CN111875462A - 一种含硼镁烧结粉的点火药 - Google Patents

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任慧
李雅茹
王慧心
焦清介
闫石
邓鹏�
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    • C06C15/00—Pyrophoric compositions; Flints

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Abstract

本发明涉及一种含硼镁烧结粉的点火药，属于火炸药领域。将镁：硼质量比为1:4～1:2的硼镁烧结粉和烘干研磨后的KNO3搅拌混合，然后加入氟橡胶溶液，捏合，造粒，烘干后取出过筛，获得所述点火药。所述点火药在燃烧过程中能产生更多气体，且产气速率更快，火焰温度更高，高温持续时间更长，因此与传统B/KNO3点火药相比，所述点火药具有更强的点火能力，解决了采用传统硼粉的点火药燃烧温度、产气量低等问题，具有广阔的应用前景；制备方法工艺简单，成本不高，产物均一性好。

Description

一种含硼镁烧结粉的点火药
技术领域
本发明涉及一种含硼镁烧结粉的点火药，具体涉及一种点火压力与火焰温度比现有技术更高的含硼镁烧结粉的点火药，属于火炸药领域。
背景技术
点火药一般用于点燃烟火药剂或火工品，具有较强的引燃能力。点火药的性能在武器弹药的点火过程及工程爆破点火过程中起着至关重要的作用，决定了系统作用的可靠性。随着装药技术及工程爆破技术的发展，要求点火药既能产生大量高温气体使燃烧室压力迅速升到预定值，又能产生足够的高温固体残渣从而迅速有效地传热，以保证其具有较强的点火能力。传统黑火药由于其火焰感度高、燃烧速度快、火药力强等特点，一直被广泛应用在各种点火元件中。但由于黑火药吸湿性较强、能量相对不高、点火压力不稳定以及点火一致性较差等缺点，已不能满足目前高密度装药弹药对点火药点火均匀性和长期储存性的要求。而目前应用的高能点火药B/KNO3虽有较高的燃烧热值和更好的均匀性，却也存在着燃烧压力低的缺点，整体点火能力与黑火药相近。因此，改善B/KNO3的点火压力有助于获得点火能力更强的点火药。
由B/KNO3点火药的特点可知，其点火能力的主要制约因素是硼的不完全燃烧。由于硼在空气中易被氧化，而氧化层的熔沸点很低，因此在燃烧的过程中极易挥发吸热，从而降低燃烧温度。通过镁热还原法制备的硼镁烧结粉则能够有效去除硼粉表面的氧化层，从而提高其燃烧效率。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种含硼镁烧结粉的点火药，所制备的点火药反应度、燃烧温度和燃烧压力都更高，可实现更高的点火能力。
为实现本发明的目的，提供以下技术方案。
一种含硼镁烧结粉的点火药，所述点火药是通过如下制备方法制得：
(1)前处理：将氟橡胶溶于易挥发溶剂，得到氟橡胶溶液；将KNO3烘干，研磨。
(2)干混：取镁：硼质量比为1:4～1:2的硼镁烧结粉和预处理后的KNO3进行搅拌混合，得到混合粉末，混合粉末中硼镁烧结粉与硝酸钾的质量比如下：
硝酸钾 60％—75％
硼镁烧结粉 25％—40％。
(3)湿混：在混合粉末中加入氟橡胶的溶液，氟橡胶的添加量相当于硼镁混合粉末总质量的3％～10％，进行捏合，造粒，得到药剂。
(4)烘干：将药剂烘干后取出过筛，获得粒状药，为含硼镁烧结粉的点火药。
其中，步骤(1)中：
所述易挥发溶剂为乙酸乙酯、丙酮和乙醇中的一种以上。
优选氟橡胶与溶于易挥发溶剂添加量之比为1g:5mL～20mL。
优选烘干方式为水浴烘干。
步骤(2)中：
优选所述搅拌方法为机械搅拌。
步骤(3)中：
优选所述捏合方法为手工捏合。
优选造粒方法为过筛法。
步骤(4)中：
优选所述烘干方式为水浴烘干。
本发明所述方法中，过筛时筛网大小可根据实际应用需要选择。
有益效果
1.本发明提供了一种含硼镁烧结粉的点火药，所述点火药在燃烧过程中能产生更多气体，且产气速率更快，火焰温度更高，高温持续时间更长，因此与传统B/KNO3点火药相比，所述点火药具有更强的点火能力，解决了采用传统硼粉的点火药燃烧温度、产气量低等问题，具有广阔的应用前景；
2.本发明提供了一种含硼镁烧结粉的点火药，所述点火药制备方法工艺简单，成本不高，产物均一性好。
附图说明
图1为B/KNO3(该样品完全按照WJ2497-97硼硝酸钾点火药规范中的要求制备，下同)的显微图片。
