CN116444325A - 一种数码电子雷管发火药剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种数码电子雷管发火药剂及其制备方法和应用，该发火药剂包括发火原料和粘合剂，发火原料包括硫氰酸铅、氯酸钾、苦味酸钾，发火原料与粘合剂的物料比为95‑105g:10‑80ml；粘合剂的浓度为4‑8％。本发明中，通过添加苦味酸钾能解决原先硫氰酸铅系药剂发火电压偏低和发火可靠性不足的问题，发火电压和发火可靠性显著提高，发火电压一致性好，低温钝感明显，低温条件下能可靠发火，通过添加碳材料可使发火药剂的分解温度略提前，显著降低发火药剂的点火延迟时间和最小发火能力，同时，本发明的发火药剂通过了高温可靠性试验、高低温冲击试验、静电感度试验、延期精度试验等，可实现可靠发火爆炸，制备工艺简单、便捷。

Description

一种数码电子雷管发火药剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于起爆器材技术领域，具体涉及一种数码电子雷管发火药剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前，我国数码电子雷管用引火药头普遍使用的是硫氰酸铅系药剂，其优点是：原材料来源广泛、价格低廉、工艺简单、使用方便；但不足之处是：低温适应性差，难以实现低温条件下可靠发火，制约了其在低温条件下的推广应用，同时，硫氰酸铅系药剂的粒度粗细、粘合剂浓度与添加量以及混药和生产工艺等都会影响引火药头的发火可靠性，在起爆能量供给有限的情况下，药头有时会出现发火电压偏低早爆现象或概率性瞎火拒爆问题；此外，硫氰酸铅系药剂本身调节适用范围相对有限，例如8Ω+双钽22微法稳定性优于2Ω+单钽22微法，这可能与桥膜电阻结构与药剂接触面积、能量供给情况和作用时间有很大关系。

因此，硫氰酸铅系药剂在配比方面、工艺方面等仍有一定的挖掘改进空间。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种数码电子雷管发火药剂及其制备方法和应用。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种数码电子雷管发火药剂，包括发火原料和粘合剂，所述发火原料包括以下质量百分比的各组分：

硫氰酸铅37.5％-42.5％

氯酸钾37.5％-42.5％

苦味酸钾15％-25％

其中，所述发火原料与粘合剂的物料比为95-105g:10-80ml；

所述粘合剂的浓度为4-8％。

进一步的，所述发火原料包括如下质量百分比的组分：

硫氰酸铅40％

氯酸钾40％

苦味酸钾20％

其中，所述发火原料与粘合剂的物料比为95-105g:10ml；

所述粘合剂的浓度为4％。

进一步的，所述发火药剂的50％发火电压为10.49V，99.99％发火电压为12.28V，0.01％发火电压为8.7V。

进一步的，还包括质量百分比为1-3％的碳材料，所述碳材料为碳黑、碳纳米管、石墨烯中的任一种，优选采用质量百分比为1％的碳纳米管。

进一步的，所述硫氰酸铅、氯酸钾、苦味酸钾的目数分别为200-300目，优选为200目，通过球磨或搅拌混合0.5-1.5h，优选为1h。

进一步的，所述粘结剂为PVA或含氟高聚物。

进一步的，所述含氟高聚物为氟橡胶。

进一步的，所述发火药剂能够在-20℃及以下温度条件下发火。

本发明公开了一种数码电子雷管发火药剂的制备方法，包括以下步骤：

首先，按质量百分比分别称取硫氰酸铅37.5％-42.5％、氯酸钾37.5％-42.5％、苦味酸钾15％-25％，制成发火原料，随后将发火原料与粘合剂按照物料比95-105g:10-80ml加入球磨混合机进行混合搅拌，随后边搅拌边涂抹于数码电子雷管的引火药头上。

