CN111875457B - 一种烟花爆竹用颜色药剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种烟花爆竹用颜色药剂及其制备方法，所述烟花爆竹用颜色药剂不含有金属粉，其中可燃剂由偶氮四唑二胍和5‑氨基四唑硝酸盐组成。本发明实施例提供的烟花爆竹用颜色药剂，通过将偶氮四唑二胍和5‑氨基四唑硝酸盐复合，代替现有技术使用的金属粉，不仅合理降低了烟花爆竹的爆炸威力提高安全性，而且偶氮四唑二胍和5‑氨基四唑硝酸盐燃烧后产生的主要为气体，减少了固体残渣的产生，提高了环保性，更重要的是，用偶氮四唑二胍和5‑氨基四唑硝酸盐复合代替金属粉，可以将药剂整体的燃烧热控制在特定范围内，从而提高药剂燃烧后的色纯度，改善观赏效果。

Description

一种烟花爆竹用颜色药剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及烟花爆竹生产加工技术领域，尤其涉及一种烟花爆竹用颜色药剂及其制备方法。
背景技术
烟花爆竹，以烟火药为主要原料制成，引燃后通过燃烧或爆炸，产生光、声、色、型、烟雾等效果，现已成为世界各国人民祈福、节日喜庆和庆典活动等不可或缺的观赏娱乐佳品。
为了使礼花弹、组合烟花等品种燃放时有较好的观赏效果，烟花开爆药常常选用镁铝合金粉作为可燃剂，这类药剂机械感度均较高，开爆瞬间威力大，危险性较高；而且镁铝合金粉燃烧会产生固体残渣，增加大气PM2.5、PM10的值，对空气质量有极大的负面影响。
近年来，随着人们对环保要求的越来越高，以及出于安全保障的考虑，要求降低烟花爆竹的爆炸威力，因此禁止在烟花爆竹中使用镁铝合金等金属粉。然而若无金属粉，不但爆炸威力会大幅下降，而且烟火的色纯度也会受到影响，大大降低了观赏效果。
发明内容
本发明实施例提供一种烟花爆竹用颜色药剂及其制备方法，用以解决现有技术中使用金属粉带来的环境污染以及危险性高的缺陷，实现安全环保且不影响观赏效果。
本发明实施例提供一种烟花爆竹用颜色药剂，不含有金属粉，其中可燃剂由偶氮四唑二胍和5-氨基四唑硝酸盐组成。
其中，偶氮四唑二胍分子式为C4H12N16，结构式如下：
Figure 390164DEST_PATH_IMAGE002
其较优合成工艺如下：0.10mol 5-AT加入200mL浓度为1.5mol/L的NaOH溶液中，加入0.10mol KMnO4，在80℃下反应60min。氧化形成偶氮键，得到中间体偶氮四唑的钠盐(SAZ)；50℃条件下由中间体SAZ与硝酸胍（或盐酸胍）经过交换反应（n（硝酸胍）/n（SAZ）＝2.5），制得偶氮四唑二胍GZT。
5-氨基四唑硝酸盐分子式为CH4N6O3，结构式如下：
Figure 510566DEST_PATH_IMAGE003
其可由5-氨基四唑一水化合物常温下与硝酸反应制得。较优合成工艺如下：20℃下，将5g 5-氨基四唑一水化合物溶于15mL水中，缓慢加入15mL浓硝酸（质量分数为65%），边搅拌边反应15min。室温下自然冷却，逐渐析出晶体，抽滤，冰水洗涤，50℃干燥，产率为92.6%。
根据本发明具体实施例的烟花爆竹用颜色药剂，所述偶氮四唑二胍与所述5-氨基四唑硝酸盐的质量比为（10-35）:（5-30）。
根据本发明具体实施例的烟花爆竹用颜色药剂，以重量份计，所述颜色药剂包括以下组分：高氯酸钾30-60份、显色组分20-30份、偶氮四唑二胍10-35份、5-氨基四唑硝酸盐5-30份、氯化橡胶5-15份和粘结剂5-15份。
其中，粘结剂为酚醛树脂、松香、虫胶、聚乙烯醇、氟橡胶或石蜡，进一步优选为酚醛树脂。
