CN111620757A - 一种含有醇的民用烟花 - Google Patents
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Abstract
一种含有醇的民用烟花，其组分及含量为：高氯酸铵20％，硝化纤维45％，平均含氮量11.8％，醇类化合物5％，100目钛粉20％，100目氧化铜粉5％，氟橡胶5％，所有百分数均为质量百分比。与现有技术相比，本发明提出一种含有醇的民用烟花，即不用完全烘干，甚至不烘干的硝化棉酒棉替代不含醇的硝化棉，来制作烟花产品，这一工艺彻底避免了烘干过程带来的开支和消耗的时间，降低了烟花生产的成本。
Description
技术领域
本发明涉及烟花爆竹技术领域，特别涉及一种含有醇的民用烟花。
背景技术
近年来，在燃放时不产生烟或产生少量烟的环保烟花渐渐兴起，环保烟花不产生烟或少产生烟的主要原理是用硝化纤维(亦称硝化棉)取代了传统烟花中的黑火药。
硝化纤维分子中的硝酸根(-ONO2)是带有阴电性的原子团，它们相互间以静电斥力相推，使分子链上的硝酸根处于紧张的状态，以致即使在低温的情况下，原子团的微弱振动也能引起处于紧张状态的酸根破裂，脱离硝化纤维分子，以游离酸根的形式存在于硝化纤维中。游离酸根会进一步破坏硝化纤维的化学安定性，因为游离酸根是使硝酸根脱离硝化纤维分子的催化剂。由于生产硝化纤维的过程中会用到硝酸和硫酸，所以硝化纤维成品会有少量残留的硝酸和硫酸，这些残酸和游离硝酸根一样，都会破坏硝化纤维的化学安定性。同时，硝酸根脱离硝化纤维分子的反应是放热反应，如果热量得不到及时释放，堆积在硝化纤维中，则会引起硝化纤维温度的过度升高，若温度超过硝化纤维的燃点，硝化纤维则会自燃，甚至爆炸。
实际操作中，在硝化纤维中加入一定量的醇，醇可以中和火药中所含的残酸，并能吸收氮的氧化物，包括游离硝酸根，从而可以大大降低硝酸根脱离硝化纤维分子的速度，提高硝化纤维的化学安定性。又由于有些醇的沸点较低，如甲醇64.7摄氏度，乙醇78摄氏度等，如果含有醇的硝化纤维分解放热，温度升高，到达醇类沸点时，醇类会沸腾汽化，吸收大量潜热，所以有醇类存在，硝化纤维温度不会超过醇的沸点，因为硝化纤维的燃点在190摄氏度左右，故醇的存在保障了硝化纤维不会自燃。
在运输和储存硝化纤维时，增加安全性的措施之一是加入一定量的醇，制作成硝化棉酒棉，装入密封的容器或袋子里，通常是加入25％以上质量比的乙醇。但是无烟烟花的生产商在制作烟花产品时，必须先将硝化棉酒棉烘干，即去除硝化棉酒棉里的醇，再用干燥的硝化纤维制作烟花。烘干的过程既耗费时间，又提高了成本，而且烘干操作复杂，体现于专门有人设计如专利号为CN102504029B的硝化棉脱水的装置来降低烘干成本、缩减烘干时间。
因此，急需一种新的烟花产品，即不用完全烘干，甚至不烘干的硝化棉酒棉替代不含醇的硝化棉，来制作烟花产品。
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含有醇的民用烟花。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种含有醇的民用烟花，其组分及含量为：
高氯酸铵20％，
硝化纤维45％，平均含氮量11.8％；
醇类化合物5％，
100目钛粉20％，
100目氧化铜粉5％，
氟橡胶5％，
所有百分数均为质量百分比。优选为，所述醇类化合物包括乙醇CH3CH2OH、甲醇CH3OH、正丙醇CH3CH2 CH2OH、异丙醇(CH3)2CHOH、丁醇CH3(CH2)3OH。
与现有技术相比，本发明含有醇的民用烟花的有益效果：提出了一种含有醇的民用烟花，即不用完全烘干，甚至不烘干的硝化棉酒棉替代不含醇的硝化棉，来制作烟花产品，这一工艺彻底避免了烘干过程带来的开支和消耗的时间，降低了烟花生产的成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明公开的一种含有醇的民用烟花为以下几种物质按一定比例充分混合形成的产物，具体包括：高氯酸铵20％，硝化纤维45％，平均含氮量11.8％，醇类化合物5％；，100目钛粉20％，100目氧化铜粉5％，氟橡胶5％，所有百分数均为质量百分比。
其中的醇类化合物，是有机化合物的一大类，是羟基与一个脂肪族烃基相连而成的化合物。用作硝化棉湿润剂的醇通常为乙醇(CH3CH2OH)，但也可以用甲醇(CH3OH)、正丙醇(CH3CH2 CH2OH)、异丙醇((CH3)2CHOH)、丁醇(CH3(CH2)3OH)等其它醇类化合物。本发明中的醇为高浓度的醇，即浓度在80％至100％之间，一般为95％左右。具体的，x％浓度的醇指的是100ml的x％酒精溶液中含有xml的酒精和(100-x)ml的其它溶剂，这里的其它溶剂一般为水。本发明对所用醇类的纯度不做限制，即工业级、农业级、食品级(医药级)、试剂纯(化学纯)、分析纯(色谱纯)均可以使用。
