CN111018636A - 一种合金型金色冷烟花药剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种合金型金色冷烟花药剂及其制备方法，属于环保烟火药领域。称取改性合金型焰色剂、乙二醇二硝酸酯、钝化黑索金、过氧化环己酮、二甲基二苯脲、硬脂酸锌、硬脂酸丙二醇酯、二苯胺和三聚氰胺；将钝化黑索金加入石油醚中并加入乙二醇二硝酸酯以及二甲基二苯脲得溶液A；将硬脂酸锌加入乙二醇中搅拌同时升温，分别加入硬脂酸丙二醇酯、二苯胺以及三聚氰胺得溶液B；无水乙醇搅拌加入过氧化环己酮粉末，分散后得溶液C；将溶液A加入溶液B中并加入改性合金型焰色剂后加入溶液C，搅拌干燥并揉捏至胶团状后破碎过筛，即得金型金色冷烟花药剂。本发明方法安全可靠，燃烧充分，无有毒有害烟雾产生，制备方法简单，生产过程无三废排放。

Description

一种合金型金色冷烟花药剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种合金型金色冷烟花药剂及其制备方法，属于环保烟火药领域。

背景技术

冷烟花的发展标志着烟花产业正在向着一个新阶段迈进，其环保、燃放温度低等优点，是未来烟花产业发展的新趋势，在市场上有着强大的竞争力。

专利CN108218644A公开了一种无烟有香味的冷光烟花药剂，该冷光烟花药剂组分包含：硝化纤维素、二茂铁、安定剂、香精、钛粉，通过调整各组分比例，使冷光烟花药剂达到理想喷发效果，但该专利所公开的冷光烟花药剂在燃放过程中颜色单一，无法达到幻彩的效果。

对于多彩冷光烟花，也有部分专利对其进行了描述。专利CN103121886A公开了一种多彩冷烟花药剂及冷烟花制作方法，其药剂组成有：高氯酸铵20～30％，硝化棉20～30％，银色钛粉30～35％，光致发光材料15～20％，氟橡胶5～10％。但该光致发光材料无法达到稳定的幻彩效果，燃放时白光杂色较多。专利CN103030483A公开了一种亮绿色冷烟花药剂及其制备方法，药剂的组分及重量百分含量为：硼粉25～40％，镁铝合金粉5-～15％，钛粉6～12％，硝酸钡8～15％，52#氯化石蜡6～10％，硝化棉15～20％，高氯酸铵15～20％，药剂制备方法包括:燃料混合、燃料造粒、燃料药粒烘干和药剂混合等步骤。由该方法制备出的亮绿色冷烟花药剂因在燃料混合过程中难以达到完全的均匀混合，在燃放过程中幻彩效果并不理想。专利CN109913697A公开了一种多波长冷光烟花用金属合金粉体及其制备方法，该方法以金属锆作为主体，加入其它金属可燃剂制备成金属合金可燃剂，通过对粉体燃烧时辐射波段进行调整，实现了对冷光烟花“上色”的目的，但该方法操作过程复杂，不适宜工业生产，且该产品粒径不均，燃放效果不稳定。

众所周知，当今冷烟花药剂的主要成份是高氯酸铵、硫磺、硝化棉和低燃点金属粉末等。其燃放会产生氯化物和硫化物烟雾以及金属氧化物粉尘，会影响人体健康，也会对环境造成了一定的污染；而且，市场上缺乏金色冷烟花药剂的有效配方和制备方法，是冷烟花药剂制备薄弱的领域，也限制了冷烟花药剂的应用多样性。

