CN110963868A - 一种高爆音爆竹药剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高爆音爆竹药剂，属于烟火药及特种弹药技术领域。其配方为：硝化竹纤维素、安定剂、胶粘剂、响声剂和铝粉，质量比依次为(1.7～40.5)：(3.5～28.6)：(2.8～25.8)：(6.6～41.5)：(1.5～52)。本发明的一种高爆音爆竹药剂，其配方不同于传统配方，没有选择使用黑火药、氯酸钾等安定性差或违禁成分，并具有无烟无硫的环保绿色特征，对人安全，工作状态优异，燃放时无烟、无毒，所得高爆音爆竹药剂烟火药配方较传统配方更加安全绿色。

Description

一种高爆音爆竹药剂
技术领域
本发明涉及一种高爆音爆竹药剂，属于烟火药及特种弹药技术领域。
背景技术
在民用领域，高爆音爆竹药主要用作烟花爆竹、礼花弹药剂及影视拍摄的特效药剂等。随着国家对绿色环保产业管理的加强及禁放令的执行，烟花爆竹产业备受影响，该产业正逐渐走向下坡。烟花爆竹对环境的影响主要体现在燃放时产生的有毒气体、烟雾等危害。当前，黑火药是应用最为广泛的烟花爆竹烟火药，其成分为硝酸钾、木炭、硫。黑火药燃放时，通常有SO2等酸性气体的生成以及黑色颗粒漂浮物，形成较浓的烟雾，形成不易消散烟雾，亦严重影响了其燃放效果。黑火药燃放过程中对环境的危害已不适应现代社会绿色发展的需求。同时，具有独特烟火效应的氯酸钾，因其较高的机械感度及易燃爆性质已被国家禁止使用，而高氯酸钾类氧化剂存在发生爆轰反应的可能。近年来，陈静通过减少爆竹引线端单体爆竹的火药量和体积，达到爆竹在燃放时的声音呈现出由低逐渐递增的目的(CN200610200143.2)；沈昌生通过采用模拟电子爆竹声集成电路芯片做音源，用大功率音频功率放大电路模块来推动两个以上大功率扬声器来达到良好的音响效果(CN201420544882.3)；胡军、赵静通过将各种不同形式的烟花形式写进程序，通过程序控制激光器发射不能颜色、不同高度以及不同位置的激光来形成不同图案的激光，并模拟各种烟花的形态和声音，并设置有音量调节按钮、距离调节按钮、色彩调节按钮、仿声调节按钮以及色系选择模块来对烟花爆竹的燃放效果进行仿真，通过音量调节按钮达到所需要的高爆音效果(CN201711410584.X)。但是这些方法的缺点也是十分显著的，制备方法复杂，条件控制困难；而模拟设备复杂，价格昂贵，使用一次花费太高，不能为广大消费群众所接受，而且不能带给人们直观的视觉和听觉享受，市场需求少。因此，寻找更加稳定、环保的原材料是确保该领域发展的重要途径。
发明内容
本发明目的是为了解决现有高爆音爆竹药剂存在对环境不友好造成污染的问题，提供一种高爆音爆竹药剂。该药剂操作简单，环境友好，安全可行，具有无烟无硫的安全环保绿色特征。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种高爆音爆竹药剂，其配方为：硝化竹纤维素、安定剂、胶粘剂、响声剂和铝粉，质量比依次为(1.7～40.5)：(3.5～28.6)：(2.8～25.8)：(6.6～41.5)：(1.5～52)。
所述安定剂为碳酸氢钠或碳酸钠，粒径30～300目。
所述胶粘剂为淀粉、酚醛树脂、松香、乳糖或白乳胶。
所述响声剂为红丹粉、氧化铜、镁铝合金粉与钛粉的混合物，红丹粉、氧化铜、镁铝合金粉与钛粉的质量比依次为(3.2～20)：(6～43.5)：(17～80)：(4.2～28)。
所述胶粘剂使用中，将其配制为质量分数为25～80％的胶粘剂溶液，淀粉或乳糖选择蒸馏水作为溶剂，酚醛树脂、松香或白乳胶选择乙醇作为溶剂。
所述铝粉粒径控制在80～600目。
所述硝化竹纤维素在使用过程中，其湿度控制为7～68％，溶剂为乙醇、蒸馏水或正丙醇。
所述响声剂粒径控制在60～600目，且粒径均匀。
