CN111763129A - 一种无硫磺蓝光剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无硫磺蓝光剂，属于燃烧时发出蓝光的组合物，其组分以重量份数计为：氧化铜20‑30份、氯化石蜡30‑40份、聚氯乙烯糊树脂30‑40份、漆片5‑10份、聚氨酯树脂10‑15份，本发明还公开了一种无硫磺蓝光剂的制备方法，该蓝光剂没有添加硫磺，解决了环境污染问题，具有环保作用，与现有技术相比，还节约资源，降低了成本，获得巨大经济效益，且制备的蓝光剂蓝光颜色深及纯度高、亮度明显，在保存中防水、防潮性能增强。

Description

一种无硫磺蓝光剂及制备方法

技术领域

本发明属于燃烧时发出蓝光的组合物，具体涉及一种无硫磺蓝光剂及制备方法。

背景技术

花炮是利用烟火药，通过燃烧或爆炸发出声、光、色等效果，以供观赏的火工娱乐产品。现各大烟花制造厂家在制造蓝色光的烟花中均使用的蓝光剂配方中：由氧化铜、六氯代笨、硫磺、高氯酸钾、酚醛树脂组成。其中由氧化铜与六氯代苯，燃烧产生蓝色效果是好的。但是由于六氯代笨在燃烧之后有剧毒，并且六氯代笨是我国出口禁用产品，目前厂家使用的蓝光配方禁用了六氯代苯，但是加入了硫磺。但硫磺在燃烧后会产生大量的二氧化硫，二氧化硫是最常见、最简单、有刺激性的硫氧化物，当二氧化硫溶于水中，会形成亚硫酸。若把亚硫酸进一步在PM2.5存在的条件下氧化，便会迅速高效生成硫酸(酸雨的主要成分)，严重污染环境。

本发明人在蓝光剂的研究中发现添加聚氨酯树脂，使其防水和防潮性能增加，且能增强蓝光亮度，但是聚氨酯树脂不耐高温，在200℃以上会分解，使得聚合物的力学性能丧失殆尽，对蓝光剂应用于烟花制作使用中有影响，因此，亟待解决聚氨酯树酯在蓝光剂中不耐高温问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种无硫磺蓝光剂及制备方法，该蓝光剂没有添加硫磺，解决了环境污染问题，具有环保作用，与现有技术相比，还节约资源，降低了成本，获得巨大经济效益，且制备的蓝光剂蓝光颜色深及纯度高、亮度明显，在保存中防水、防潮性能增强。

为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种无硫磺蓝光剂，其组分以重量份数计为：氧化铜20-30份、氯化石蜡30-40份、聚氯乙烯糊树脂30-40份、漆片5-10份。

进一步地，所述蓝光剂组分中还包括聚氨酯树脂10-15份。

优选地，一种无硫磺蓝光剂，氧化铜20-25份、氯化石蜡35-40份、聚氯乙烯糊树脂30-35份、漆片5-8份、聚氨酯树脂10-12份。

优选地，一种无硫磺蓝光剂，氧化铜25份、氯化石蜡35份、聚氯乙烯糊树脂30份、漆片8份、聚氨酯树脂12份。

进一步地，所述氧化铜是含量为96％以上的轻质氧化铜，外观为无定形或结晶性粉末，平均粒度在200目以上。

进一步地，所述氯化石蜡外观为树脂状粉末，相对密度1.65(25/4℃)。

进一步地，所述聚氯乙烯糊树脂的平均粒度为120目以上；聚氨酯树脂的平均粒度为150目以上。

一种无硫磺蓝光剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将上述重量份数的氯化石蜡和聚氨酯树脂混合，再加入200-300mL甲苯溶液超声处理15-20min，得到混合物；

步骤2：将步骤1得到的混合物加热至60-70℃磁力搅拌直至氯化石蜡溶解，继续搅拌冷却至室温；

步骤3：将经步骤2处理的混合物过滤后，置于真空干燥箱中进行真空干燥得到微球树酯；

步骤4：将步骤3得到的微球树酯与上述重量份数的氧化铜、聚氯乙烯糊树脂、漆片混合得到无硫磺蓝光剂。

进一步地，所述真空干燥温度为40-50℃，干燥时间为5-8h。

进一步地，无硫蓝光剂的应用方法是：按重量百分比计：将25％无硫磺蓝光剂、70％高氯酸钾、5％树脂混合得到蓝光烟花火药、平均粒度为100目。

本发明的有益效果是：(1)本发明摈弃了传统蓝光剂添加硫磺的配方及工艺，硫磺在燃烧后会产生大量的二氧化硫，二氧化硫是最常见、最简单、有刺激性的硫氧化物，当二氧化硫溶于水中，会形成亚硫酸，若把亚硫酸进一步在PM2.5存在的条件下氧化，便会迅速高效生成硫酸(酸雨的主要成分)，严重污染环境，而本发明采用无硫磺蓝光剂配方，起到环保作用，解决了环境污染问题，与现有技术相比，还节约资源，降低了成本，获得巨大经济效益；