本发明还公开了一种数码电子雷管发火药剂在低温条件下的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明公开了一种数码电子雷管发火药剂及其制备方法和应用，该发火药剂通过硫氰酸铅、氯酸钾、苦味酸钾、粘结剂复配而成，通过添加苦味酸钾可解决现有发火药剂发火电压偏低和发火可靠性不足的问题，本发明的药剂的发火电压和发火可靠性都有显著提高，发火电压一致性与原先硫氰酸铅系药剂基本相当，发火药剂的低温钝感明显，可靠发火电压提高，长储老化试验(按2.5年计)和低温(-20℃及以下)条件下均能可靠发火，通过添加具有良好导热性的碳材料可使发火药剂的分解温度略微提前，还能显著降低发火药剂的点火延迟时间和最小发火能力，碳材料的加入不影响发火药剂的耐热性能，同时优化粘合剂的浓度与添加量，本发明的发火药剂通过了低温可靠性试验、高温可靠性试验、高低温冲击试验、静电感度试验、延期精度试验等，可实现可靠发火爆炸，成品药头和成品雷管组网试验能够全部可靠发火爆炸，各项性能均能够满足国家标准要求，制备工艺简单、便捷，适合进行工业化推广使用。

具体实施方式

下面对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

一方面，本发明公开了一种数码电子雷管发火药剂，其包括发火原料和粘合剂，发火原料包括以下质量百分比的各组分：

硫氰酸铅37.5％-42.5％

氯酸钾37.5％-42.5％

苦味酸钾15％-25％

其中，发火原料与粘合剂的物料比为95-105g:10-80ml；粘合剂的浓度为4-8％。

本发明中，粘结剂为PVA或含氟高聚物，含氟高聚物优选氟橡胶，具有良好的物理化学稳定性、耐热性和耐老化性，可提高炸药能力和相容性。

本发明中，通过添加碳材料使药剂的分解温度略微提前，碳材料越多分解峰越靠前，这是由碳材料良好的导热性引起的，而且少量的碳材料不影响药剂的耐热性能。同时，通过添加碳材料还能显著降低药剂的点火延迟时间和最小发火能力，这是由于碳材料作为一种惰性介质的添加剂，降低了药剂组分之间的化学反应速率，同时又参与了火焰的二次反应，使燃烧时间变长。碳材料可以采用碳黑、碳纳米管或石墨烯等，优选碳纳米管。

另一方面，本发明还公开了一种数码电子雷管发火药剂的制备方法，包括以下步骤：

首先，首先，按质量百分比分别称取硫氰酸铅37.5％-42.5％、氯酸钾37.5％-42.5％、苦味酸钾15％-25％，制成发火原料，随后将发火原料与粘合剂按照物料比95-105g:10-80ml加入球磨混合机进行混合搅拌，随后边搅拌边涂抹于数码电子雷管的引火药头上，避免出现分层沉降问题，影响产品质量。

本发明还公开了一种数码电子雷管发火药剂在低温条件下的应用，尤其在-20℃及以下温度条件下亦能可靠发火。

实施例1

一种数码电子雷管发火药剂，其包括发火原料和粘合剂，发火原料包括以下质量百分比的各组分：

硫氰酸铅42.5％

氯酸钾42.5％

苦味酸钾15％

其中，发火原料与粘合剂的物料比为100g:10ml，粘合剂的浓度为4％的PVA，硫氰酸铅、苦味酸钾、氯酸钾的目数分别为200目。

一种数码电子雷管发火药剂的制备方法，包括以下步骤：

首先，按质量百分比分别称取硫氰酸铅42.5％、氯酸钾42.5％、苦味酸钾15％，制成发火原料，随后将发火原料与4％PVA粘合剂按照物料比100g:10ml加入球磨混合机进行混合搅拌1h，随后边搅拌边涂抹于数码电子雷管的引火药头上。

