CN103449942A - 一种改变高氯酸铵分解历程消除冷光烟花燃放异味的方法 - Google Patents

一种改变高氯酸铵分解历程消除冷光烟花燃放异味的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改变高氯酸铵分解历程消除冷光烟花燃放异味的方法。它是以过渡金属（如：Ni、Cu）、过渡金属氧化物（如：Fe2O3、Co2O3、NiO、CuO）、过渡金属复合氧化物（如：MnFe2O4、CoCr2O4）中的一种为功能添加剂,按2～5%（质量百分数）与经粉碎至500目的高氯酸铵混合，然后将混合物喷水充分润湿，用80—120目筛网过筛造粒，烘干，制成由功能添加剂与高氯酸铵组成的复合粒子。将该复合粒子作为氧化剂，按照冷光烟花的常规配方与制作工艺，与硝化棉、钛粉等组分制成冷光烟花药剂。该冷光烟花燃放时鼻嗅无异味，用红外遥测光谱仪没检测到异味成份，彻底消除了燃放时的异味。消除异味的原理是功能添加剂改变了高氯酸铵的分解历程。

Description

一种改变高氯酸铵分解历程消除冷光烟花燃放异味的方法
技术领域
本发明涉及冷光烟花领域，特别是涉及一种改变高氯酸铵分解历程消除冷光烟花燃放异味的方法。
背景技术
冷光烟花又称为室内烟花，是近年来发展起来的一类新型民用娱乐烟火产品，在各种花炮产品中属于高端产品，具有技术含量高、安全性好、观赏性强、适于在更多场合燃放等特点，市场前景十分广阔。
冷光烟花的配方组分一般包括氧化剂(高氯酸铵)、可燃剂（硝化棉）、金属粉（钛粉）等，点火后，首先高氯酸铵分解放热，产生副产物及氧，氧与可燃剂发生燃烧反应，放出更大热量，同时产生大量气体，作用于配料中的金属粉组分，使其表面熔化并由喷口喷射而出，接触到空气中的氧气，发生二次燃烧，产生美丽的火花，运动轨迹就形成了绚丽的喷泉或瀑布景致。
由于高氯酸铵分解时产生的副产物中含有NH3(g)、Cl2(g)及HCl(g)，在空气中形成明显的刺喉、刺鼻的不舒适异味，严重污染环境，危害人体健康，制约了该产品的发展和使用。目前消除异味方法有：张有山通过添加香味组分来掩盖及减弱冷光烟花燃放时的异味，在燃放量很小的情况，虽然有一定的异味遮盖效果，但异味组分仍然存在，虽不为人嗅感知，但仍将对燃放现场人员造成呼吸道伤害，对污染造成环境，另外固相组分中的咸与生成的HCl气体的中和作用也非常有限（张有山，“一种冷光花炮除味剂的生产方法”，中国，200810030448.2（2009））。
上述方法没有从根本上消除冷光烟花燃放时产生异味的成分，只是对异味起到遮盖作用，效果非常有限，而且没有消除异味成分对环境的污染和对人体的伤害，且过多惰性成分的加入还会影响到燃放时的观赏效果。因此研究开发一种使冷光烟花燃放时不产生异味成分，从而彻底消除异味的方法，显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供的一种通过改变高氯酸铵分解历程而使冷光烟花燃放时不产生异味成份,从而达到彻底消除异味的方法。
实现本发明目的的技术方案为：一种改变高氯酸铵分解历程消除冷光烟花燃放异味的方法，包括以下步骤：
步骤1、高氯酸铵粉碎；
步骤2、混合：将功能添加剂纳米过渡金属或其氧化物、复合氧化物粉与粉碎后的高氯酸铵混合，功能添加剂添加量占高氯酸铵的2～5%；
步骤3、造粒：将上述混合物喷水充分润湿，用80—120目筛网过筛造粒，烘干，制成由功能添加剂与高氯酸铵组成的复合粒子。
步骤1中所述的高氯酸铵的粉碎细度为500目。
步骤2中所述的功能添加剂纳米过渡金属或其氧化物、复合氧化物粉选自Ni、Cu、Fe2O3、Co3O4、NiO、CuO、MnFe2O4或CoCr2O4中的一种。
