CN111592434A - 一种替代传统烟花火药的含能物质 - Google Patents

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周昭坤
王巧传普
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    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B25/00—Compositions containing a nitrated organic compound
    • C06B25/02—Compositions containing a nitrated organic compound the nitrated compound being starch or sugar

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Abstract

一种替代传统烟花火药的含能物质，含能物质由氮、碳、氢、氧组成，含能物质是由不同酯化程度的失水d‑葡萄糖构成的大分子链的高分子物质，其中各个葡萄糖残基是由1、4位的羟基失水而结合起来的，没有酯化的失水d‑葡萄糖大分子链里的每一个葡萄糖基环上有三个羟基，每一个羟基都能和硝酸单独发生酯化反应，含能化合物由四种基环混合组成，故含能化合物含氮量取决于四种残基的混合比例。与现有技术相比，该替代传统烟花火药的含能物质的分解产物是无毒无害的二氧化碳、水蒸气和氮气等气体，且不会产生固体污染物，燃放时无烟、无毒、无刺激性气味、无残渣、无可吸入颗粒物，对人体无害、不污染环境。

Description

一种替代传统烟花火药的含能物质
技术领域
本发明涉及烟花爆竹技术领域，特别涉及一种替代传统烟花火药的含能物质。
背景技术
传统烟花爆竹里用到的含能物质是黑火药，其成分是氧化物，如硝酸钾、氯酸钾、高氯酸钾，还原物为金属粉末、木炭等，催化剂为硫磺。黑火药燃烧或爆炸后会生成硫化钾、高氯酸盐和一氧化碳等给空气造成污染的气体和固体颗粒，并且这些产物具有生物毒性和刺激性。同时，在烟花观赏方面，空气中弥漫的烟雾也将会遮挡烟花光彩，使烟花的燃放效果大打折扣。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题提供一种性能更加优良的替代传统烟花火药的含能物质。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种替代传统烟花火药的含能物质，含能物质由氮、碳、氢、氧组成，所述含能物质是由不同酯化程度的失水d-葡萄糖构成的大分子链的高分子物质，其中各个葡萄糖残基是由1、4位的羟基失水而结合起来的，没有酯化的所述失水d-葡萄糖大分子链里的每一个葡萄糖基环上有三个羟基，每一个羟基都能和硝酸单独发生酯化反应，所述含能化合物由四种基环混合组成，故所述含能化合物含氮量取决于四种残基的混合比例，所述残基包括没有酯化的失水双d-葡萄糖残基、一个羟基酯化的双葡萄糖残基、两个羟基酯化的双葡萄糖残基和三个羟基全部酯化的双葡萄糖残基。
优选为，所述没有酯化的失水双d-葡萄糖残基分子式是(C6H10O5)2，基环含氮量为0％，结构式如下：
Figure BDA0002511089400000021
优选为，若一个羟基酯化，所述双葡萄糖残基分子式变为(C6H9(NO2)O5)2，基环含氮量为6.76％，结构式如下：
Figure BDA0002511089400000022
优选为，若两个羟基酯化，所述双葡萄糖残基分子式变为(C6H8(NO2)2O5)2，基环含氮量为11.1％，结构式如下：
Figure BDA0002511089400000023
优选为，若三个羟基全部酯化，所述双葡萄糖残基分子式变为(C6H7(NO2)3O5)2，基环含氮量为14.14％，结构式如下：
Figure BDA0002511089400000024
优选为，所述环保火药的有效含氮量在10.0％-14.0％之间。