(2)蓝光剂中随着有机物中含氯量增加，发出的蓝光颜色加深但亮度会减弱，而若蓝光剂中活性金属粉的含量加大，蓝光亮度提高，但蓝色变浅，会呈现为白蓝色，本发明中氯含量明显高于金属粉的含量，以致蓝光亮度低，但本发明又加入了聚氨酯树脂，其在反应过程中产生大量热量，使反应升温而发强光，增加蓝光亮度，且加入聚氨酯树脂还使蓝光剂在保存期间防水、防潮性能增强；

(3)本发明在制备蓝光剂时，先将氯化石蜡和聚氨酯树脂混合制成微球树酯，是因聚氨酯树脂在200℃以上会分解，使得聚合物的力学性能丧失殆尽，对蓝光剂应用于烟花制作使用中有影响，采用氯化石蜡对聚氨酯树脂进行包覆形成稳定的微球树酯，在添加进烟花使用时可以进行高温缓冲，提高聚氨酯树脂的耐高温性能；

(4)本发明制备得到的蓝光剂还可用于制造烟花、彩色讯号弹等，使用无硫蓝剂燃烧时发出的蓝色火焰色彩亮丽、燃烧后的烟雾少，不含有毒物质，对环境无污染，且造价低廉。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。

本实施例使用的氧化铜是含量为96％以上的轻质氧化铜，外观为无定形或结晶性粉末，平均粒度在200目以上；氯化石蜡外观为树脂状粉末，相对密度1.65(25/4℃)；聚氯乙烯糊树脂的平均粒度为120目以上；聚氨酯树脂的平均粒度为150目以上。

实施例1：

一种无硫磺蓝光剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将35份氯化石蜡和12份聚氨酯树脂混合，再加入200mL甲苯溶液超声处理15min，得到混合物；

步骤2：将步骤1得到的混合物加热至60℃磁力搅拌直至氯化石蜡溶解，继续搅拌冷却至室温；

步骤3：将经步骤2处理的混合物过滤后，置于真空干燥箱中进行真空干燥得到微球树酯，真空干燥温度为40℃，干燥时间为8h；

步骤4：将步骤3得到的微球树酯与25份氧化铜、30份聚氯乙烯糊树脂、8份漆片混合得到无硫磺蓝光剂。

应用方法是：按重量百分比计：25％将无硫磺蓝光剂、70％高氯酸钾、5％树脂混合得到蓝光烟花火药、平均粒度为100目，再用酒精把蓝光烟花火药喷湿，喷湿到可以把蓝光烟花火药用手捏成颗粒，并且不粘手，再把喷湿的蓝光烟花火药经过16目不锈钢的筛子抹擦出来成型，再将16目的半成型烟花火药放入裹粉机内，中途继续添加蓝光烟花火药和适量酒精，制成直径2mm大小的蓝光烟花亮珠，晾干或者风干；晾干或者风干后将10g蓝光亮珠和50g喷花黑火药混合一起，再装入纸筒，点火发射，在地面燃烧产生蓝色火焰。

实施例2：

一种无硫磺蓝光剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将30份氯化石蜡和10份聚氨酯树脂混合，再加入300mL甲苯溶液超声处理20min，得到混合物；

步骤2：将步骤1得到的混合物加热至65℃磁力搅拌直至氯化石蜡溶解，继续搅拌冷却至室温；

步骤3：将经步骤2处理的混合物过滤后，置于真空干燥箱中进行真空干燥得到微球树酯，真空干燥温度为50℃，干燥时间为5h；

步骤4：将步骤3得到的微球树酯与20份氧化铜、40份聚氯乙烯糊树脂、10份漆片混合得到无硫磺蓝光剂。

应用方法是：按重量百分比计：25％将无硫磺蓝光剂、70％高氯酸钾、5％树脂混合得到蓝光烟花火药、平均粒度为100目，再用酒精把蓝光烟花火药喷湿，喷湿到可以把蓝光烟花火药用手捏成颗粒，并且不粘手，再把喷湿的蓝光烟花火药经过10目不锈钢的筛子抹擦出来成型，再将10目的半成型烟花火药放入裹粉机内，中途继续添加蓝光烟花火药和适量酒精，制成直径4.5mm-5mm大小的蓝光烟花亮珠，然后再用酒精裹上一层烟花点火黑火药，晾干或者风干；晾干或者风干的蓝光亮珠10g装入直径30mm纸筒，再加入2.5g开包药，用黄泥封闭纸筒；再装入发射筒，点火发射，在空中燃烧产生蓝色火焰。

实施例3：

一种无硫磺蓝光剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将40份氯化石蜡和15份聚氨酯树脂混合，再加入250mL甲苯溶液超声处理18min，得到混合物；