本发明的一种改变高氯酸铵分解历程消除冷光烟花燃放异味的方法，其作用原理是：纯高氯酸铵受热后首先生成NH3 (g)和HClO4 (g)，接着是HClO4 (g) 的一系列降解过程，最终生成HCl、Cl2 、O2和H2O产物。加入功能添加剂后，由于过渡元素的原子或离子具有共9个价电子轨道,这种电子构型具有接受配位体孤电子对的条件, 同时由于纳米粒子的高比表面积和较多的表面活性中心，使过渡元素的原子和离子与高氯酸铵分解过程中产生的碎片形成络合物，改变了高氯酸铵分解历程，最终生成金属氯化物、氧氮化合物及水，表现为高温分解峰温降低，表观分解热增加，产物没有NH3、Cl2及HCl等生成，从而消除冷光烟花燃放时的异味。
本发明与现有技术相比其显著优点是：（1）本发明通过添加功能添加剂，改变了高氯酸铵的分解历程，从根本上消除了冷光烟花在燃放过程中异味气体产物的生成，具有消除异味彻底的特点，增加可近距离观赏性和亲和性，可在室内燃放；（2）本发明所用原料立足国内，价格低廉，无毒无污染；（3）本发明方法简单，容易操作，安全可靠，适合于工业化生产，是一种值得大力推广的彻底消除冷光烟花燃放异味的方法。
附图说明
图1是本发明所述的改变高氯酸铵分解历程消除冷光烟花燃放异味的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。如图1所示，改变高氯酸铵分解历程消除冷光烟花燃放异味的方法包括以下步骤：
第一步，高氯酸铵粉碎：将高氯酸铵粉碎至500目。
第二步，功能添加剂与高氯酸铵混合：准确称取功能添加剂及粉碎后的高氯酸铵，并将两者充分混合，功能添加剂的量占高氯酸铵的2～5%（质量百分数），功能添加剂为如下所述中的一种:
纳米过渡金属粉如： Ni、Cu；
纳米过渡金属氧化物粉如：Fe2O3、Co3O4、NiO、CuO；
纳米过渡金属复合氧化物粉如：MnFe2O4、CoCr2O4。
第三步、造粒：将上述混合物喷水充分润湿，用80—120目筛网过筛造粒，烘干，制成80—120目的由功能添加剂与高氯酸铵组成的复合粒子。
取纯高氯酸铵或第三步制得的复合粒子1.57mg，置于DSC-823e型差示扫描量热仪中，在升温速度为20℃/min、N2气氛及气流速为20mL/min的条件下，从50℃升温至500℃，测得纯高氯酸铵的高温分解温度为430℃，表观分解热为589 J/g；复合粒子的高温分解温度比纯高氯酸铵降低约25～105℃，表观分解热增加420～780J/g。说明功能添加剂改变了高氯酸铵的热分解历程。
将复合粒子作为氧化剂，按照冷光烟花的常规配方与制作工艺，与硝化棉、钛粉等组分制成冷光烟花药剂，在室内燃放，在距燃放中心点2米处，经鼻嗅无异味，用红外遥测光谱仪对燃放后的气体产物进行检测，没检测到氨气、氯气及氯化氢等产生异味的成份。说明制得的冷光烟花燃放时从根本上消除了异味气体产物的生成。
实施例1：准确称取纳米Ni粉2克及经粉碎至500目的高氯酸铵100克，将两者充分混合，然后喷水充分润湿，用80目筛网过筛造粒，烘干，制成80目的复合粒子。
准确称取上述复合粒子1.57mg，置于DSC-823e型差示扫描量热仪中，在升温速度为20℃/min、N2气氛及气流速为20mL/min的条件下，从50℃升温至500℃，测得高温分解温度比纯高氯酸铵降低25℃，表观分解热增加450J/g。说明纳米Ni粉改变了高氯酸铵的热分解历程。
将制得的复合粒子作为氧化剂，按照常规的冷光烟花制作工艺，即将复合粒子与硝化棉、钛粉按3:5:2(质量比) 准确称取,并均匀混合，制成20克冷光烟花药剂,装填到燃放纸筒中，插引线并封口，在室内点火燃放。用表1所示的方法测试燃放时产生的异味，表2为测试结果。结果表明从根本上消除了冷光烟花燃放时的异味。
