CN108191591A - 一种白烟剂及其制备方法 - Google Patents

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杨吉明
李娟�
刘佐鑫
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
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Abstract

本发明公开了一种白烟剂及其制备方法，白烟剂包括氧化剂和可燃剂及稳定剂；氧化剂为氯酸钾，可燃剂包括酚醛树脂、松香、蔗糖、面粉和聚氯乙烯，稳定剂为碳酸氢钠；该白烟剂原料来源广泛成本低，制备工艺方法简单，生产效率高；白烟剂具有热安定性好，不易吸潮，产烟效能高的特点，可以广泛用于影视烟火、军事演习以及制作防恐武器等领域，具有很大的应用前景。

Description

一种白烟剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种发烟剂，具体涉及一种白烟剂及其制备方法，属于烟雾剂制备技术领域。
背景技术
发烟剂是用于遮蔽、迷盲、干扰和施放信号等目的的化学成烟物质，发烟剂按其形态可分为固体和液体两类。固体发烟剂主要有六氯乙烷-氧化锌混合物、粗蒽-氯化铵混合物和黄磷、红磷等。液体发烟剂主要有高沸点石油、煤焦油、含金属的高分子聚合物、三氧化硫-氯磺酸混合物和四氯化钛等。此外还有有色发烟剂，产生鲜明彩色烟幕。制式发烟剂使用开始于第一次世界大战，用的只有金属氯化物、黄磷等，以后逐渐发展。发烟剂目前正朝着无毒、无刺激、无腐蚀、高效能、大面积和多光谱的方向发展。
固体白烟剂为发烟剂中比较常见的种类，现有的白烟剂药剂配方主要包括氧化剂和可燃剂。氧化剂一般采用六氯乙烷，如典型的发烟剂六氯乙烷-氧化锌混合物通过反应产生氧化锌或氯化铝的蒸汽，在空气中与湿气结合成为白烟。然而六氯乙烷物质对健康有危害，对人的中枢神经产生毒害作用，使用该物质制备白烟剂，在生产过程中会对作业人员造成健康威胁；对环境有危害，在地下水中有蓄积作用，会造成水体污染。此外，六氯乙烷在燃烧时，会产生大量刺激性的气体。可燃剂还可采用硫磺等，组分因燃烧热蒸发(汽化)，然后再凝聚为固体粒子产生白烟。硫磺的存在会使白烟产生时形成大量二氧化硫烟气，污染环境，造成身体健康危害。如中国专利CN103651344A、CN104521953A、CN107232189A等公开的发烟剂中均用到了硫磺，不利于环保。
因此，找到替代氧化剂六氯乙烷，采用无硫磺可燃剂制作白烟剂，是当前研究的重点和方向。
发明内容
针对现有的白烟剂存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种可用于影视烟火、军事演习以及制作防恐武器，表现出优异产烟量，热安定性好，不易吸潮，且无毒、无害、无腐蚀性，对环境污染小及对人体伤害小的白烟剂。
本发明的另一个目的在于提供一种简单、低成本制备所述白烟剂的方法。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种白烟剂，包括氧化剂和可燃剂，所述氧化剂为氯酸钾；所述可燃剂包括酚醛树脂、松香、蔗糖、面粉和聚氯乙烯。
优选的方案，氧化剂和可燃剂的质量百分比为10％～30％:90％～70％。较优选为15％～25％:75％～85％。
进一步优选的方案，所述可燃剂由以下质量份组分组成：酚醛树脂5～15份；松香5～15份；蔗糖20～30份；面粉20～30份；聚氯乙烯10～20份。
优选的方案，白烟剂还包括碳酸氢钠稳定剂。
较优选的方案，所述碳酸氢钠稳定剂为氧化剂和可燃剂质量的2％以内；最优选为2％。
本发明的氧化剂组分氯酸钾在比例范围内，随着氯酸钾含量的增加，燃烧速度逐渐增快。
本发明的可燃剂主要由酚醛树脂、松香、蔗糖、面粉和聚氯乙烯等碳氢有机化合物为主，各种碳氢化合物在白烟药剂中充当还原剂，通过燃烧产生大量的热量和烟雾，用于反应连续发生和为氯酸钾分解提供热量。本发明将热分解温度不同及热能不同的酚醛树脂、松香、蔗糖、面粉和聚氯乙烯等组合使用，各成分直径的协同作用明显，能保证反应过程中产烟速度均匀、稳定，产生的烟雾量大，所提供的热量为最佳的范围，且不会产生明火，也不会导致反应速度过快。可燃剂中碳氢化合物中的H在燃烧后，生成H2O，在温度降低过程中，H2O冷凝成为小液滴，即为雾。树脂、松香另外作用为粘合剂，便于成型、造粒等。蔗糖的燃烧性能较好，易被点燃，但具有吸湿性，量不可太多。面粉价廉，来源丰富，颗粒度小。聚氯乙烯起到阻止明火和有助于形成烟雾的作用。
本发明还提供了一种白烟剂的制备方法，该方法是将氧化剂、可燃剂及碳酸氢钠稳定剂混合均匀，过120目筛至少3遍，直至混合物的颜色均一，不出现明显分层现象。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：
(1)本发明的白烟剂用氧化剂氯酸钾取代六氯乙烷，有利于减少环境污染和保护人体健康。
(2)本发明的白烟剂不含有硫磺等成分，大大提高了药剂安全性能，有利于环境保护和人体健康。硫磺作为可燃剂时稳定性差，特别是与氯酸钾配伍时，会降低发火温度，使药剂的安全性能减低，同时硫磺燃烧后会产生二氧化硫等有毒有害的气体，给使用者带来健康危害，造成环境污染。
(3)本发明的白烟剂不易吸潮，可以长期保持药剂的性能，有利于储存。
(4)本发明的白烟剂热安定性好，安全性能高。
(5)本发明的白烟剂制备方法简单、成本低，满足工业化生产。
(6)本发明的白烟剂产烟速度均匀、稳定，产生的烟雾量大，且不会产生明火。
具体实施方式
以下结合实施例旨在进一步说明本发明内容，而非限制本发明权利要求的保护范围。
实施例1：
按以下配比制作药剂
氧化剂氯酸钾20wt％，可燃剂80wt％；其中，可燃剂中酚醛树脂10质量份、松香10质量份、蔗糖25质量份、面粉25质量份和聚氯乙烯10质量份，稳定剂碳酸氢钠(氧化剂和可燃剂质量的2％)。混合均匀，置于发烟罐中，稍用力压紧使药剂密度达到约0.95克每立方厘米即可。
经过相关检测机构检测，其发烟剂相关检测结果如表1所示。
表1检测实验结果
实施例2：
按以下配比制作药剂
氧化剂氯酸钾10wt％，可燃剂90wt％；其中，可燃剂中酚醛树脂12质量份、松香12质量份、蔗糖27质量份、面粉27质量份和聚氯乙烯12质量份，稳定剂碳酸氢钠(氧化剂和可燃剂质量的2％)。混合均匀，置于发烟罐中，稍用力压紧使药剂密度达到约0.95克每立方厘米即可。
采用此配方制作的白烟剂，点燃时燃烧性能提高，燃烧速度提高，产烟量明显提高，较符合白烟药剂的要求。
对比实施例1：
按以下配比制作药剂
氧化剂氯酸钾5wt％，可燃剂95wt％；其中，可燃剂中酚醛树脂13质量份、松香13质量份、蔗糖28质量份、面粉28质量份和聚氯乙烯13质量份，稳定剂碳酸氢钠(氧化剂和可燃剂质量的2％)。混合均匀，置于发烟罐中，稍用力压紧使药剂密度达到约0.95克每立方厘米即可。
采用此配方制作的白烟剂，点燃时点燃性能不好，产烟量少，甚至会产生黑烟，不符合白烟药剂的要求。
对比实施例2：
按以下配比制作药剂
氧化剂氯酸钾35wt％，可燃剂65wt％；其中，可燃剂中酚醛树脂7质量份、松香7质量份、蔗糖22质量份、面粉22质量份和聚氯乙烯7质量份，稳定剂碳酸氢钠(氧化剂和可燃剂质量的2％)。混合均匀，置于发烟罐中，稍用力压紧使药剂密度达到约0.95克每立方厘米即可。
采用此配方制作的白烟剂，点燃时能出现明火，且燃烧速度很快，产烟量明显减少，不符合白烟药剂的要求。
对比实施例3：
按以下配比制作药剂
氧化剂氯酸钾40wt％，可燃剂60wt％；其中，可燃剂中酚醛树脂6质量份、松香6质量份、蔗糖21质量份、面粉21质量份和聚氯乙烯6质量份，稳定剂碳酸氢钠(氧化剂和可燃剂质量的2％)。混合均匀，置于发烟罐中，稍用力压紧使药剂密度达到约0.95克每立方厘米即可。
采用此配方制作的白烟剂，点燃时直接出现明火，且燃烧速度非常快，产烟量大大减少，不符合白烟药剂的要求。
对比实施例4：
按以下配比制作药剂
氧化剂氯酸钾30wt％，可燃剂70wt％；其中，可燃剂中酚醛树脂5质量份、松香10质量份、面粉10质量份和聚氯乙烯45质量份，稳定剂碳酸氢钠(氧化剂和可燃剂质量的2％)。混合均匀，置于发烟罐中，稍用力压紧使药剂密度达到约0.95克每立方厘米即可。
采用此配方制作的白烟剂，点燃时产烟量较好，但燃烧速度比较快，时而有明火窜出。
对比实施例5：
按以下配比制作药剂
氧化剂氯酸钾30wt％，可燃剂70wt％；其中，可燃剂中酚醛树脂5质量份、面粉15质量份和六氯代苯50质量份，稳定剂碳酸氢钠(氧化剂和可燃剂质量的2％)。混合均匀，置于发烟罐中，稍用力压紧使药剂密度达到约0.95克每立方厘米即可。
采用此配方制作的白烟剂，点燃时烟雾量不多，效果不好。