步骤2：将步骤1得到的混合物加热至70℃磁力搅拌直至氯化石蜡溶解，继续搅拌冷却至室温；

步骤3：将经步骤2处理的混合物过滤后，置于真空干燥箱中进行真空干燥得到微球树酯，真空干燥温度为46℃，干燥时间为7h；

步骤4：将步骤3得到的微球树酯与30份氧化铜、35份聚氯乙烯糊树脂、5份漆片混合得到无硫磺蓝光剂。

应用方法是：按重量百分比计：25％将无硫磺蓝光剂、70％高氯酸钾、5％树脂混合得到蓝光烟花火药、平均粒度为100目，再用酒精把蓝光烟花火药喷湿，喷湿到可以把蓝光烟花火药用手捏成颗粒，并且不粘手，直接用铜磨具压缩成7mmx7mm的蓝光烟花药柱，将药柱裹一层黑火药，装入发射筒，点火发射，在空中燃烧产生蓝色火焰。

对比例1：

一种无硫磺蓝光剂的制备方法，包括以下步骤：

将40份氯化石蜡、15份聚氨酯树脂、30份氧化铜、35份聚氯乙烯糊树脂、5份漆片混合得到无硫磺蓝光剂。

应用方法与实施例相同。

对比例2：

将40份氯化石蜡、30份氧化铜、40份聚氯乙烯糊树脂、10份漆片混合得到无硫磺蓝光剂。

应用方法与实施例相同。

对比例3：

一种蓝光剂，由氧化铜15-20％与硫磺16-20％、铝镁合金2％、高氯酸钾45-52％、氯化石蜡5-20％混合组成。

将上述实施例和对比例制备的蓝光剂应用于烟花制作中进行测试，测试结果如表1。

表1

	颜色	亮度	保存时间一年以上
				实施例1	纯蓝色	明亮	防潮、干燥，继续使用效果不变
实施例2	亮蓝色	较亮	防潮、干燥，继续使用效果不变
				实施例3	深蓝色	较强	防潮、干燥，继续使用效果不变
对比例1	浅蓝色	微弱	保持干燥，继续使用效果变差
				对比例2	白蓝色	暗淡	保持干燥，继续使用效果变差
对比例2	纯蓝色	较弱	微微受潮，继续使用效果变差

将上述实施例和对比例3的蓝光剂配方进行成本比较，以湖南省和江西地区制造花炮年需蓝光剂1500吨计，比较结果如表2所示。

表2

从上述表1和表2看出，本发明制备的蓝光剂应用于烟花中，燃烧时发出的蓝色火焰色彩亮丽、燃烧后的烟雾少，不含有毒物质，对环境无污染，环保，且加入聚氨酯树脂后，烟花蓝光亮度明显增强，且在保存期间一直保持防潮、干燥，继续使用效果不变，本发明的蓝光剂配方与现有相比，还节约了资源，降低了成本，获得了巨大的经济利益，在商业上取得很大的成功。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员理解和使用本发明。熟悉本领域的技术人员可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无硫磺蓝光剂，其特征在于，其组分以重量份数计为：氧化铜20-30份、氯化石蜡30-40份、聚氯乙烯糊树脂30-40份、漆片5-10份。

2.根据权利要求1所述的一种无硫磺蓝光剂，其特征在于，所述蓝光剂组分中还包括聚氨酯树脂10-15份。

3.根据权利要求2所述的一种无硫磺蓝光剂，其特征在于，其组分以重量份数计为：氧化铜20-25份、氯化石蜡35-40份、聚氯乙烯糊树脂30-35份、漆片5-8份、聚氨酯树脂10-12份。

4.根据权利要求2所述的一种无硫磺蓝光剂，其特征在于，其组分以重量份数计为：氧化铜25份、氯化石蜡35份、聚氯乙烯糊树脂30份、漆片8份、聚氨酯树脂12份。

5.根据权利要求1所述的一种无硫磺蓝光剂，其特征在于，所述氧化铜是含量为96％以上的轻质氧化铜，外观为无定形或结晶性粉末，平均粒度在200目以上。

6.根据权利要求1所述的一种无硫磺蓝光剂，其特征在于，所述氯化石蜡外观为树脂状粉末，相对密度1.65。

7.根据权利要求1所述的一种无硫磺蓝光剂，其特征在于，所述聚氯乙烯糊树脂的平均粒度为120目以上；聚氨酯树脂的平均粒度为150目以上。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种无硫磺蓝光剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将上述重量份数的氯化石蜡和聚氨酯树脂混合，再加入200-300mL甲苯溶液超声处理15-20min，得到混合物；

步骤2：将步骤1得到的混合物加热至60-70℃磁力搅拌直至氯化石蜡溶解，继续搅拌冷却至室温；

步骤3：将经步骤2处理的混合物过滤后，置于真空干燥箱中进行真空干燥得到微球树酯；

步骤4：将步骤3得到的微球树酯与上述重量份数的氧化铜、聚氯乙烯糊树脂、漆片混合得到无硫磺蓝光剂。

9.根据权利要求8所述的一种无硫磺蓝光剂的制备方法，其特征在于，所述真空干燥温度为40-50℃，干燥时间为5-8h。