一种高爆音爆竹药剂的制备方法，先通过胶粘剂溶液将湿度7～68％的硝化竹纤维素和响声剂进行造粒，粒径控制在50～400目，将所得颗粒进行烘干，烘干温度控制在40～70℃，烘干时间为20～80min。将干燥的颗粒与安定剂、铝粉混合均匀即可得到高爆音爆竹药剂烟火药剂。
所述硝化竹纤维素制备方法：
步骤(1)：将竹纤维或竹纤维制品放置于干燥烘箱，烘箱温度控制低于100℃，直至竹纤维或竹纤维制品水分含量少于7％；
步骤(2)：将浓度为60～95％的浓硫酸与浓度为70～92％的浓硝酸配制成混酸溶液；所述浓硫酸与浓硝酸的质量比为：(2.2～3.5):(1.0～2.0)；
步骤(3)：将步骤(1)中干燥的竹纤维或竹纤维制品加入步骤(2)混酸溶液中；控制反应温度低于60℃，进料速度为30～180g/min，搅拌速度为60～1200r/min，反应5～45min取出，冷水清洗后，得到硝化竹纤维素；所述竹纤维或竹纤维制品与混酸溶液中的浓硝酸的质量比为(2～20):(6～80)；
步骤(4)：将步骤(3)所得硝化竹纤维素放入容器中，并向容器中倒入浓度不高于18mol/L的碳酸钠溶液或浓度不高于25mol/L的碳酸氢钠溶液，直至溶液呈中性；
步骤(5)：取出步骤(4)中硝化竹纤维素后，放置于装满蒸馏水或乙醇的破壁机中，将硝化竹纤维制备为粉体，过滤后烘干，存储于聚乙烯罐或缸中；向聚乙烯罐或缸中加入蒸馏水或乙醇；所述蒸馏水含量不低于11％；所述乙醇含量不低于25％。
所述竹纤维制品为竹纤维纸张或竹纤维纱线。
有益效果
1.本发明的一种高爆音爆竹药剂，其配方不同于传统配方，没有选择使用黑火药、氯酸钾等安定性差或违禁成分，并具有无烟无硫的环保绿色特征，对人安全，工作状态优异，燃放时无烟、无毒，所得高爆音爆竹药剂烟火药配方较传统配方更加安全绿色。
2.本发明的一种高爆音爆竹药剂，燃放中无烟及异味等，高爆音效果极其优异，观赏效果远优于市场同类产品。
3.本发明的一种高爆音爆竹药剂，其配方所用硝化竹纤维素比传统配方中的氯酸钾及高氯酸钾类过氧化物更便于贮存、运输及加工，避免了爆炸等危险。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，均在本发明保护的范围内。
实施例1
一种高爆音爆竹药剂，其配方为：硝化竹纤维素、安定剂、胶粘剂、响声剂和铝粉，质量比依次为1.7：18：21.2：39.1：20。即称取1.7g硝化竹纤维素，18g碳酸钠，21.2g松香，39.1g响声剂，20g铝粉。
碳酸钠，粒径200目。
松香使用中，将其配制为质量分数为30％的胶粘剂溶液，选择乙醇作为溶剂。
响声剂为红丹粉、氧化铜、镁铝合金粉与钛粉的混合物，称取39.1g，红丹粉、氧化铜、镁铝合金粉与钛粉的质量比依次为3.2：6：78.8：12。即称取1.25g红丹粉、2.35g氧化铜、30.8g镁铝合金粉、4.7g钛粉的混合物，粒径均为200目。
铝粉粒径200目。
硝化竹纤维素在使用过程中，其湿度控制为25％，溶剂为乙醇。
响声剂粒径控制在200目，且粒径均匀。
一种高爆音爆竹药剂的制备方法，先通过胶粘剂溶液将湿度25％的硝化竹纤维素和响声剂进行造粒，粒径控制在200目，将所得颗粒进行烘干，烘干温度控制在40℃，烘干时间为50min。将干燥的颗粒与安定剂、铝粉混合均匀即可得到高爆音爆竹药剂烟火药剂。
硝化竹纤维素制备方法：
步骤(1)：将竹纤维放置于干燥烘箱，烘箱温度控制80℃，直至竹纤维水分含量为6％；
步骤(2)：将浓度为70％的浓硫酸与浓度为80％的浓硝酸配制成混酸溶液；所述浓硫酸与浓硝酸的质量比为：3.5:1.2；
步骤(3)：将步骤(1)中竹纤维加入步骤(2)混酸溶液中；控制反应温度50℃，进料速度为30g/min，搅拌速度为80r/min，反应10min取出，冷水清洗后，得到硝化竹纤维素；所述竹纤维与混酸溶液中的浓硝酸的质量比为3:10；
步骤(4)：将步骤(3)所得硝化竹纤维素放入容器中，并向容器中倒入浓度18mol/L的碳酸钠溶液，直至溶液呈中性；
