CN108911933A - 一种高氮型挥发溶剂的胶体火药 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高氮型挥发溶剂的胶体火药。特点是：包括高氯酸铵、硝基胍、重铬酸铵、硝化淀粉、NC、二苯胺、樟脑油、水，上述组份的重量份数比为高氯酸铵30‑60重量份、硝基胍10‑20重量份、重铬酸铵30‑60重量份、硝化淀粉50‑80重量份、NC40‑70重量份、二苯胺1‑1.5重量份、樟脑油1‑1.5重量份、水1‑1.5重量份。具有安全性能高、安定性好、微烟、环保等优点，适于各种烟花鞭炮产品添加使用，成本低。

Description

一种高氮型挥发溶剂的胶体火药

技术领域

本发明属于烟花技术领域，特别是涉及一种高氮型挥发溶剂的胶体火药。

背景技术

安全、低碳、环保、绿色是人类生存的基本需求，然而现实生活中，安全、环保在诸多领域还没有引起人们的高度重视，就以人们所喜闻乐见的烟花鞭炮而言，其主要表现在烟花鞭炮的加工制作及产品运输和仓储过程中的安全隐患，不仅人员伤亡事故时有发生，而且对生产企业造成较大的财产损失，更为严重的是烟花鞭炮燃放时的大量黑色浓烟和残留空气中的大量硫、钾、炭等氧化物粉尘及金属残渣对自然环境的严重污染。

目前，烟花鞭炮行业出现了千百年来前所未有的危机感，为解决烟花行业能走出困境，各烟花鞭炮生产企业加大了改进传统产品的投入力度，组织科研团队创新研发新材料、新产品、新工艺，尽管如此，不少烟花鞭炮企业仍未解决无硫、少烟和无金属粉末残留问题。为此，更新与研发制造和一种全新配伍的安全、环保型的烟花用药很有必要和前景。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的烟花药剂组合物所用传统药物配方技术存在的问题，提出了一种高氮型挥发溶剂的胶体火药，在研发中对可作为烟花药剂组合物用的已知相关的烟火药物原辅材料进行了反复研究试验，希望能克服现有烟花药剂组合物安全性低、防潮性差，燃放时烟雾大、烟浓烟黑、有金属粉末残留的缺点，通过技术创新与已知相关的烟火药物原辅材料整合，开发一种安全性高、药剂组合物具有良好的安定性和稳定性，吸湿率低或不吸湿、保质期长，且配制烟花产品燃放时，能达到无硫、少烟、无金属粉末残留、安全环保的功效。

本发明的目的可以通过以下技术解决方案来实现：

一种高氮型挥发溶剂的胶体火药，其特殊之处是，包括高氯酸铵、硝基胍、重铬酸铵、硝化淀粉、NC、二苯胺、樟脑油、水，上述组份的重量份数比为高氯酸铵30-60重量份、硝基胍10-20重量份、重铬酸铵30-60重量份、硝化淀粉50-80重量份、NC40-70重量份、二苯胺1-1.5重量份、樟脑油1-1.5重量份、水1-1.5重量份。

优选地，其中本发明提出的硝化淀粉为高氮含量的一种，既是含能药剂，又是无烟可燃剂，用以代替硝酸纤维，别名为淀粉硝酸酯，化学式类似[C₆H₇O₂（ONO₂）r（OH）3-r]n，可见其元素组成非常类似于硝酸纤维，只是两者分子结构不同。不溶于水，溶于丙酮。是略带黄色（用试剂制出的为纯白色）的白色粉末或易于捏碎的小团粒。没有气味和味道。和NC一样，硝化淀粉也有含氮量高低之分。含氮量越高，爆炸能力越强。含氮量最高可达14.4%。含氮12.2%的硝化淀粉爆速为4970m/s（ρ=1.6g/cm3）；威力大于TNT，为120%；爆发点（加热5秒发生爆炸的温度）183℃。突出的优点是感度低，使用安全。燃烧后能产生大量气体，并且无烟、环保。本发明选择硝化淀粉的氮含量为13.4%~14.4%的高氮型硝化淀粉作配伍组份。