在保证冷烟花优异的燃放效果的前提下，减轻其燃放对环境的污染和对人体的危害，有效控制冷烟花烟雾释放量，增强其光彩效果，是烟花产业发展道路上的热点问题和重点问题，也是整个烟花行业亟待解决的主要矛盾之一，这对冷烟花药剂的无烟无硫和发光性能提出了一定需求，也为烟花行业的发展指明了方向。因此，制备出一种合金型金色冷烟花药剂具有重大的社会意义、现实意义和经济意义。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种合金型金色冷烟花药剂及其制备方法，实现了金色冷烟花药剂的高效制备。所述合金型金色冷烟花药剂保留了现有冷烟花药剂燃放温度低，污染较小，使用安全的特点，同时增加了金色幻彩，满足了市场的需求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种合金型金色冷烟花药剂，其各组分与所占质量百分比如下：

一种合金型金色冷烟花药剂的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、按配方质量比称取改性合金型焰色剂、乙二醇二硝酸酯、钝化黑索金、过氧化环己酮、二甲基二苯脲、硬脂酸锌、硬脂酸丙二醇酯、二苯胺和三聚氰胺；

步骤二、将步骤一中的钝化黑索金加入到石油醚中，其中钝化黑索金与石油醚的质量比为1:(10～15)，以60～100rpm的速率对上述混合液进行搅拌，在搅拌状态下再加入乙二醇二硝酸酯以及二甲基二苯脲，搅拌30～60分钟后制得溶液A；

步骤三、将步骤一中的硬脂酸锌加入到乙二醇中，其中硬脂酸锌与乙二醇的质量比为1:(5～10)，以60～100rpm的速率对上述混合液进行搅拌，同时升高温度至60～70℃，在搅拌状态下分别加入硬脂酸丙二醇酯、二苯胺以及三聚氰胺，搅拌30～60分钟后制得溶液B；

步骤四、在不高于5℃的环境下，以60～100rpm的速率对无水乙醇进行搅拌，在搅拌过程中向无水乙醇中加入过氧化环己酮粉末，其中过氧化环己酮粉末与无水乙醇的质量比为1:(3～5)，超声分散70～110分钟，制得溶液C；

步骤五、将步骤二得到的溶液A加入到步骤三得到的溶液B中，以60～100rpm的速率对该混合液进行搅拌，在搅拌状态下加入改性合金型焰色剂，搅拌1～2小时后，在搅拌状态下加入溶液C，继续搅拌30～50分钟后，置于阴凉通风处干燥30～50分钟；然后进行揉捏，揉捏过程中可适量添加石油醚，揉捏至呈软硬适中的均匀胶团状物；

所述软硬适中的判断方法为：将胶团状物M挤压通过20目铜筛后，成连续细条状且相互之间不粘连；

步骤六、将步骤五所得软硬适中的均匀胶团状物用双螺杆造粒机进行造粒，在70～80℃的条件下干燥12～24小时后得到合金型金色冷烟花药剂粗品；

步骤七、将步骤六所得的合金型金色冷烟花药剂粗品进行轻压破碎后，过80目铜筛，去除颗粒太小的筛余物后，继而过60目铜筛，取60目铜筛的筛余物，即得颗粒均匀的金型金色冷烟花药剂。

所述改性合金型焰色剂的制备方法为：

步骤一、用钢刷刷去金属锭A表面的氧化层，将金属锭A置于超声波清洗仪中，利用无水乙醇进行清洗，清洗时长为10～15分钟，清洗完毕后，将金属锭A置于40℃的条件下真空干燥5～10分钟，随后对金属锭A进行准确称量；

步骤二、将步骤一得到的金属锭A、产光剂与助光剂置于真空感应炉坩埚底部，其中金属锭A与产光剂的质量比为1:(1～3)，金属锭A与助光剂的质量比为1:(1～3)，密封真空感应炉，开启真空泵，当真空度达到2.2×10^-2～2.6×10^-2Pa后，关闭抽真空口，升温，当温度到达1870～2110℃后，保温2～4小时，自然冷却至室温后得到合金锭B；