所述显色组分即为发色剂，一般为金属盐类。具体地，可用草酸钠、氟化钠、冰晶石或硅氟酸钠等作为黄光发色剂；可用硝酸锶、碳酸锶、草酸锶等作为红光发色剂；绿光可用氯酸钡或硝酸钡；蓝光可用氧化铜、碳酸铜或孔雀石等等。
根据本发明的优选实施例，所述烟花爆竹用颜色药剂，以重量份计，包括以下组分：高氯酸钾45-60份、显色组分20-25份、偶氮四唑二胍25-35份、5-氨基四唑硝酸盐5-30份、氯化橡胶5-10份和酚醛树脂5-15份。
进一步优选地，所述烟花爆竹用颜色药剂，由以下重量份的组分组成：高氯酸钾45-60份、显色组分20-25份、偶氮四唑二胍25-35份、5-氨基四唑硝酸盐5-30份、氯化橡胶5-10份和酚醛树脂5-15份。
在本发明一个优选实施方式中，所述烟花爆竹用颜色药剂，由以下重量份的组分组成：高氯酸钾50-55份、碳酸锶20-25份、偶氮四唑二胍30-35份、5-氨基四唑硝酸盐20-30份、氯化橡胶5-10份和酚醛树脂5-10份。
在本发明另一个优选实施方式中，所述烟花爆竹用颜色药剂，由以下重量份的组分组成：高氯酸钾45-50份、氧化铜20-25份、偶氮四唑二胍25-30份、5-氨基四唑硝酸盐5-20份、氯化橡胶5-10份和酚醛树脂5-15份。
本发明实施例还提供上述烟花爆竹用颜色药剂的制备方法，包括：将各组分过筛混合，造粒，干燥。
根据本发明的优选实施例，先将各组分干燥至含水量小于0.1%后再进行所述过筛混合。
根据本发明的优选实施例，所述过筛混合时过筛目数为60~80目，过筛次数为3~5次；所述造粒为边喷无水乙醇边造粒。
本发明实施例提供的烟花爆竹用颜色药剂，通过将偶氮四唑二胍和5-氨基四唑硝酸盐复合，代替现有技术使用的金属粉，不仅合理降低了烟花爆竹的爆炸威力提高安全性，而且偶氮四唑二胍和5-氨基四唑硝酸盐燃烧后产生的主要为气体，减少了固体残渣的产生，提高了环保性，更重要的是，用偶氮四唑二胍和5-氨基四唑硝酸盐复合代替金属粉，可以将药剂整体的燃烧热控制在特定范围内，从而提高药剂燃烧后的色纯度，改善观赏效果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中各试剂原料均可市售购得。
实施例1
本实施例提供一种烟花爆竹用颜色药剂，其由以下组分组成：高氯酸钾52份、碳酸锶25份、偶氮四唑二胍33份、5-氨基四唑硝酸盐21份、氯化橡胶5份和酚醛树脂5份。
本实施例还提供上述烟花爆竹用颜色药剂的制备方法，步骤如下：
先将各组分干燥至含水量小于1%，并充分研磨至过60目筛；
然后按用量比称取各组分，用60目筛过筛混合均匀，为保证药剂均匀，过筛混合三次；
将混合后的物料边喷无水乙醇边造粒，最后于50℃下干燥。
实施例2
本实施例提供一种烟花爆竹用颜色药剂，其由以下组分组成：高氯酸钾46份、氧化铜20份、偶氮四唑二胍29份、5-氨基四唑硝酸盐15份、氯化橡胶5份和酚醛树脂5份。
本实施例还提供上述烟花爆竹用颜色药剂的制备方法，步骤如下：
先将各组分干燥至含水量小于1%，并充分研磨至过60目筛；
然后按用量比称取各组分，用60目筛过筛混合均匀，为保证药剂均匀，过筛混合三次；
将混合后的物料边喷无水乙醇边造粒，最后于50℃下干燥。
对比例1
本对比例提供一种烟花爆竹用颜色药剂，其由以下组分组成：高氯酸钾52份、碳酸锶25份、镁铝合金粉44份、氯化橡胶5份和酚醛树脂5份。
对比例2
本对比例提供一种药剂，其由以下组分组成：高氯酸钾52份、碳酸锶25份、偶氮四唑二胍54份、氯化橡胶5份和酚醛树脂5份。
对比例3
本对比例提供一种烟花爆竹用颜色药剂，其由以下组分组成：高氯酸钾46份、氧化铜20份、镁铝合金粉44份、氯化橡胶5份和酚醛树脂5份。
对比例4