与现有技术相比，本发明替代传统烟花火药的含能物质的有益效果：由于本发明替代传统烟花火药的含能物质的主要成分是氮、碳、氢、氧，故其分解产物是无毒无害的二氧化碳、水蒸气和氮气等气体，且不会产生固体污染物，燃放时无烟、无毒、无刺激性气味、无残渣、无可吸入颗粒物，对人体无害、不污染环境。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步详细描述。
一种替代传统烟花火药的含能物质，含能物质由氮、碳、氢、氧组成，含能物质是由不同酯化程度的失水d-葡萄糖构成的大分子链的高分子物质，其中各个葡萄糖残基是由1、4位的羟基失水而结合起来的，没有酯化的失水d-葡萄糖大分子链里的每一个葡萄糖基环上有三个羟基，每一个羟基都能和硝酸单独发生酯化反应，含能化合物由四种基环混合组成，故含能化合物含氮量取决于四种残基的混合比例，残基包括没有酯化的失水双d-葡萄糖残基、一个羟基酯化的双葡萄糖残基、两个羟基酯化的双葡萄糖残基和三个羟基全部酯化的双葡萄糖残基。
没有酯化的失水双d-葡萄糖残基分子式是(C6H10O5)2，基环含氮量为0％，结构式如下：
Figure BDA0002511089400000031
若一个羟基酯化，双葡萄糖残基分子式变为(C6H9(NO2)O5)2，基环含氮量为6.76％，结构式如下：
Figure BDA0002511089400000032
若两个羟基酯化，双葡萄糖残基分子式变为(C6H8(NO2)2O5)2，基环含氮量为11.1％，结构式如下：
Figure BDA0002511089400000041
若三个羟基全部酯化，双葡萄糖残基分子式变为(C6H7(NO2)3O5)2，基环含氮量为14.14％，结构式如下：
Figure BDA0002511089400000042
由于本含能化合物由四种基环混合组成，故含能化合物含氮量取决于四种残基的混合比例，理论上含氮量可以在0％-14.14％之间，具体的，本发明环保火药的有效含氮量在10.0％-14.0％之间。
本发明提供一种替代传统烟花火药的含能物质，与现有技术相比，该替代传统烟花火药的含能物质由于其主要成分是氮、碳、氢、氧，故其分解产物是无毒无害的二氧化碳、水蒸气和氮气等气体，且不会产生固体污染物，燃放时无烟、无毒、无刺激性气味、无残渣、无可吸入颗粒物，对人体无害、不污染环境。
最后应说明的是：以上实施例仅说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种替代传统烟花火药的含能物质，含能物质由氮、碳、氢、氧组成，其特征在于，所述含能物质是由不同酯化程度的失水d-葡萄糖构成的大分子链的高分子物质，其中各个葡萄糖残基是由1、4位的羟基失水而结合起来的，没有酯化的所述失水d-葡萄糖大分子链里的每一个葡萄糖基环上有三个羟基，每一个羟基都能和硝酸单独发生酯化反应，所述含能化合物由四种基环混合组成，故所述含能化合物含氮量取决于四种残基的混合比例，所述残基包括没有酯化的失水双d-葡萄糖残基、一个羟基酯化的双葡萄糖残基、两个羟基酯化的双葡萄糖残基和三个羟基全部酯化的双葡萄糖残基。
2.根据权利要求1所述的替代传统烟花火药的含能物质，其特征在于，所述没有酯化的失水双d-葡萄糖残基分子式是(C6H10O5)2，基环含氮量为0％，结构式如下：
Figure FDA0002511089390000011
3.根据权利要求1所述的替代传统烟花火药的含能物质，其特征在于，若一个羟基酯化，所述双葡萄糖残基分子式变为(C6H9(NO2)O5)2，基环含氮量为6.76％，结构式如下：
Figure FDA0002511089390000012
4.根据权利要求1所述的替代传统烟花火药的含能物质，其特征在于，若两个羟基酯化，所述双葡萄糖残基分子式变为(C6H8(NO2)2O5)2，基环含氮量为11.1％，结构式如下：
Figure FDA0002511089390000021
5.根据权利要求1所述的替代传统烟花火药的含能物质，其特征在于，若三个羟基全部酯化，所述双葡萄糖残基分子式变为(C6H7(NO2)3O5)2，基环含氮量为14.14％，结构式如下：
Figure FDA0002511089390000022
6.根据权利要求1所述的替代传统烟花火药的含能物质，其特征在于，所述环保火药的有效含氮量在10.0％-14.0％之间。
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