图2为B/KNO3的火焰温度分布图。
图3为实施例1中所述含硼镁烧结粉的点火药的显微图片。
图4为实施例1中所述含硼镁烧结粉的点火药的p-t曲线与B/KNO3的对比。
图5为实施例1中所述含硼镁烧结粉的点火药的火焰温度分布图。
图6为实施例1中所述含硼镁烧结粉的点火药的最高温度曲线与B/KNO3的对比。
图7为实施例2中所述含硼镁烧结粉的点火药的显微图片。
图8为实施例2中所述含硼镁烧结粉的点火药的p-t曲线与B/KNO3的对比。
图9为实施例2中所述含硼镁烧结粉的点火药的火焰温度分布图。
图10为实施例2中所述含硼镁烧结粉的点火药的最高温度曲线与B/KNO3的对比。
图11为实施例3中所述含硼镁烧结粉的点火药的显微图片。
图12为实施例3中所述含硼镁烧结粉的点火药的p-t曲线与B/KNO3的对比。
图13为实施例3中所述含硼镁烧结粉的点火药的火焰温度分布图。
图14为实施例3中所述含硼镁烧结粉的点火药的最高温度曲线与B/KNO3的对比。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不作为对本发明专利的限定。
表1主要实验原料
Figure BDA0002601252600000031
表1主要实验仪器
Figure BDA0002601252600000041
实施例1
一种含硼镁烧结粉的点火药，所述点火药是通过如下制备方法制得：
(1)前处理：
将氟橡胶溶于乙酸乙酯，得到氟橡胶溶液，氟橡胶溶于乙酸乙酯的添加量之比为1g:5mL；
将KNO3置入鼓风干燥箱中，40℃下烘干24小时，取出研磨，过60目筛，取筛下物，为预处理后的KNO3。
干混：取镁硼质量比为1:4的硼镁烧结粉和预处理后的KNO3进行机械搅拌混合，硼镁烧结粉与硝酸钾分别过60目筛网，反复进行5次，得到混合粉末。混合粉末的质量比为：硝酸钾：60％，硼镁烧结粉40％。
(3)湿混：在混合粉末中加入相对于混合粉末总质量比3％的氟橡胶溶液，进行手工捏合，捏合后过30目筛网造粒，得到药剂。
(4)烘干：将药剂置入水浴烘箱中，40℃下烘干24小时，烘干后取出，分别过30目筛和60目筛，取30目筛下物和60目筛上物，获得粒状药，为本发明所述的一种含硼镁烧结粉的点火药。
对本实施例制得的含硼镁烧结粉的点火药进行观察测试，结果如下：
(1)形貌观察
结果如图3，颗粒尺度在十几微米到几十微米，颗粒饱满，分散性好，手触摸有一定的黏附性。
(2)采用密闭爆发器进行p-t曲线测试，结果与B/KNO3的对比如图4。由图可知，与B/KNO3相比，含硼镁烧结粉的点火药压力上升速度更快，最高压力更高，因此可以认为其点火能力更强。
(3)采用红外测温仪记录了空气中点火的火焰温度分布情况，结果如图5，提取了点火药燃烧过程中的最高温度，其与B/KNO3的对比如图6。由图可以看出，含硼镁烧结粉的点火药火焰温度分布更均匀，火焰前端能够保持较高温度，且整体温度高于B/KNO3，高温持续时间较B/KNO3更长，这些特征均有助于提高点火药点火能力。
以上测试结果说明本实施例制得的含硼镁烧结粉的点火药具有更强的点火能力。
实施例2
一种含硼镁烧结粉的点火药，所述点火药是通过如下制备方法制得：
(1)前处理：
将氟橡胶溶于丙酮和乙酸乙酯的混合溶剂，得到氟橡胶溶液，氟橡胶溶于乙酸乙酯的添加量之比为1g:20mL；
将KNO3在50℃下烘干16小时，取出研磨，过60目筛，取筛下物，为预处理后的KNO3。
(2)干混：取镁硼质量比为1:2的硼镁烧结粉和预处理后的KNO3进行机械搅拌混合，硼镁烧结粉与硝酸钾分别过60目筛网，反复进行5次，得到混合粉末。混合粉末的质量比为：硝酸钾：75％，硼镁烧结粉25％。
(3)湿混：在混合粉末中加入相对于混合粉末总质量比3％的氟橡胶溶液，在混合粉末中加入相对于混合粉末总质量比10％的氟橡胶，进行手工捏合，捏合后过30目筛网造粒，得到药剂。
(4)烘干：将所得药剂置入水浴烘箱中，50℃下烘干16小时，烘干后取出，分别过30目筛和60目筛，取30目筛下物和60目筛上物，获得粒状药，为本发明所述的一种含硼镁烧结粉的点火药。
对本实施例制得的含硼镁烧结粉的点火药进行观察测试，结果如下：
(1)形貌观察
结果如图7，颗粒尺度在十几微米到几十微米，颗粒饱满，分散性好，手触摸有一定的黏附性。与图3相比，颜色偏浅，这是由于硝酸钾加入量增多的缘故。