在实际运输和储存硝化纤维时，为了达到一定的安全性能，防止硝化棉在运输途中自燃、爆炸，通常向硝化棉中加入一定量的醇或水，将其制作成硝化棉酒棉或硝化棉水棉。但当实际制作烟花时，硝化棉水棉(即用水来做硝化棉湿润剂，提高运输、储存安全的硝化棉)则必须经过完全脱水，才能用于烟花产品，否则会出现烟花产品点不燃的情况，所以用硝化棉水棉做原材料的烟花产品生产成本会比用硝化棉酒棉高。
但是，在烟花产品里使用干燥的硝化棉也具有一定的安全隐患，相比之下，采用未经完全脱醇的硝化棉酒棉用于烟花产品里，安全性更高。本发明公开的配方为加入醇后可以安全运输和储存的硝化棉酒棉，可以不经烘干，或者只经过部分烘干，比不含醇的干燥硝化棉，来制作烟花产品安全性能更高。
本发明中的民用烟花可采用未经完全脱醇的硝化棉酒棉的原理是：燃烧是快速的氧化还原反应，其中的反应物是氧化剂和还原剂，例如在烟花中，高氯酸铵是氧化剂，硝化棉是还原剂，它们发生化学反应后，得到水蒸气、二氧化碳、氧气和氮气等反应产物。
除了需要氧化剂和还原剂以外，氧化还原反应刚开始还需要有足够的活化能，化学反应的发生并不是氧化剂和还原剂接触到一起就会发生，而是需要克服一个能量障碍，外界为克服此能量障碍提供的能量即活化能。烟花中引线燃烧产生的火星、静电起火器产生的电弧都可以为烟花中氧化剂和还原剂的点燃提供活化能。同时，燃烧瞬间释放出大量的热，使反应物和反应产物的温度升高，当这些物质的温度超过一个阙值后就不再需要外界提供的活化能，可以持续燃烧，不需要引线或静电起火器一直存在，直至氧化剂或还原剂消耗殆尽为止。
酒精和硝化棉同理，均可作为还原剂，可以和氧化剂反应产生水蒸气、二氧化碳等。所以被酒精浸润了的硝化棉仍然可以被点燃，即硝化棉酒棉可以代替干燥的硝化棉用于民用烟花配方中。由于酒精的物理特征和水相似，都是透明液体，所以人们可能误以为被酒精浸润了的硝化棉也和被水浸润了的硝化棉一样不能被点燃，这是一种错误的认识，真正导致含水硝化棉点燃失败的原因是：水不是还原剂，它已经被完全氧化了，即不能继续和氧化剂发生反应。水打湿硝化棉后会包裹住硝化棉分子，阻断硝化棉分子和氧化剂的接触，二者没有接触到一起，故不会发生反应，而酒精本身就可以和氧化剂反应，所以不能起到阻断燃烧的作用，故其和硝化纤维混合后，不会导致硝化纤维无法被火星、火焰、静电、雷管或者底火点燃的情况。
根据中国安全法规规定，能够运输和储存硝化棉酒棉的酒精含量在质量比在25％或者25％以上。但是烟花产品里硝化棉酒棉的酒精含量不可过高，需要控制在20％以内，正常的生产程序中会有硝化棉酒棉暴露在空气中的步骤，由于醇类具有挥发性，一般这个步骤持续的时间足以让硝化棉酒棉的酒精含量降低至10％左右，而且，烟花成品中的醇类也会持续挥发，故硝化棉酒棉不需要额外的烘干。但如果醇的含量起始值大于25％，则需要去除一部分醇，可通过将硝化棉酒棉放在阴凉通风处即可快速去除酒精，或者通过高温、搅拌烘干至醇挥发至一定含量以下。
具体说明含有醇类的民用烟花应用于冷光烟火的配方和制备工艺：
所用配方为：高氯酸铵20％，硝化纤维45％(平均含氮量11.8％)，乙醇5％，100目钛粉20％，100目氧化铜粉5％，氟橡胶5％，以上均为质量百分比。总装药量可根据需求决定，根据燃放筒的开口大小不同，20克总装药量可以燃放20到40秒左右。
制备工艺包括如下步骤：
(1)混合：将硝化纤维45％，平均含氮量11.8％，醇类化合物5％，100目钛粉20％，100目氧化铜粉5％，氟橡胶5％混合均匀；
(2)过筛：将颗粒大小在100目以上的颗粒去除；
(3)装药：将已经混合均匀的药剂装入烟花产品的空筒中，夯实至压强为1兆帕，保证药剂体内没有空隙；
(4)封装：用泥土或固引剂封牢烟花筒装药端的开口，再在喷射端的开口处插入引线。
本发明提供一种含有醇的民用烟花，与现有技术相比，本发明公开的配方为加入醇后可以安全运输和储存的硝化棉酒棉，可以不经烘干，或者只经过部分烘干，比不含醇的干燥硝化棉，来制作烟花产品安全性能更高，这一工艺彻底避免了烘干过程带来的开支和消耗的时间，降低了烟花生产的成本。
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 (2)
1.一种含有醇的民用烟花，其特征在于，其组分及含量为：
高氯酸铵20％，
硝化纤维45％，平均含氮量11.8％，
醇类化合物5％，
100目钛粉20％，
100目氧化铜粉5％，
氟橡胶5％，
所有百分数均为质量百分比。
2.根据权利要求1所述的含有醇的民用烟花，其特征在于，所述醇类化合物包括乙醇CH3CH2OH、甲醇CH3OH、正丙醇CH3CH2 CH2OH、异丙醇(CH3)2CHOH、丁醇CH3(CH2)3OH。
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