CN104557351A - 一种复合烟火型高能燃烧剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种复合烟火型高能燃烧剂，其组分及质量百分含量为：聚四氟乙烯35～40％，镁粉35～40％，酚醛树脂粘合剂3～6％，纳米复合高热剂10～16％，合金剂1～5％，造渣剂3～8％。本发明的复合烟火型高能燃烧剂，点火容易、燃烧温度高、燃烧时间长且火焰面积大，适用性强。

Description

一种复合烟火型高能燃烧剂
技术领域
本发明属于含能材料技术领域，特别是一种高能输出的复合烟火型高能燃烧剂。
背景技术
烟火燃烧剂是由可燃剂与氧化物组成，由于组成设计可控、含能高、制备安全方便及成本低廉，作为一种重要的化学燃烧能源广泛应用于各个领域，主要用作为点火、纵火及红外燃烧辐射材料等。通过燃烧产生能量输出，从而实现预先设定的功能。因此燃烧剂要求燃烧时产生的燃烧温度高，燃烧持续时间长，燃烧时的火焰面积大。
目前常用的烟火型燃烧剂主要由镁/聚四氟乙烯组成，镁粉为可燃剂，聚四氟乙烯为氧化物，外加少量粘合剂改善成型药剂的机械性能。该燃烧剂在使用过程中存在着燃烧温度低、持续时间短及火焰面积小的缺点，因此设计烟火型高能燃烧剂成为该领域的重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合烟火型高能燃烧剂，燃烧温度高、持续时间长及火焰面积大。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种复合烟火型高能燃烧剂，其组分及质量百分含量为：聚四氟乙烯35～40％，镁粉35～40％，酚醛树脂粘合剂3～6％，纳米复合高热剂10～16％，合金剂1～5％，造渣剂3～8％。
所述纳米复合高热剂为以下两种组合物中至少一种：Al/SiO2纳米复合高热剂、C/SiO2纳米复合高热剂。
所述Al/SiO2纳米复合高热剂，其组分及质量百分含量为：纳米Al粉35%，纳米SiO260%，双-11制式双基药5%。
所述C/SiO2纳米复合高热剂，其组分及质量百分含量为：纳米C粉35.5%，纳米SiO259.5%，双-11制式双基药5%。
所述合金剂为Ti合金(牌号TB1)，其颗粒度为200～300目。
所述造渣剂为CaO与如下物质中的至少两种的组合：Fe2O3、MnO2、B2O3，其颗粒度为200～300目。
所述聚四氟乙烯的颗粒度为200～325目。
所述镁粉的颗粒度为325～500目。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
1、点燃容易：易点火；
2、燃烧输出能量高：燃烧时产生的温度高，有较长的燃烧持续时间，总体火焰面积大且稳定。
3、适用性强：可以根据不同的需要，加工成各种规格和形状的预制燃块，满足不同的使用要求。
4、药剂用量省：单位质量药剂的输出能量提高，可减少药剂的使用量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例中所用原料均为市售。每个实施例药剂总重量为10克。
本发明所述复合烟火型高能燃烧剂中纳米复合高热剂的制备方法为：
按配比准确称取纳米SiO2粉和纳米Al粉或纳米C粉，均匀混合；
配制双-11(代号S-11)制式双基药的丙酮溶液（1g双-11(代号S-11)制式双基药：4ml丙酮），与上述混匀的粉料充分混合均匀，用120目筛造粒，自然晾干备用。
本发明复合烟火型高能燃烧剂制备方法为：
A、混药：准确称量上述纳米复合高热剂、镁粉、聚四氟乙烯、合金剂与造渣剂，充分混合均匀，加入含酚醛树脂的乙醇溶液（1g酚醛树脂：1ml无水乙醇）混合均匀，在湿态下用60—80目筛造粒，自然晾干；
B、成型：将上述混合物料在Ф23mm的模具中压制成一定形状及密度的药柱。
各实施例中的燃烧性能测试所用仪器及条件如表1所示。
实施例
实施例1至4和常用烟火燃烧剂（对比例）的组成及配比如表2所示。
按上述方法制成药柱，点燃，研究各实施例与对比例的燃烧性能。测试结果见表3。
测试结果表明，本发明的复合烟火型高能燃烧剂易点火，燃烧时产生的温度、持续燃烧时间及燃烧火焰面积均高于目前常用烟火燃烧剂，且燃烧稳定；可以根据不同的需要，加工成各种规格和形状的预制燃块，满足不同的使用要求；且由于单位质量药剂的输出能量提高，可减少药剂的使用量。
表1燃烧性能测试仪器及测试条件
表2各实施例的配方设计
成分/% 示例1 示例2 示例3 示例4 对比例
聚四氟乙烯 36 35 40 35 47
镁粉 40 35 36 37 47
酚醛树脂 6 5 3 4 6
Al/SiO2 10 0 8 13 0
C/SiO2 0 15 8 0 0
Ti合金(牌号TB1) 5 4 1 3 0
CaO 1 2 1 2 0
Fe2O3 1 0 1 2 0
MnO2 1 2 0 2 0
B2O3 0 2 2 2 0
表3各实施例及对比例燃烧时燃烧性能
示例 示例1 示例2 示例3 示例4 对比例
平均燃烧温度/℃ 1516 1523 1528 1552 1320
燃烧时间/s 11.0 9.6 10.3 9.3 7.2
火焰面积/pixel 2048 1916 2160 2304 1520

Claims (8)

1.一种复合烟火型高能燃烧剂，其特征在于，其组分及质量百分含量为：
聚四氟乙烯       35～40％，
镁粉             35～40％，
酚醛树脂粘合剂   3～6％，
纳米复合高热剂   10～16％，
合金剂            1～5％，
造渣剂            3～8％。
2.根据权利要求1所述的复合烟火型高能燃烧剂，其特征在于，所述纳米复合高热剂为以下两种组合物中至少一种：Al/ SiO2 纳米复合高热剂、C/ SiO2纳米复合高热剂。
3.根据权利要求2所述的复合烟火型高能燃烧剂，其特征在于：所述Al/ SiO2 纳米复合高热剂，其组分及质量百分含量为：
纳米Al粉        35%，
纳米SiO2粉      60%，
双-11制式双基药  5%。
4.根据权利要求2所述的复合烟火型高能燃烧剂，其特征在于：所述C/ SiO2 纳米复合高热剂，其组分及质量百分含量为：
纳米C粉        35.5%，
纳米SiO2粉      59.5%，
双-11制式双基药   5%。
5.根据权利要求1所述的复合烟火型高能燃烧剂，其特征在于：所述合金剂为Ti合金，其颗粒度为200～300目。
6.根据权利要求1所述的复合烟火型高能燃烧剂，其特征在于：所述造渣剂为CaO与如下物质中的至少两种的组合：Fe2O3、MnO2、B2O3，其颗粒度为200～300目。
7.根据权利要求1所述的复合烟火型高能燃烧剂，其特征在于：所述聚四氟乙烯的颗粒度为200～325目。
8.根据权利要求1所述的复合烟火型高能燃烧剂，其特征在于：所述镁粉的颗粒度为325～500目。
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