实施例2：准确称取纳米Cu粉2克及经粉碎至500目的高氯酸铵100克，将两者充分混合，然后喷水充分润湿，用80目筛网过筛造粒，烘干，制成80目的复合粒子。
准确称取上述复合粒子1.57mg，置于DSC-823e型差示扫描量热仪中，在升温速度为20℃/min、N2气氛及气流速为20mL/min的条件下，从50℃升温至500℃，测得高温分解温度比纯高氯酸铵降低50℃，表观分解热增加480J/g。说明纳米Cu粉改变了高氯酸铵的热分解历程。
将制得的复合粒子作为氧化剂，按照常规的冷光烟花制作工艺，即将复合粒子与硝化棉、钛粉按3:5:2(质量比) 准确称取,并均匀混合，制成20克冷光烟花药剂,装填到燃放纸筒中，插引线并封口，在室内点火燃放。用表1所示的方法测试燃放时产生的异味，表2为测试结果，结果表明从根本上消除了冷光烟花燃放时的异味。
实施例3：准确称取纳米Fe2O3粉3克及经粉碎至500目的高氯酸铵100克，将两者充分混合，然后喷水充分润湿，用100目筛网过筛造粒，烘干，制成100目的复合粒子。
准确称取上述复合粒子1.57mg，置于DSC-823e型差示扫描量热仪中，在升温速度为20℃/min、N2气氛及气流速为20mL/min的条件下，从50℃升温至500℃，测得高温分解温度比纯高氯酸铵降低55℃，表观分解热增加570J/g。说明纳米Fe2O3粉改变了高氯酸铵的热分解历程。
将制得的复合粒子作为氧化剂，按照常规的冷光烟花制作工艺，即将复合粒子与硝化棉、钛粉按3:5:2(质量比) 准确称取,并均匀混合，制成20克冷光烟花药剂,装填到燃放纸筒中，插引线并封口，在室内点火燃放。用表1所示的方法测试燃放时产生的异味，表2为测试结果，结果表明从根本上消除了冷光烟花燃放时的异味。
实施例4：准确称取纳米Co3O4粉3克及经粉碎至500目的高氯酸铵100克，将两者充分混合，然后喷水充分润湿，用100目筛网过筛造粒，烘干，制成100目的复合粒子。
准确称取上述复合粒子1.57mg，置于DSC-823e型差示扫描量热仪中，在升温速度为20℃/min、N2气氛及气流速为20mL/min的条件下，从50℃升温至500℃，测得高温分解温度比纯高氯酸铵降低92℃，表观分解热增加780J/g。说明纳米Co3O4粉改变了高氯酸铵的热分解历程。
将制得的复合粒子作为氧化剂，按照常规的冷光烟花制作工艺，即将复合粒子与硝化棉、钛粉按3:5:2(质量比) 准确称取,并均匀混合，制成20克冷光烟花药剂,装填到燃放纸筒中，插引线并封口，在室内点火燃放。用表1所示的方法测试燃放时产生的异味，表2为测试结果，结果表明从根本上消除了冷光烟花燃放时的异味。
实施例5：准确称取纳米NiO粉4克及经粉碎至500目的高氯酸铵100克，将两者充分混合，然后喷水充分润湿，用100目筛网过筛造粒，烘干，制成100目的复合粒子。
准确称取上述复合粒子1.57mg，置于DSC-823e型差示扫描量热仪中，在升温速度为20℃/min、N2气氛及气流速为20mL/min的条件下，从50℃升温至500℃，测得高温分解温度比纯高氯酸铵降低105℃，表观分解热增加450J/g。说明纳米NiO粉改变了高氯酸铵的热分解历程。
将制得的复合粒子作为氧化剂，按照常规的冷光烟花制作工艺，即将复合粒子与硝化棉、钛粉按3:5:2(质量比) 准确称取,并均匀混合，制成20克冷光烟花药剂,装填到燃放纸筒中，插引线并封口，在室内点火燃放。用表1所示的方法测试燃放时产生的异味，表2为测试结果，结果表明从根本上消除了冷光烟花燃放时的异味。
实施例6：准确称取纳米CuO粉4克及经粉碎至500目的高氯酸铵100克，将两者充分混合，然后喷水充分润湿，用120目筛网过筛造粒，烘干，制成120目的复合粒子。