本对比例提供一种药剂，其由以下组分组成：高氯酸钾46份、氧化铜20份、5-氨基四唑硝酸盐44份、氯化橡胶5份和酚醛树脂5份。
对比例5
本对比例提供一种药剂，其由以下组分组成：高氯酸钾52份、碳酸锶25份、硝酸胍33份、5-氨基四唑硝酸盐21份、氯化橡胶5份和酚醛树脂5份。
性能测试
实验对象：实施例1-2、对比例1-5的药剂
颗粒物测试方法：
取1000mg样品在体积约为0.25m3的燃烧室中点燃，运用环境空气颗粒物采样器BTPM-HSS收集固态颗粒物的质量减去相同体积环境中PM2.5或PM10的质量，利用公式1-1来计算出每1000mg样品产生的PM2.5或PM10质量。
Figure 555883DEST_PATH_IMAGE005
式中：m 空为空白实验质量，g；m 0为过滤前的滤膜质量，g；m 1为被测样品质量，g；m 2为过滤后的滤膜质量，g；m 3为1000mg被测样品燃烧产生的PM2.5（或PM10）质量，mg。
色纯度测试方法：
取适量样品在燃烧皿上放入适量引火药并插入引线，置于燃烧室中。将FSG-500瞬态光谱仪的外光路光纤探头对准药剂，启动设备，点燃引线，药剂燃烧发光被光谱仪捕捉，经处理得到药剂燃烧光谱数据。利用数据处理软件对得到的光谱数据进行处理分析得出样品的色纯度。
实施例1-2以及对比例1-5药剂的颗粒物测试结果和色纯度测试结果见表1。
表1 各药剂的颗粒物测试结果和色纯度测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE007
从表1可以看出，本发明实施例1-2提供的颜色药剂能满足燃放要求，且分别相较于采用金属粉的对比例1和对比例3，燃放过程中减少了固体颗粒物的产生，色纯度有了一定提高。
对比例2单独采用了偶氮四唑二胍为可燃剂，对比例4单独采用了5-氨基四唑硝酸盐为可燃剂，结果虽然减少了固体颗粒物的产生，但是色纯度效果一般。
对比例5采用现在汽车安全气囊里常用产气药的可燃剂硝酸胍替代偶氮四唑二胍，结果燃烧速度很慢而且燃烧不稳定。
最后应说明的是：以上实施例仅用以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)

1.一种烟花爆竹用颜色药剂，其特征在于，不含有金属粉，以重量份计，所述颜色药剂包括以下组分：高氯酸钾45-60份、显色组分20-25份、偶氮四唑二胍25-35份、5-氨基四唑硝酸盐5-30份、氯化橡胶5-10份和酚醛树脂5-15份。
2.根据权利要求1所述的烟花爆竹用颜色药剂，其特征在于，所述烟花爆竹用颜色药剂由以下重量份的组分组成：高氯酸钾50-55份、碳酸锶20-25份、偶氮四唑二胍30-35份、5-氨基四唑硝酸盐20-30份、氯化橡胶5-10份和酚醛树脂5-10份。
3.根据权利要求1所述的烟花爆竹用颜色药剂，其特征在于，所述烟花爆竹用颜色药剂由以下重量份的组分组成：高氯酸钾45-50份、氧化铜20-25份、偶氮四唑二胍25-30份、5-氨基四唑硝酸盐5-20份、氯化橡胶5-10份和酚醛树脂5-15份。
4.权利要求1~3任一项所述烟花爆竹用颜色药剂的制备方法，其特征在于，包括：将各组分过筛混合，造粒，干燥。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，先将各组分干燥至含水量小于0.1%后再进行所述过筛混合。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述过筛混合时过筛目数为60~80目，过筛次数为3~5次；所述造粒为边喷无水乙醇边造粒。
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