实施例2

一种数码电子雷管发火药剂，其包括发火原料和粘合剂，发火原料包括以下质量百分比的各组分：

硫氰酸铅40％

氯酸钾40％

苦味酸钾20％

其中，发火原料与粘合剂的物料比为100g:10ml，粘合剂的浓度为4％的PVA，硫氰酸铅、苦味酸钾、氯酸钾的目数分别为200目。

一种数码电子雷管发火药剂的制备方法，包括以下步骤：

首先，按质量百分比分别称取硫氰酸铅40％、氯酸钾40％、苦味酸钾20％，制成发火原料，随后将发火原料与4％PVA粘合剂按照物料比100g:10ml加入球磨混合机进行混合搅拌1h，随后边搅拌边涂抹于数码电子雷管的引火药头上。

余同实施例1。

实施例3

一种数码电子雷管发火药剂，其包括发火原料和粘合剂，所述发火原料包括以下质量百分比的各组分：

硫氰酸铅37.5％

氯酸钾37.5％

苦味酸钾25％

其中，发火原料与粘合剂的物料比为100g:10ml，粘合剂的浓度为4％的PVA，硫氰酸铅、苦味酸钾、氯酸钾的目数分别为200目。

一种数码电子雷管发火药剂的制备方法，包括以下步骤：

首先，按质量百分比分别称取硫氰酸铅37.5％、氯酸钾37.5％、苦味酸钾25％，制成发火原料，随后将发火原料与4％PVA粘合剂按照物料比100g:10ml加入球磨混合机进行混合搅拌1h，随后边搅拌边涂抹于数码电子雷管的引火药头上。

余同实施例1。

实施例4

本实施例与实施例2的区别在于，本实施例的粘合剂的浓度及添加量各增大一倍，即将4％PVA替换为浓度为8％的PVA。

余同实施例2。

实施例5

本实施例与实施例2的区别在于，本实施例的硫氰酸铅、苦味酸钾、氯酸钾的目数均为260目。

余同实施例2。

实施例6

本实施例与实施例2的区别在于，本实施例的粘结剂为氟橡胶。

余同实施例2。

实施例7

本实施例与实施例2的区别在于，本实施例的粘结剂为氟橡胶，本实施例还包括质量百分比1％的碳纳米管。

余同实施例2。

对比例1

本对比例与实施例2的区别在于，本对比例不含有苦味酸钾，本对比例的数码电子雷管发火药剂包括发火原料和粘合剂，发火原料包括以下质量百分比的各组分：

硫氰酸铅50％

氯酸钾50％。

余同实施例2。

对实施例1的发火药剂进行发火测试，测试数据如表1所示。

表1

实施例1的发火药剂的50％发火电压：9.27V，99.99％发火电压：9.68V，0.01％发火电压：8.86V。

对实施例2的发火药剂进行发火测试，测试数据如表2所示。

表2

实施例2的发火药剂的50％发火电压：10.49V，99.99％发火电压：12.28V，0.01％发火电压：8.7V。

对实施例3的发火药剂进行发火测试，测试数据如表3所示。

表3

实施例3的发火药剂的50％发火电压：10.09V，99.99％发火电压：11.4V，0.01％发火电压：8.79V。

对实施例4的发火药剂进行发火测试，测试数据如表4所示。

表4

实施例4的发火药剂的50％发火电压：11.18V，99.99％发火电压：13.8V，0.01％发火电压：8.56V。

对对比例1的发火药剂进行发火测试，测试数据如表5所示。

表5

对比例1的发火药剂的50％发火电压：8.49V，99.99％发火电压:9.58V，0.01％发火电压：7.4V。

由实施例1-4及对比例1的测试结果可知，随着苦味酸钾的添加量从15％增至20％，药剂的发火电压及发火可靠性得到提高，这是因为苦味酸钾本身火焰感度好，具有反应初期吸热顿感，随后又参与燃烧反应的双重功能，可达到药剂组分间取长补短、协同作用的目的，既能提高药剂的发火电压，又兼顾药剂的发火可靠性，可谓一举两得，但随着苦味酸钾的增加，发火电压会略微降低，由此可见，能够通过添加适量的苦味酸钾可解决硫氰酸铅系药剂发火电压偏低和发火可靠性不足的问题。将实施例2和实施例4相比可知，粘合剂的浓度及添加量各增大一倍有利于提高药剂的发火电压和发火可靠性。

