性等方面存在着一定的缺陷，可能是由于高氯酸钾与硝酸盐类之间的分解温度差异较大，从而影响了放氧速率，进而影响了烟花爆竹的燃放效果，而且生产的产品贮存一段时间后，其爆响度不够，接火能力下降，烧成率达不到要求等等，从而导致得不到企业的认可。

发明内容

本发明的目的是提供一种爆竹或烟花爆竹爆响剂用的氧化剂及其制备方法。利用该氧化剂制作的烟花爆竹爆响度好，接火能力强，烧成率高，热稳定性好；吸湿率、摩擦感度、撞击感度等均达到国家标准；而且该氧化剂制作过程简单，成本低，应用前景好。

(1)本发明的具体配方：

高氯酸钾20～50％；硝酸钾0～30％；硝酸钡30-50％组成的混合物；外加占1～5％的络合剂。

优选高氯酸钾40％；硝酸钾30％；硝酸钡30％组成的混合物；外加物3％的络合剂。

所述的络合剂为酒石酸或酒石酸钾钠。

(2)配制方法：

①首先将各种原材料粉碎并过筛，选用筛号为120目，筛下物为合格品。

②按照上述配方比例称取各种原材料，置于混合机械内，另加少许玫瑰精(含量不大于0.01％)

③开动混合机，时间不少于15分钟，使之充分混合均匀即可(以产品颜色一致为判断标准)。

本发明的优势：

(1)由于高氯酸钾与硝酸盐类之间的分解温度差异较大，如硝酸钾的分解温度为336℃，硝酸钡分解温度为590℃，高氯酸钾的分解温度为610℃，从而影响了放氧速率，也就影响了烟花爆竹的燃放效果，而本发明采用的络合剂，同时干扰了高氯酸钾的Cl-O和硝酸盐类的N-O之间化学键的断裂，尤其使Cl-O离解能下降，提高了放氧速率，使氧化剂原材料达到了缩小分解温度的目的，使之更加符合产生烟火效果的作用，从气体产物压力与时间的关系证明了它的有效性，根据联合国《关于危险货物运输的建议书测试与标准手册》相关标准规定来看，在气体产物压力由0.69MP上升至2.07MP的时间≤5ms即为爆竹白色炸药；而采用本发明氧化剂生产的爆竹药经测定其时间为1.74ms，由它生产的爆竹品质得到明显提高。

(2)另一方面，络合技术的运用，酒石酸盐的络合作用，使药剂中酸碱物质起到缓冲作用，使药剂机械混合的作用上升为化学的作用，抑制了长期贮存的副反应，使药剂的安定性提高，提高了爆竹的储存性能。

(3)混料时使用玫瑰精，白色的氧化剂变成粉红色，可以直观判断药剂混合的均匀性。

(4)使用本发明实施例1氧化剂制备的烟花爆竹样品经湖南出入境检验检疫局烟花爆竹检测中心检测的效果如下：

声级值测定：在1.5米高，2米远处放置声级计，测脉冲声位。

氯酸盐定性：未检出；

撞击感度：0％；

摩擦感度：40％；

硫定性：未检出；

75℃热安定性(48小时)：未发现着火、爆炸和自加热≥3℃的现象；

着火温度：377.0℃；

时间/压力测试：压力从690千帕升至2070千帕所需的时间为1.74毫秒。

(5)由于使用了硝酸钾、硝酸钡以及络合剂替代大部分高氯酸钾，经济效益明显，每吨产品可以降低成本3000元左右。

(6)生产一吨本发明的氧化剂可以节电2000度，具有较大的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为采用硝酸钾、硝酸钡、高氯酸钾组成的常规氧化剂制作的烟花爆竹在燃放时的质量与温度关系曲线；

图2为本发明氧化剂制作的烟花爆竹在燃放时的质量与温度关系曲线。

从质量与温度的关系曲线中可以看出，图2的曲线比较陡峭，说明随着温度的升高，加有络合物酒石酸钾钠的混合物失重的速率较快些，造成失重的原因就是由于氧化剂受热分解放出氧，氧是气态而失重；故加有络合物酒石酸钾钠的混合物比没有加酒石酸钾钠的混合物分解速率要快。