步骤(5)：取出步骤(4)中硝化竹纤维素后，放置于装满乙醇破壁机中，将硝化竹纤维制备为粉体，过滤后烘干，存储于聚乙烯罐；向聚乙烯罐加入乙醇，使得硝化竹纤维素湿度为25％。
从上述高爆音爆竹药剂烟火药剂中称取30g样品，装药，试验，结果显示：产品燃放过程中具有很好的高爆音效果，且无浓烟等环境污染现象出现，同时观赏效果优异。
实施例2
一种高爆音爆竹药剂，其配方为：硝化竹纤维素、安定剂、胶粘剂、响声剂和铝粉，质量比依次为40.5：28：18：6.8：6.7，即称取40.5g硝化竹纤维素，28g碳酸氢钠，18g松香，6.8g响声剂，6.7g铝粉。
碳酸氢钠，粒径300目。
松香使用中，将其配制为质量分数为25％的胶粘剂溶液，选择乙醇作为溶剂。
响声剂为红丹粉、氧化铜、镁铝合金粉与钛粉的混合物，称取6.8g，红丹粉、氧化铜、镁铝合金粉与钛粉的质量比依次为3.2：6：78.8：12。即称取0.22g红丹粉、0.4g氧化铜、5.36g镁铝合金粉、0.82g钛粉的混合物，粒径均为300目。
铝粉粒径300目。
硝化竹纤维素在使用过程中，其湿度控制为20％，溶剂为蒸馏水。
响声剂粒径控制在300目，且粒径均匀。
一种高爆音爆竹药剂的制备方法，先通过胶粘剂溶液将湿度20％的硝化竹纤维素和响声剂进行造粒，粒径控制在300目，将所得颗粒进行烘干，烘干温度控制在50℃，烘干时间为40min。将干燥的颗粒与安定剂、铝粉混合均匀即可得到高爆音爆竹药剂烟火药剂。
硝化竹纤维素制备方法：
步骤(1)：将竹纤维放置于干燥烘箱，烘箱温度控制90℃，直至竹纤维水分含量为5％；
步骤(2)：将浓度为80％的浓硫酸与浓度为80％的浓硝酸配制成混酸溶液；所述浓硫酸与浓硝酸的质量比为：3.5:2；
步骤(3)：将步骤(1)中竹纤维加入步骤(2)混酸溶液中；控制反应温度55℃，进料速度为40g/min，搅拌速度为120r/min，反应15min取出，冷水清洗后，得到硝化竹纤维素；所述竹纤维与混酸溶液中的浓硝酸的质量比为4:15；
步骤(4)：将步骤(3)所得硝化竹纤维素放入容器中，并向容器中倒入浓度18mol/L的碳酸钠溶液，直至溶液呈中性；
步骤(5)：取出步骤(4)中硝化竹纤维素后，放置于装满蒸馏水破壁机中，将硝化竹纤维制备为粉体，过滤后烘干，存储于聚乙烯罐；向聚乙烯罐加入蒸馏水，使得硝化竹纤维素湿度为20％。
从上述高爆音爆竹药剂烟火药剂中称取50g样品，装药，试验，结果显示：产品燃放过程中具有很好的高爆音效果，且无浓烟等环境污染现象出现，同时观赏效果优异。
实施例3
一种高爆音爆竹药剂，其配方为：硝化竹纤维素、安定剂、胶粘剂、响声剂和铝粉，质量比依次为21.1：18：25：25：10.9，即称取21.1g硝化竹纤维素，18g碳酸氢钠，25g淀粉，25g响声剂，10.9g铝粉。
碳酸氢钠，粒径100目。
淀粉使用中，将其配制为质量分数为30％的胶粘剂溶液，选择蒸馏水作为溶剂。
响声剂为红丹粉、氧化铜、镁铝合金粉与钛粉的混合物，称取25g，红丹粉、氧化铜、镁铝合金粉与钛粉的质量比依次为20：26：45：9。即称取5g红丹粉、6.5g氧化铜、11.25g镁铝合金粉、2.25g钛粉的混合物，粒径均为100目。
铝粉粒径100目。
硝化竹纤维素在使用过程中，其湿度控制为16％，溶剂为蒸馏水。
响声剂粒径控制在100目，且粒径均匀。
一种高爆音爆竹药剂的制备方法，先通过胶粘剂溶液将湿度16％的硝化竹纤维素和响声剂进行造粒，粒径控制在100目，将所得颗粒进行烘干，烘干温度控制在50℃，烘干时间为50min。将干燥的颗粒与安定剂、铝粉混合均匀即可得到高爆音爆竹药剂烟火药剂。
硝化竹纤维素制备方法：
步骤(1)：将竹纤维纸张放置于干燥烘箱，烘箱温度控制90℃，直至竹纤维水分含量为7％；
步骤(2)：将浓度为80％的浓硫酸与浓度为90％的浓硝酸配制成混酸溶液；所述浓硫酸与浓硝酸的质量比为：2.2:1.；