优选地，本发明实施中选择的NC--亦称火棉，一种白色的纤维状物质，爆炸威力比黑火药大2～3倍，自然点170℃，极易燃烧，闪点12.78℃，熔点160~170℃，爆速6300m/s(含氮13%)，NC遇火星、高温、氧化剂及大多数有机胺会发生燃烧和爆炸，如温度超过40℃时能分解而自燃，一般加入水或乙醇作湿润剂。燃爆速度快，用醇、醚混合溶剂（1:3）处理后其燃爆速度会明显减慢，其爆炸反应方程式为：

2(C6H7O11N3)n→3nN2↑+7nH2O↑+3nCO2↑+9nCO↑，由于其爆炸不产生任何烟尘，所以也被称作“无烟火药”，学名纤维素硝酸酯，旧称硝化纤维、硝化棉。NC是一个聚合物。其分子量很大。它的分子式是[C6H7O2（ONO2）a（OH）3-a]n，工业上把NC分为1号强棉（含氮≥13.13%），2号强棉（含氮11.9%～12.4%），3号弱棉(含氮11.8%～12.1%)，为便于理解，又有文献把含氮＞12.4%的称火棉。本发明实施中优选NC为1号强棉，要求含氮为13%-13.4%。工业品是经过了安定处理的白色纤维粉末，不溶于水，溶于丙酮，在工业应用中一般常用醇醚混合剂作溶剂，NC不但易着火，感度也较高，撞击感度50%（2kg落锤，8cm落高，火胶棉）。

基于NC的极快燃爆速度，本发明中采用溶剂进行塑化处理，以进一步将燃速减慢。为便于加工，含氮量适中，故本发明提出采用溶解度为40%的NC。因在混合溶剂进行塑化处理成型后，除去大部份溶剂，但仍留下少量剩余溶剂，故又称挥发性溶剂火药，在烟花组份中加入NC后，其产品燃放时微烟，安全可靠。

本发明具有的显著优点和有益效果是：

1、采用本发明的技术方案制备的高氮型挥发溶剂的胶体火药用于烟花鞭炮生产与燃放时，由于其产品组合物不含氯酸盐成分，感度低，所以安全性能高，一般的撞击和摩擦不会爆炸发生事故。

2、由于采用了高氮型挥发溶剂的胶体火药用于配制烟花产品，彻底解决了烟花产品在燃放过程中出现的烟浓烟黑、烟雾大、金属粉末残留等问题，真正实现了无硫、少烟、环保。

3、从根本上提高了烟花产品防潮性能，延长了产品储存时间，在温度50℃环境下可使产品的储存时间达到7年以上不变质。

本发明作为高氮型挥发溶剂的胶体火药经国家烟花爆竹产品质量监督检验中心检测结果见下表1：

依据GB 10631-2013《烟花爆竹安全与质量》、GB 11652-2012《烟花爆竹作业安全技术规程》、GB/T16814.1-2010《烟花爆竹药剂 成份定性制定》、GB/T 21241-2007《烟花爆竹 禁限用药剂定性检测方法》、AQ 4104-2008《烟花爆竹 烟火药安全性能与制定方法》、非标方法201703《烟火药烟雾通过率检测方法》、相关技术要求

表1：国家烟花爆竹产品质量监督检验中心烟花安全性能检测报告。

NO:WJ20183858 委托单位或个人：浏阳市象形精品烟花制造有限公司

具体实施方式：

下面将结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明的一种高氮型挥发溶剂的胶体火药，其特征是，包括高氯酸铵、硝基胍、重铬酸铵、硝化淀粉、NC、二苯胺、樟脑油、水分，上述组份的重量份数比为高氯酸铵30-60重量份、硝基胍10-20重量份、重铬酸铵30-60重量份、硝化淀粉50-80重量份、NC40-70重量份、二苯胺1-1.5重量份、樟脑油1-1.5重量份、水1-1.5重量份。

实施例1：

取组份高氯酸铵60重量份、硝基胍10重量份，重铬酸铵30重量份、硝化淀粉50重量份、NC40重量份、二苯胺1重量份、樟脑油1重量份、水1重量份。上述组份经混合按制备工艺加工制得本发明。