Claims (8)

1.一种白烟剂，包括氧化剂和可燃剂，其特征在于：
所述氧化剂为氯酸钾；
所述可燃剂包括酚醛树脂、松香、蔗糖、面粉和聚氯乙烯。
2.根据权利要求1所述的一种白烟剂，其特征在于：氧化剂和可燃剂的质量百分比为10％～30％:90％～70％。
3.根据权利要求2所述的一种白烟剂，其特征在于：氧化剂和可燃剂的质量比为15％～25％:75％～85％。
4.根据权利要求3所述的一种白烟剂，其特征在于：所述可燃剂由以下质量份组分组成：
酚醛树脂5～15份；
松香5～15份；
蔗糖20～30份；
面粉20～30份；
聚氯乙烯10～20份。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种白烟剂，其特征在于：包括碳酸氢钠稳定剂。
6.根据权利要求5所述的一种白烟剂，其特征在于：所述碳酸氢钠稳定剂为氧化剂和可燃剂质量的2％以内。
7.根据权利要求6所述的一种白烟剂，其特征在于：所述碳酸氢钠稳定剂为氧化剂和可燃剂质量的2％。
8.权利要求1～7任一项所述的一种白烟剂的制备方法，其特征在于：将氧化剂、可燃剂及碳酸氢钠稳定剂混合均匀，过120目筛至少3遍，直至混合物的颜色均一，不出现明显分层现象。
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