CN113402346A - 一种安全环保的稳定型开爆药及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种安全环保的稳定型开爆药及其制备方法，所述开爆药由氧化物促爆剂、活性金属还原剂和粘结剂组成，其中，所述活性金属还原剂选自活性金属的粒径为40‑80μm的微球。该开爆药可替换传统的黑火药，具有无硫无氮、微烟、对环境友好、机械感度低、安全性高等优势，同时其可在简单的成分下获得高稳定性。

Description

一种安全环保的稳定型开爆药及其制备方法
技术领域
本发明涉及开爆药的技术领域。
背景技术
在烟花爆竹生产中，黑火药是重要的原材料之一。黑火药由硝酸钾(氧化剂)、木炭(还原剂)和硫磺(可燃剂)三种成分混合而成，优点是价格低、操作安全、便于制造。但是，黑火药在燃烧时会产生大量黑色烟雾，影响烟花的燃放效果，而且燃烧不完全，残留物中会有大量的炭、硫、钾的氧化物及固体残渣，严重污染环境。在安全性方面，黑火药的机械感度较大，受到较强的冲击或摩擦时，即可发火或爆炸，因此，在生产和运输过程中安全性低，对人的生命和财产带来极大危险。
传统的烟花开爆药主要由金属粉、硫磺和硝酸钾组成，其中，金属粉作为还原剂，硫磺作为可燃物和还原剂，硝酸钾为氧化剂，通过还原剂和氧化剂的剧烈反应从而形成爆炸。此类开爆药具有两大重大危害：一是安全方面，硫磺、硝酸钾均属于感度较高的物质，在摩擦、撞击、静电火花等条件下极易发生燃烧，进而发生爆炸事故；二是环保方面，硫磺、硝酸钾的反应产物多为氮氧化物、硫氧化物，均属于有毒有害气体，对环境造成严重的危害。
发明内容
本发明的目的在于提出一种开爆后不产生氮氧化物、硫氧化物，且燃烧敏感度低、稳定性强的开爆药及其制备方法，所述开爆药可解决现有技术中烟花爆竹使用的开爆药常产生的污染大、机械感度高、静电和火花感度高、生产和运输过程中安全性低，会产生硫、氮污染物等问题，同时可在简单的成分下获得高稳定性。
本发明首先提供了如下的技术方案：
一种安全环保的稳定型开爆药，其由氧化物促爆剂、活性金属还原剂和粘结剂组成，其中，所述活性金属还原剂选自活性金属的粒径为40-80μm的微球。
根据本发明的一些优选实施方式，所述还原剂选自球形铝粉、镁粉、铁粉、锌粉中的一种或多种。
根据本发明的一些优选实施方式，所述还原剂选自球形铝粉、铁粉、锌粉中一种或多种，及球形镁粉。
根据本发明的一些优选实施方式，所述镁粉与其他球形金属粉的质量比为(2-12)：(1-3)。
根据本发明的一些优选实施方式，所述氧化物促爆剂选自高氯酸铅、氯酸钾、高氯酸钾中的一种或多种。
根据本发明的一些优选实施方式，所述氧化物促爆剂的粒径为10-120μm。
根据本发明的一些优选实施方式，所述粘结剂选自聚氨酯弹性体、氟橡胶、硅橡胶中的一种或多种。
根据本发明的一些优选实施方式，各原料按质量份为：所述粘结剂0.5-5份、所述还原剂10-80份、所述氧化物促爆剂10-70份。
本发明进一步提供了所述开爆药的一种制备方法，其包括：
(1)将所述粘结剂加入有机溶剂中，完全溶解后得到粘结剂溶液；
(2)将所述还原剂加入所述粘结剂溶液中，混合、浸泡1-6h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液；
(3)将所述氧化物促爆剂加入至所述结剂包覆还原剂的分散液中，混合得到混合浆料；
(4)将所述混合浆料进行造粒、干燥，得到所述开爆药。
根据本发明的一些优选实施方式，所述有机溶剂选自乙酸乙酯。
本发明具备以下有益效果：
本发明的开爆药仅由活性金属型还原剂、氧化物型促爆剂和粘结剂组成，可在简单的组分下得到安全、可靠的开爆效果，其具有无硫无氮、微烟、对环境友好、机械感度低、安全性高等优势；所选用的活性金属粒度均不低于40μm，空气氛围中300℃以下均不易燃烧，安全性较高，对湿气、静电等传统开爆药极敏感的因素不敏感，所得开爆药稳定性极佳。
在本发明的一些具体实施例中，依据GJB 772A-1997机械感度的测试方法，测得所制备的开爆药撞击感度为8％～4％、摩擦感度均为0％，安全性能较传统烟花开爆药显著提升；依据GJB 772A-1997着火点的测试方法，所制备的开爆药着火点温度为262～338℃，安定性较传统烟花开爆药大幅提升。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例仅用于对本发明进行示例性的描述，而并不能对本发明的保护范围构成任何限制。所有包含在本发明的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本发明的保护范围。
根据本发明的技术方案，一种具体的含金属混合物还原剂的开爆药的制备方法包括以下步骤：
(1)将粘结剂加入乙酸乙酯中，以100-400rpm的速率搅拌1-6h至其全部溶解，得到粘结剂溶液；
(2)将由金属混合物组成的还原剂分散至所述粘结剂溶液内，以100-400rpm的速率搅拌浸泡1-6h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液；
(3)将粒径为10-120μm的促爆剂加入至所述分散液中，搅拌一定时间，得到混合浆料；
(4)将所得混合浆料通过造粒机进行挤出造粒，并进行干燥，得到所述开爆药；
其中，优选的，步骤(3)中浸泡时间为1-3h；
其中，