实施例2：

取组份高氯酸铵30重量份、硝基胍20重量份，重铬酸铵60重量份、硝化淀粉80重量份、NC70重量份、二苯胺1.5重量份、樟脑油1.5重量份、水1.5重量份。上述组份经混合按制备工艺加工制得本发明。

上述组份中，硝基胍CH₄N₄O₂为强氧化剂，同样是高氮物质，氮含量53.8%，具有在空气中不解潮、不吸湿、在高温时分解爆炸等特性，在烟花药剂配伍中加入后具有更高的稳定性，又能增加药剂组合物的能量，属于高能混合物的可用组份。同时还可作为无烟还原剂，以改善烟花的燃放效果，而硝基胍经物理法改性后，可降低燃速压力指数，疏散性好，不吸湿，又具有催化剂作用，有利于提高烟花药剂组合物的综合燃烧性能，故硝基胍是非常重要的中间材料。

所述硝化淀粉既是含能药剂，又是无烟可燃剂，其含氮量约为13.4~14.4%，爆炸性能接近于硝化纤维素，对撞击的敏感度小，燃烧后能产生大量气体，并且无烟、环保，由于其敏感度小，更进一步提升了烟花鞭炮产品的安全性能。

所述NC--亦称火棉，一种白色的纤维状物质，爆炸威力比黑火药大2～3倍，自然点170℃，极易燃烧，闪点12.78℃，熔点160~170℃，爆速6300m/s(含氮13%)，NC遇火星、高温、氧化剂及大多数有机胺会发生燃烧和爆炸，如温度超过40℃时能分解而自燃，一般加入水或乙醇作湿润剂。燃爆速度快，用醇、醚混合溶剂（1:3）处理后其燃爆速度会明显减慢，其爆炸反应方程式为：

2(C6H7O11N3)n→3nN2↑+7nH2O↑+3nCO2↑+9nCO↑，由于其爆炸不产生任何烟尘，所以也被称作“无烟火药”，学名纤维素硝酸酯，旧称硝化纤维、硝化棉。NC是一个聚合物。其分子量很大。它的分子式是[C6H7O2（ONO2）a（OH）3-a]n，工业上把NC分为1号强棉（含氮≥13.13%），2号强棉（含氮11.9%～12.4%），3号弱棉(含氮11.8%～12.1%)，为便于理解，又有文献把含氮＞12.4%的称火棉。本发明实施中优选NC为1号强棉，要求含氮为13%-13.4%。工业品是经过了安定处理的白色纤维粉末，不溶于水，溶于丙酮，在工业应用中一般常用醇醚混合剂作溶剂，NC不但易着火，感度也较高，撞击感度50%（2kg落锤，8cm落高，火胶棉）。

基于NC的极快燃爆速度，本发明中采用溶剂进行塑化处理，以进一步将燃速减慢。为便于加工，含氮量适中，故本发明提出采用溶解度为40%的NC。因在混合溶剂进行塑化处理成型后，除去大部份溶剂，但仍留下少量剩余溶剂，故又称挥发性溶剂火药，在烟花组份中加入NC后，其产品燃放时微烟，安全可靠。

本发明的组份樟脑油是作为钝化剂使用，加入水份是保持组合物的湿润性。

本发明的二苯胺C12H11N，分子量169.22，可燃，有挥发性，本发明组份的二苯胺起火药组合物的稳定剂作用。

但本发明所描述的上述实施方式仅用以说明本发明的技术方案而不能理解为对本发明作任何限制。本领域的普通技术人员应当理解，本发明具有公知的多种材料替代/替换，而不脱离本发明的实质意义的前提下，其均应涵盖在本发明的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种高氮型挥发溶剂的胶体火药，其特征在于，包括高氯酸铵、硝基胍、重铬酸铵、硝化淀粉、NC、二苯胺、樟脑油、水，上述组份的重量份数比为高氯酸铵30-60重量份、硝基胍10-20重量份、重铬酸铵30-60重量份、硝化淀粉50-80重量份、NC40-70重量份、二苯胺1-1.5重量份、樟脑油1-1.5重量份、水1-1.5重量份。

2.根据权利要求1所述的一种高氮型挥发溶剂的胶体火药，其特征在于：所述组份硝化淀粉含氮量为13.4-14.4%，所述组份NC含氮量为13.4%，硝化度为40%。