步骤三、在氩气气氛保护下，将步骤二得到的合金锭B使用金属切削铣床进行切割破碎，得到合金碎屑，将合金碎屑与无水乙醇加入到球磨机的球磨罐中，其中合金碎屑与无水乙醇的质量比为1:(0.2～0.5)，向球磨罐中通入氩气置换罐内空气，置换三次后密封球磨罐，启动球磨机，1～2小时后将粉末过300目铜筛，取透过铜筛的物质得到改性合金型焰色剂。

步骤一中金属锭A为锆锭或钛锭。

步骤一中金属锭A的纯度大于99.8％。

步骤二中产光剂的组分及含量为：

铁粉 55～75％

氧化铁 5～10％

四氧化三锰 15～35％

步骤二中助光剂的组分包括锡粉与铝粉，其中锡粉与铝粉的质量比为1:(1.5～3.5)。

有益效果

1、一种合金型金色冷烟花药剂，采用改性合金型焰色剂作为主要成分，安全可靠；而且成份不含氯元素和硫元素，并引入过氧化环己酮，保证燃烧充分，无有毒有害烟雾产生，可真正意义上实现无烟无硫冷烟花药剂的制备；

2、一种合金型金色冷烟花药剂的制备方法，工艺简单，步骤少，生产过程无三废排放，适合工厂的流水线操作，并适合大规模工业化生产，具有显著的经济效益与社会效益。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的内容作进一步描述。

实施例1

一种合金型金色冷烟花药剂，其各组分所占质量百分比如下：

将600g钝化黑索金加入到6kg石油醚中，以100rpm的速率对上述混合液进行搅拌，在搅拌状态下分别加入368g乙二醇二硝酸酯以及132g二甲基二苯脲，搅拌35分钟后制得溶液A；

将100g硬脂酸锌加入到860g乙二醇中，以100rpm的速率对上述混合液进行搅拌，同时升高温度至65℃，在搅拌状态下分别加入64g硬脂酸丙二醇酯、60g二苯胺以及16g三聚氰胺，搅拌35分钟后制得溶液B；

在5℃的环境下，以100rpm的速率对630g无水乙醇进行搅拌，在搅拌过程中向无水乙醇中加入180g过氧化环己酮粉末，超声分散70分钟，制得溶液C；

用钢刷刷去锆锭表面的氧化层，将锆锭置于超声波清洗仪中，利用无水乙醇进行清洗，清洗10分钟后，将锆锭置于40℃的条件下真空干燥10分钟，随后称取546g锆锭；将546g锆锭，990g产光剂与1194g助光剂置于真空感应炉坩埚底部，密封真空感应炉，开启真空泵，当真空度达到2.4×10^-2Pa后，关闭抽真空口，升温，当温度到达1925℃后，保温4小时，自然冷却至室温后得到2693g合金锭；在氩气气氛保护下，将2693g合金锭使用金属切削铣床进行切割破碎，得到2587g合金碎屑，将2587g合金碎屑与600g无水乙醇加入到球磨机的球磨罐中，向球磨罐中通入氩气置换罐内空气，置换三次后密封球磨罐，启动球磨机，2小时后将粉末过300目铜筛，得到2511g合金型焰色剂；

产光剂的组分及含量为：

铁粉 60％

氧化铁 10％

四氧化三锰 30％

助光剂的组分包括锡粉与铝粉，其中锡粉与铝粉的质量比为1:1.5；

将溶液A加入到溶液B中，以100rpm的速率对该混合液进行搅拌，在搅拌状态下加入2480g改性合金型焰色剂，搅拌1小时后，置于阴凉通风处干燥30分钟，然后进行揉捏，揉捏至呈软硬适中的均匀胶团状物；将所得软硬适中的均匀胶团状物用双螺杆造粒机进行造粒，在80℃的条件下干燥12小时后得到3885g合金型金色冷烟花药剂粗品；