步骤(3)：将步骤(1)中竹纤维纸张加入步骤(2)混酸溶液中；控制反应温度55℃，进料速度为40g/min，搅拌速度为120r/min，反应15min取出，冷水清洗后，得到硝化竹纤维素；所述竹纤维与混酸溶液中的浓硝酸的质量比为4:15；
步骤(4)：将步骤(3)所得硝化竹纤维素放入容器中，并向容器中倒入浓度16mol/L的碳酸氢钠溶液，直至溶液呈中性；
步骤(5)：取出步骤(4)中硝化竹纤维素后，放置于装满蒸馏水破壁机中，将硝化竹纤维制备为粉体，过滤后烘干，存储于聚乙烯罐；向聚乙烯罐加入蒸馏水，使得硝化竹纤维素湿度为16％。
从上述高爆音爆竹药剂烟火药剂中称取40g样品，装药，试验，结果显示：产品燃放过程中具有很好的高爆音效果，且无浓烟等环境污染现象出现，同时观赏效果优异。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高爆音爆竹药剂，其特征在于：配方为：硝化竹纤维素、安定剂、胶粘剂、响声剂和铝粉，质量比依次为(1.7～40.5)：(3.5～28.6)：(2.8～25.8)：(6.6～41.5)：(1.5～52)；
所述安定剂为碳酸氢钠或碳酸钠，粒径30～300目；
所述胶粘剂为淀粉、酚醛树脂、松香、乳糖或白乳胶；
所述响声剂为红丹粉、氧化铜、镁铝合金粉与钛粉的混合物，红丹粉、氧化铜、镁铝合金粉与钛粉的质量比依次为(3.2～20)：(6～43.5)：(17～80)：(4.2～28)。
2.如权利要求1所述的一种高爆音爆竹药剂，其特征在于：所述胶粘剂使用中，将其配制为质量分数为25～80％的胶粘剂溶液，淀粉或乳糖选择蒸馏水作为溶剂，酚醛树脂、松香或白乳胶选择乙醇作为溶剂。
3.如权利要求1所述的一种高爆音爆竹药剂，其特征在于：所述铝粉粒径控制在80～600目。
4.如权利要求1所述的一种高爆音爆竹药剂，其特征在于：所述硝化竹纤维素的湿度为7～68％；溶剂为乙醇、蒸馏水或正丙醇。
5.如权利要求1所述的一种高爆音爆竹药剂，其特征在于：所述响声剂粒径控制在60～600目，且粒径均匀。
6.制备如权利要求1至5任意一项所述的高爆音爆竹药剂的方法，其特征在于：先通过胶粘剂溶液将湿度7～68％的硝化竹纤维素和响声剂进行造粒，粒径控制在50～400目，将所得颗粒进行烘干，烘干温度控制在40～70℃，烘干时间为20～80min；将干燥的颗粒与安定剂、铝粉混合均匀即可得到高爆音爆竹药剂烟火药剂。
7.如权利要求1所述的一种高爆音爆竹药剂，其特征在于：所述硝化竹纤维素的制备方法：
步骤(1)：将竹纤维或竹纤维制品放置于干燥烘箱，烘箱温度控制低于100℃，直至竹纤维或竹纤维制品水分含量少于7％；
步骤(2)：将浓度为60～95％的浓硫酸与浓度为70～92％的浓硝酸配制成混酸溶液；所述浓硫酸与浓硝酸的质量比为：(2.2～3.5):(1.0～2.0)；
步骤(3)：将步骤(1)中干燥的竹纤维或竹纤维制品加入步骤(2)混酸溶液中；控制反应温度低于60℃，进料速度为30～180g/min，搅拌速度为60～1200r/min，反应5～45min取出，冷水清洗后，得到硝化竹纤维素；所述竹纤维或竹纤维制品与混酸溶液中的浓硝酸的质量比为(2～20):(6～80)；
步骤(4)：将步骤(3)所得硝化竹纤维素放入容器中，并向容器中倒入浓度不高于18mol/L的碳酸钠溶液或浓度不高于25mol/L的碳酸氢钠溶液，直至溶液呈中性；
步骤(5)：取出步骤(4)中硝化竹纤维素后，放置于装满蒸馏水或乙醇的破壁机中，将硝化竹纤维制备为粉体，过滤后烘干，存储于聚乙烯罐或缸中；向聚乙烯罐或缸中加入蒸馏水或乙醇；所述蒸馏水含量不低于11％；所述乙醇含量不低于25％。
8.如权利要求7所述的一种高爆音爆竹药剂，其特征在于：所述竹纤维制品为竹纤维纸张或竹纤维纱线。
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