从热量变化图谱来看，图1在685.26℃时由吸热变化为放热，说明在此温度时吸热放氧已经结束。而图2的温度为654.79℃，有络合物酒石酸钾钠的放氧结束温度比没有络合物的要低30.47℃；氧化剂放出氧气就是旧的化学键断裂，新的化学键重新建立，从某种意义来说就是络合物的加入使氧化剂中的Cl-O和N-O键容易断裂使得分解温度降低。

具体实施方式

以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。

实施例1

先将高氯酸钾40％，硝酸钾30％，硝酸钡30％组成混合物，再加入占混合物总质量3％的酒石酸，得到本发明氧化剂，最后与可燃剂3∶2混合组成爆竹药剂，生产爆竹，经过检测得出：

爆响率达95％以上；

烧成率达到98％以上；

声级：108.5dB≤声级值应≤122.2dB；

气体产物压力由0.69MP上升至2.07MP的时间为1.74ms，

烟火药的pH值在为5～9范围内；

烟火药的水分≤1.5％；

烟火药的吸湿率≤2.0％；

烟火药热安定性为在75℃±2℃、48h条件下无分解现象；

烟火药的摩擦感度≤32％；

烟火药的撞击感度≤0％；

着火温度377℃

高氯酸钾市场价9500元/吨，硝酸钾4000元/吨，硝酸钡3600元/吨。络合剂用量少，成本忽略不计，那么生产一吨本发明氧化剂需要费用：

高氯酸钾：9500×40％＝3800(元)；

硝酸钾：4000×30％＝1200(元)；

硝酸钡：3600×30％＝1080(元)；

其他生产费用：400元；

总计成本：6480元；

经济效益：9500-6480＝3020(元)。

实施例2

先将高氯酸钾20％，硝酸钾30％，硝酸钡50％组成混合物，再加入占混合物总质量1％的酒石酸，得到本发明氧化剂，最后与可燃剂1∶1混合组成爆竹药剂，生产爆竹。经过检测得出：

爆响率达95％以上；

烧成率达到98％以上；

声级：105.5dB≤声级值应≤120.2dB；

气体产物压力由0.69MP上升至2.07MP的时间为1.75ms；

烟火药的pH值在为5～9范围内；

烟火药的水分≤1.02％；

烟火药的吸湿率≤2.0％；

烟火药热安定性为在75℃±2℃、48h条件下无分解现象；

烟火药的摩擦感度≤28％；

烟火药的撞击感度≤0％。

实施例3

先将高氯酸钾50％，硝酸钾10％，硝酸钡40％组成混合物，再加入占混合物总质量5％的酒石酸，得到本发明氧化剂，最后与可燃剂1∶1混合组成爆竹药剂，生产爆竹。经过检测得出：

爆响率达95％以上；

烧成率达到98％以上；

声级：107.5dB≤声级值应≤125.2dB；

气体产物压力由0.69MP上升至2.07MP的时间为1.8ms；

烟火药的pH值在为5～9范围内；

烟火药的水分≤1.10％；

烟火药的吸湿率≤2.0％；

烟火药热安定性为在75℃±2℃、48h条件下无分解现象；

烟火药的摩擦感度≤35％；

烟火药的撞击感度≤0％。

Claims (3)

1.一种烟花爆竹爆响剂用氧化剂，其特征在于，由以下质量组分组成：高氯酸钾20～50％；硝酸钾0～30％；硝酸钡30-50％组成的混合物；外加1～5％的络合剂，所述的络合剂为酒石酸或酒石酸钾钠。

2.根据权利要求1所述的烟花爆竹爆响剂用氧化剂，其特征在于，由以下质量组分组成：高氯酸钾40％；硝酸钾30％；硝酸钡30％组成的混合物；外加3％的络合剂。

3.权利要求1所述的烟花爆竹爆响剂用氧化剂的制备方法，其特征在于：

(1)首先将各种原材料粉碎并过120目筛；按照高氯酸钾20～50％；硝酸钾0～30％；硝酸钡30-50％组成混合物；占混合物1～5％的络合剂的质量比例称取粉碎过筛后的各种原材料，置于混合机械内，另加含量不大于所有原材料总质量的0.01％的玫瑰精；

(2)开动混合机，时间不少于15分钟，以产品中玫瑰精颜色一致为判断标准，使之充分混合均匀即可。

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