将3885g合金型金色冷烟花药剂粗品进行轻压破碎后，过80目铜筛，去除颗粒太小的筛余物后，继而过60目铜筛，取60目铜筛的筛余物，即得3719g颗粒均匀的合金型金色冷烟花药剂，该型冷烟花药剂的燃点低至71℃，在燃放过程中的外部温度低于35℃，同时出现了明亮的金色幻彩，满足了市场的需求。

实施例2

一种合金型金色冷烟花药剂，其各组分所占质量百分比如下：

将1kg钝化黑索金加入到8kg石油醚中，以100rpm的速率对上述混合液进行搅拌，在搅拌状态下分别加入0.9kg乙二醇二硝酸酯以及0.25kg二甲基二苯脲，搅拌45分钟后制得溶液A；

将0.2kg硬脂酸锌加入到1.5kg乙二醇中，以100rpm的速率对上述混合液进行搅拌，同时升高温度至60℃，在搅拌状态下分别加入0.15kg硬脂酸丙二醇酯、0.15kg二苯胺以及0.05kg三聚氰胺，搅拌45分钟后制得溶液B；

在5℃的环境下，以100rpm的速率对1kg无水乙醇进行搅拌，在搅拌过程中向无水乙醇中加入0.3kg过氧化环己酮粉末，超声分散70分钟，制得溶液C；

用钢刷刷去钛锭表面的氧化层，将钛锭置于超声波清洗仪中，利用无水乙醇进行清洗，清洗10分钟后，将钛锭置于40℃的条件下真空干燥10分钟，随后称取1.76kg钛锭；将1.76kg钛锭，3.71kg产光剂与3.33kg助光剂置于真空感应炉坩埚底部，密封真空感应炉，开启真空泵，当真空度达到2.2×10^-2Pa后，关闭抽真空口，升温，当温度到达1990℃后，保温4小时，自然冷却至室温后得到8.6kg合金锭；在氩气气氛保护下，将8.6kg合金锭使用金属切削铣床进行切割破碎，得到7.9kg合金碎屑，将7.9kg合金碎屑与0.34kg无水乙醇加入到球磨机的球磨罐中，向球磨罐中通入氩气置换罐内空气，置换三次后密封球磨罐，启动球磨机，2小时后将粉末过300目铜筛，得到7.5kg合金型焰色剂；

产光剂的组分及含量为：

铁粉 65％

氧化铁 5％

四氧化三锰 30％

助光剂的组分包括锡粉与铝粉，其中锡粉与铝粉的质量比为1:2.5；

将溶液A加入到溶液B中，以100rpm的速率对该混合液进行搅拌，在搅拌状态下加入7kg改性合金型焰色剂，搅拌1小时后，置于阴凉通风处干燥30分钟，然后进行揉捏，揉捏至呈软硬适中的均匀胶团状物；将所得软硬适中的均匀胶团状物用双螺杆造粒机进行造粒，在80℃的条件下干燥12小时后得到9.6kg合金型金色冷烟花药剂粗品；

将9.6kg合金型金色冷烟花药剂粗品进行轻压破碎后，过80目铜筛，去除颗粒太小的筛余物后，继而过60目铜筛，取60目铜筛的筛余物，即得9.2kg颗粒均匀的合金型金色冷烟花药剂，该型冷烟花药剂的燃点低至68℃，在燃放过程中的外部温度低于34℃，同时出现了明亮的金色幻彩，满足了市场的需求。

实施例3

一种合金型金色冷烟花药剂，其各组分所占质量百分比如下：

将15kg钝化黑索金加入到250kg石油醚中，以80rpm的速率对上述混合液进行搅拌，在搅拌状态下分别加入10kg乙二醇二硝酸酯以及2kg二甲基二苯脲，搅拌50分钟后制得溶液A；

将2kg硬脂酸锌加入到10kg乙二醇中，以80rpm的速率对上述混合液进行搅拌，同时升高温度至65℃，在搅拌状态下分别加1kg硬脂酸丙二醇酯、1kg二苯胺以及0.5kg三聚氰胺，搅拌50分钟后制得溶液B；