粘结剂可选自聚氨酯弹性体、氟橡胶中的一种或多种；
还原剂选自粒径为40-80μm的球形铝粉、镁粉、铁粉、锌粉中的一种或多种，优选的，其包括铝粉、铁粉、锌粉中的一种或多种，与镁粉；
促爆剂可选自高氯酸铅、氯酸钾、高氯酸钾中的一种或多种；
各原料按质量份的组成可如：所述粘结剂0.5-5份、所述还原剂10-80份、所述氧化物促爆剂10-70份。
在上述具体实施方式下，本发明进一步提供了以下实施例，实施例中所用份数均表示质量份：
实施例1
通过以下步骤制备所述开爆药：
(1)分散包覆
称取1份粘结剂氟橡胶2311加入到乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将40份铝粉、10份镁粉和9份锌粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液，其中各金属粉的粒度为：铝粉75μm，镁粉40μm，锌粉40μm；
(2)混粉
称取40份促爆剂高氯酸铅加入到上述粘结剂包覆还原剂所得的分散液中，搅拌4h，得到浆料；
(3)造粒
将上述得到的浆料通过2mm粒料板的造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。
实施例2
通过以下步骤制备所述开爆药：
(1)还原剂改性
称取2份聚氨酯弹性体(分子量1000～6000)粘结剂加入到乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将17份铝粉、8份镁粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液，其中各金属粉的粒度为：铝粉75μm，镁粉40μm；
(2)混粉
称取73份促爆剂高氯酸钾加入到上述粘结剂包覆还原剂所得的分散液中，搅拌4h，得到浆料；
(3)造粒
将上述得到的浆料通过2mm粒料板的造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。
实施例3
通过以下步骤制备所述开爆药：
(1)还原剂改性
称取2份聚氨酯弹性体(分子量1000～6000)粘结剂加入到乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将33份铝粉、25份镁粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液，其中各金属粉的粒度为：铝粉75μm，镁粉40μm。
(2)混粉
称取42份促爆剂高氯酸钾加入到上述粘结剂包覆还原剂所得的分散液中，搅拌4h，得到浆料；
(3)造粒
将上述得到的浆料通过2mm粒料板的造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。
依据GJB 772A-1997机械感度的测试方法，采用10Kg落锤25cm落高，测得所制备的开爆药撞击感度为8％～4％、摩擦感度均为0％，安全性能较传统烟花开爆药显著提升。
依据GJB 772A-1997着火点的测试方法，所制备的开爆药着火点温度为262～338℃，安定性较传统烟花开爆药大幅提升。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种安全环保的稳定型开爆药，其特征在于：其由氧化物促爆剂、活性金属还原剂和粘结剂组成，其中，所述活性金属还原剂选自活性金属的粒径为40-80μm的微球。
2.根据权利要求1所述的开爆药，其特征在于：所述还原剂选自球形铝粉、镁粉、铁粉、锌粉中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的开爆药，其特征在于：所述还原剂选自球形铝粉、铁粉、锌粉中一种或多种，及球形镁粉。
4.根据权利要求3所述的开爆药，其特征在于：所述镁粉与其他球形金属粉的质量比为(2-12)：(1-3)。
5.根据权利要求1所述的开爆药，其特征在于：所述所述氧化物促爆剂选自高氯酸铅、氯酸钾、高氯酸钾中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的开爆药，其特征在于：所述氧化物促爆剂的粒径为10-120μm。
7.根据权利要求1所述的开爆药，其特征在于：其中，所述粘结剂选自聚氨酯弹性体、氟橡胶、硅橡胶中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的开爆药，其特征在于：其中，各原料按质量份为：所述粘结剂0.5-5份、所述还原剂10-80份、所述氧化物促爆剂10-70份。
9.权利要求1-8中任一项所述的开爆药的制备方法，其特征在于：其包括：
(1)将所述粘结剂加入有机溶剂中，完全溶解后得到粘结剂溶液；
(2)将所述还原剂加入所述粘结剂溶液中，混合、浸泡1-6h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液；
(3)将所述氧化物促爆剂加入至所述结剂包覆还原剂的分散液中，混合得到混合浆料；
(4)将所述混合浆料进行造粒、干燥，得到所述开爆药。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂选自乙酸乙酯。
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