准确称取上述复合粒子1.57mg，置于DSC-823e型差示扫描量热仪中，在升温速度为20℃/min、N2气氛及气流速为20mL/min的条件下，从50℃升温至500℃，测得高温分解温度比纯高氯酸铵降低85℃，表观分解热增加510J/g。说明纳米CuO粉改变了高氯酸铵的热分解历程。
将制得的复合粒子作为氧化剂，按照常规的冷光烟花制作工艺，即将复合粒子与硝化棉、钛粉按3:5:2(质量比) 准确称取,并均匀混合，制成20克冷光烟花药剂,装填到燃放纸筒中，插引线并封口，在室内点火燃放。用表1所示的方法测试燃放时产生的异味，表2为测试结果，结果表明从根本上消除了冷光烟花燃放时的异味。
实施例7：准确称取纳米MnFe2O4粉5克及经粉碎至500目的高氯酸铵100克，将两者充分混合，然后喷水充分润湿，用120目筛网过筛造粒，烘干，制成120目的复合粒子。
准确称取上述复合粒子1.57mg，置于DSC-823e型差示扫描量热仪中，在升温速度为20℃/min、N2气氛及气流速为20mL/min的条件下，从50℃升温至500℃，测得高温分解温度比纯高氯酸铵降低70℃，表观分解热增加420J/g。说明纳米MnFe2O4粉改变了高氯酸铵的热分解历程。
将制得的复合粒子作为氧化剂，按照常规的冷光烟花制作工艺，即将复合粒子与硝化棉、钛粉按3:5:2(质量比) 准确称取,并均匀混合，制成20克冷光烟花药剂,装填到燃放纸筒中，插引并封口，在室内点火燃放。用表1所示的方法测试燃放时产生的异味，表2为测试结果，结果表明从根本上消除了冷光烟花燃放时的异味。
实施例8：准确称取纳米CoCr2O4粉5克及经粉碎至500目的高氯酸铵100克，将两者充分混合，然后喷水充分润湿，用120目筛网过筛造粒，烘干，制成120目的复合粒子。
准确称取上述复合粒子1.57mg，置于DSC-823e型差示扫描量热仪中，在升温速度为20℃/min、N2气氛及气流速为20mL/min的条件下，从50℃升温至500℃，测得高温分解温度比纯高氯酸铵降低78℃，表观分解热增加530J/g。说明纳米CoCr2O4粉改变了高氯酸铵的热分解历程。
将制得的复合粒子作为氧化剂，按照常规的冷光烟花制作工艺，即将复合粒子与硝化棉、钛粉按3:5:2(质量比) 准确称取,并均匀混合，制成20克冷光烟花药剂,装填到燃放纸筒中，插引线并封口，在室内点火燃放。用表1所示的方法测试燃放时产生的异味，表2为测试结果，结果表明从根本上消除了冷光烟花燃放时的异味。
表1测试方法
Figure 2012101673122100002DEST_PATH_IMAGE002
表2测试结果
Figure 2012101673122100002DEST_PATH_IMAGE004

Claims (3)

1.一种改变高氯酸铵分解历程消除冷光烟花燃放异味的方法，其特征是所述方法包括以下步骤：
步骤1、高氯酸铵粉碎；
步骤2、混合：将功能添加剂纳米过渡金属或其氧化物、复合氧化物粉与粉碎后的高氯酸铵混合，功能添加剂添加量占高氯酸铵的2～5%；
步骤3、造粒：将上述混合物喷水充分润湿，用80—120目筛网过筛造粒，烘干，制成由功能添加剂与高氯酸铵组成的复合粒子。
2.根据权利要求1所述的改变高氯酸铵分解历程消除冷光烟花燃放异味的方法，其特征是步骤1中所述的高氯酸铵的粉碎细度为500目。
3.根据权利要求1所述的改变高氯酸铵分解历程消除冷光烟花燃放异味的方法，其特征是步骤2中所述的功能添加剂纳米过渡金属或其氧化物、复合氧化物粉选自Ni、Cu、Fe2O3、Co3O4、NiO、CuO、MnFe2O4或CoCr2O4中的一种。
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