在5℃的环境下，以100rpm的速率对17kg无水乙醇进行搅拌，在搅拌过程中向无水乙醇中加入5.5kg过氧化环己酮粉末，超声分散70分钟，制得溶液C；

用钢刷刷去锆锭表面的氧化层，将锆锭置于超声波清洗仪中，利用无水乙醇进行清洗，清洗10分钟后，将锆锭置于40℃的条件下真空干燥10分钟，随后称取11.45kg锆锭；将11.6kg锆锭，35.1kg产光剂与22.7kg助光剂置于真空感应炉坩埚底部，密封真空感应炉，6开启真空泵，当真空度达到2.6×10^-2Pa后，关闭抽真空口，升温，当温度到达2000℃后，保温4小时，自然冷却至室温后得到69.1kg合金锭；在氩气气氛保护下，将69.1kg合金锭使用金属切削铣床进行切割破碎，得到66.2kg合金碎屑，将66.2kg合金碎屑与19.9kg无水乙醇加入到球磨机的球磨罐中，向球磨罐中通入氩气置换罐内空气，置换三次后密封球磨罐，启动球磨机，2小时后将粉末过300目铜筛，得到65.1kg合金型焰色剂；

产光剂的组分及含量为：

铁粉 75％

氧化铁 10％

四氧化三锰 15％

助光剂的组分包括锡粉与铝粉，其中锡粉与铝粉的质量比为1:3.5；

将溶液A加入到溶液B中，以100rpm的速率对该混合液进行搅拌，在搅拌状态下加入63kg改性合金型焰色剂，搅拌1小时后，置于阴凉通风处干燥30分钟，然后进行揉捏，揉捏至呈软硬适中的均匀胶团状物；将所得软硬适中的均匀胶团状物用双螺杆造粒机进行造粒，在80℃的条件下干燥12小时后得到98.4kg合金型金色冷烟花药剂粗品；

将98.4kg合金型金色冷烟花药剂粗品进行轻压破碎后，过80目铜筛，去除颗粒太小的筛余物后，继而过60目铜筛，取60目铜筛的筛余物，即得96.2kg颗粒均匀的合金型金色冷烟花药剂，该型冷烟花药剂的燃点低至79℃，在燃放过程中的外部温度低于40℃，同时出现了明亮的金色幻彩，满足了市场的需求。

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 (7)

1.一种合金型金色冷烟花药剂，其特征在于：各组分与所占质量百分比如下：

所述改性合金型焰色剂的制备方法为：

步骤一、用钢刷刷去金属锭A表面的氧化层，将金属锭A置于超声波清洗仪中，利用无水乙醇进行清洗，清洗时长为10～15分钟，清洗完毕后，将金属锭A置于40℃的条件下真空干燥5～10分钟，随后对金属锭A进行准确称量；

步骤二、将步骤一得到的金属锭A、产光剂与助光剂置于真空感应炉坩埚底部，其中金属锭A与产光剂的质量比为1:(1～3)，金属锭A与助光剂的质量比为1:(1～3)，密封真空感应炉，开启真空泵，当真空度达到2.2×10^-2～2.6×10^-2Pa后，关闭抽真空口，升温，当温度到达1870～2110℃后，保温2～4小时，自然冷却至室温后得到合金锭B；

步骤三、在氩气气氛保护下，将步骤二得到的合金锭B使用金属切削铣床进行切割破碎，得到合金碎屑，将合金碎屑与无水乙醇加入到球磨机的球磨罐中，其中合金碎屑与无水乙醇的质量比为1:(0.2～0.5)，向球磨罐中通入氩气置换罐内空气，置换三次后密封球磨罐，启动球磨机，1～2小时后将粉末过300目铜筛，取透过铜筛的物质得到改性合金型焰色剂。