(2)采用密闭爆发器进行p-t曲线测试，结果与B/KNO3的对比如图8。由图可知，与B/KNO3相比，含硼镁烧结粉的点火药压力上升速度更快，最高压力更高，因此可以认为其点火能力更强。
(3)采用红外测温仪记录了空气中点火的火焰温度分布情况，结果如图9，提取了点火药燃烧过程中的最高温度，其与B/KNO3的对比如图10。由图可以看出，含硼镁烧结粉的点火药火焰温度分布更均匀，火焰前端能够保持较高温度，且整体温度高于B/KNO3，高温持续时间较B/KNO3更长，这些特征均有助于提高点火药点火能力。
以上测试结果说明本实施例制得的含硼镁烧结粉的点火药具有更强的点火能力。
实施例3
一种含硼镁烧结粉的点火药，所述点火药是通过如下制备方法制得：
(1)前处理：
将氟橡胶溶于丙酮和乙醇的混合溶剂，得到氟橡胶溶液，氟橡胶溶于乙酸乙酯的添加量之比为1g:10mL；
将KNO3在60℃下烘干8小时，取出研磨，过60目筛，取筛下物，为预处理后的KNO3。
(2)干混：取镁硼质量比为1:3的硼镁烧结粉和预处理后的KNO3进行机械搅拌混合，硼镁烧结粉与硝酸钾分别过60目筛网，反复进行5次，得到混合粉末。混合粉末的质量比为：硝酸钾：70％，硼镁烧结粉30％。
(3)湿混：在混合粉末中加入相对于混合粉末总质量比8％的氟橡胶溶液，进行手工捏合，捏合后过30目筛网造粒，得到药剂。
(4)烘干：将所得药剂置入水浴烘箱中，60℃下烘干8小时，烘干后取出，分别过30目筛和60目筛，取30目筛下物和60目筛上物，获得粒状药，为本发明所述的一种含硼镁烧结粉的点火药。
对本实施例制得的含硼镁烧结粉的点火药进行观察测试，结果如下：
(1)形貌观察
结果如图11，颗粒尺度在十几微米到几十微米，颗粒饱满，分散性好，手触摸有一定的黏附性。
(2)采用密闭爆发器进行p-t曲线测试，结果与B/KNO3的对比如图12。由图可知，与B/KNO3相比，含硼镁烧结粉的点火药压力上升速度更快，最高压力更高，因此可以认为其点火能力更强。
(3)采用红外测温仪记录了空气中点火的火焰温度分布情况，结果如图13，提取了点火药燃烧过程中的最高温度，其与B/KNO3的对比如图14。由图可以看出，含硼镁烧结粉的点火药火焰温度分布更均匀，火焰前端能够保持较高温度，且整体温度高于B/KNO3，高温持续时间较B/KNO3更长，这些特征均有助于提高点火药点火能力。
以上测试结果说明本实施例制得的含硼镁烧结粉的点火药具有更强的点火能力。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例，并非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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种含硼镁烧结粉的点火药，其特征在于：所述点火药是通过如下制备方法制得：
(1)前处理：将氟橡胶溶于易挥发溶剂，得到氟橡胶溶液；将硝酸钾烘干，研磨；
(2)干混：取镁：硼质量比为1:4～1:2的硼镁烧结粉和预处理后的硝酸钾进行搅拌混合，得到混合粉末，混合粉末中硼镁烧结粉与硝酸钾的质量比如下：
硝酸钾 60％—75％，
硼镁烧结粉 25％—40％；
(3)湿混：在混合粉末中加入氟橡胶的溶液，氟橡胶的添加量相当于硼镁混合粉末总质量的3％～10％，进行捏合，造粒，得到药剂；
(4)烘干：将药剂烘干后取出过筛，获得粒状药，为含硼镁烧结粉的点火药。
2.根据权利要求1所述的一种含硼镁烧结粉的点火药，其特征在于：步骤(1)中：所述易挥发溶剂为乙酸乙酯、丙酮和乙醇中的一种以上；
氟橡胶与溶于易挥发溶剂添加量之比为1g:5mL～20mL；
烘干方式为水浴烘干。
3.根据权利要求1所述的一种含硼镁烧结粉的点火药，其特征在于：步骤(2)中：搅拌方法为机械搅拌。
4.根据权利要求1所述的一种含硼镁烧结粉的点火药，其特征在于：步骤(3)中：捏合方法为手工捏合；造粒方法为过筛法。
5.根据权利要求1所述的一种含硼镁烧结粉的点火药，其特征在于：步骤(4)中：烘干方式为水浴烘干。
6.根据权利要求1所述的一种含硼镁烧结粉的点火药，其特征在于：步骤(1)中：所述易挥发溶剂为乙酸乙酯、丙酮和乙醇中的一种以上；
氟橡胶与溶于易挥发溶剂添加量之比为1g:5mL～20mL；
烘干方式为水浴烘干；
步骤(2)中：搅拌方法为机械搅拌；
步骤(3)中：捏合方法为手工捏合；造粒方法为过筛法；
步骤(4)中：烘干方式为水浴烘干。
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