2.制备如权利要求1所述的合金型金色冷烟花药剂的方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、按配方质量比称取改性合金型焰色剂、乙二醇二硝酸酯、钝化黑索金、过氧化环己酮、二甲基二苯脲、硬脂酸锌、硬脂酸丙二醇酯、二苯胺和三聚氰胺；

步骤二、将步骤一中的钝化黑索金加入到石油醚中，其中钝化黑索金与石油醚的质量比为1:(10～15)，以60～100rpm的速率对上述混合液进行搅拌，在搅拌状态下再加入乙二醇二硝酸酯以及二甲基二苯脲，搅拌30～60分钟后制得溶液A；

步骤三、将步骤一中的硬脂酸锌加入到乙二醇中，其中硬脂酸锌与乙二醇的质量比为1:(5～10)，以60～100rpm的速率对上述混合液进行搅拌，同时升高温度至60～70℃，在搅拌状态下分别加入硬脂酸丙二醇酯、二苯胺以及三聚氰胺，搅拌30～60分钟后制得溶液B；

步骤四、在不高于5℃的环境下，以60～100rpm的速率对无水乙醇进行搅拌，在搅拌过程中向无水乙醇中加入过氧化环己酮粉末，其中过氧化环己酮粉末与无水乙醇的质量比为1:(3～5)，超声分散70～110分钟，制得溶液C；

步骤五、将步骤二得到的溶液A加入到步骤三得到的溶液B中，以60～100rpm的速率对该混合液进行搅拌，在搅拌状态下加入改性合金型焰色剂，搅拌1～2小时后，在搅拌状态下加入溶液C，继续搅拌30～50分钟后，置于阴凉通风处干燥30～50分钟；然后进行揉捏，揉捏过程中可适量添加石油醚，揉捏至呈软硬适中的均匀胶团状物；

步骤六、将步骤五所得软硬适中的均匀胶团状物用双螺杆造粒机进行造粒，在70～80℃的条件下干燥12～24小时后得到合金型金色冷烟花药剂粗品；

步骤七、将步骤六所得的合金型金色冷烟花药剂粗品进行轻压破碎后，过80目铜筛，去除颗粒太小的筛余物后，继而过60目铜筛，取60目铜筛的筛余物，即得颗粒均匀的金型金色冷烟花药剂。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述改性合金型焰色剂的制备方法为：

步骤一、用钢刷刷去金属锭A表面的氧化层，将金属锭A置于超声波清洗仪中，利用无水乙醇进行清洗，清洗时长为10～15分钟，清洗完毕后，将金属锭A置于40℃的条件下真空干燥5～10分钟，随后对金属锭A进行准确称量；

步骤二、将步骤一得到的金属锭A、产光剂与助光剂置于真空感应炉坩埚底部，其中金属锭A与产光剂的质量比为1:(1～3)，金属锭A与助光剂的质量比为1:(1～3)，密封真空感应炉，开启真空泵，当真空度达到2.2×10^-2～2.6×10^-2Pa后，关闭抽真空口，升温，当温度到达1870～2310℃后，保温2～4小时，自然冷却至室温后得到合金锭B；

步骤三、在氩气气氛保护下，将步骤二得到的合金锭B使用金属切削铣床进行切割破碎，得到合金碎屑，将合金碎屑与无水乙醇加入到球磨机的球磨罐中，其中合金碎屑与无水乙醇的质量比为1:(0.2～0.5)，向球磨罐中通入氩气置换罐内空气，置换三次后密封球磨罐，启动球磨机，1～2小时后将粉末过300目铜筛，取透过铜筛的物质得到改性合金型焰色剂。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤一中金属锭A为锆锭或钛锭。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤一中金属锭A的纯度大于99.8％。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤二中产光剂的组分及含量为：

铁粉 55～75％

氧化铁 5～10％

四氧化三锰 15～35％。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤二中助光剂的组分包括锡粉与铝粉，其中锡粉与铝粉的质量比为1:(1.5～3.5)。