将实施例2所得发火药剂分别置于17-18℃和85℃条件下进行高温可靠性试验，试验结果显示，17-18℃条件下的药剂的50％发火电压：10.26V，99.99％发火电压：10.84V，0.01％发火电压：9.69V，而85℃条件下的药剂的50％发火电压：10.59V，99.99％发火电压：11.54V，0.01％发火电压：9.63V，由此可见，高温与常温对比，药剂的发火电压变化不大，高温对药剂影响较小。

将实施例2所得发火药剂分别置于常温和-30℃条件下进行低温可靠性试验，试验结果显示，常温条件下的药剂的50％发火电压：9.232V，99.99％发火电压：11.12V，0.01％发火电压：7.34V，而-30℃条件下的药剂的50％发火电压：10.9V，99.99％发火电压：12.56V，0.01％发火电压：9.24V，由此可见，药剂较为敏感，低温顿感明显，-30℃条件下的药剂的发火电压较常温会有提高。

将实施例2所得发火药剂进行高低温冲击试验，于低温-40℃/3h至80℃/3h之间反复转换三次，试验结果显示，药剂的50％发火电压：9.62V，99.99％发火电压：10.63V，0.01％发火电压：8.61V，高低温冲击影响对比之前常温结果有所上浮，主要由于低温导致。

按照WJ 9085-2015《工业数码电子雷管》标准6.3.1条规定进行试验。

将组装好的电子雷管(利用实施例2和对比例1所得发火药剂制成)装入防爆箱内：

A组：置入高温箱中，将温度设置为(85±2)℃，当高温箱温度达到(85±2)℃时开始计时，并保持4h，观察试验现象，到达4h后取出，在0.5h之内引爆，记录试验结果；

B组：置入低温箱中，将温度设置为(-40±2)℃，低温箱温度达到(-40±2)℃时开始计时，并保持4h，观察试验现象，到达4h后取出，在0.5h之内引爆，记录试验结果；

每组各20发，共计40发，结果显示，实施例2未存在A类不合格(试验过程中发生爆炸)、B类不合格(电子雷管经试验后电阻不稳、短路、断路和不能正常起爆)的情况，对比例1存在A类不合格0发、B类不合格2发。

将实施例2所得发火药剂进行静电感度试验：

A组：500pF/25kV串5KΩ电阻，对雷管脚-脚、脚-壳放电；

B组：2000pF/8kV串0Ω电阻，对雷管脚-脚、脚-壳放电；

每组各50发，共计100发，结果显示雷管均未发生爆炸，满足WJ9085-2015 5.4.13条要求。

将实施例2所得发火药剂进行延期精度试验：

经过75℃/4d，延期时间均为5段，老化完成后使用秒量测试仪做延期试验，共计50发，延期数据为100.837-101.129ms，结果显示延时秒量满足标准要求。

将实施例2所得发火药剂进行瓦斯试验：

瓦斯浓度：9％，雷管段别：1-5段，试验开始先用药头起爆点燃瓦斯，确保瓦斯浓度可爆燃，后续单发起爆数码雷管，结果显示50发雷管均正常起爆，瓦斯并未发生爆燃。

本发明未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种数码电子雷管发火药剂，其特征在于，包括发火原料和粘合剂，所述发火原料包括以下质量百分比的各组分：

硫氰酸铅37.5％-42.5％

氯酸钾37.5％-42.5％

苦味酸钾15％-25％

其中，所述发火原料与粘合剂的物料比为95-105g:10-80ml；

所述粘合剂的浓度为4-8％。

2.根据权利要求1所述的一种数码电子雷管发火药剂，其特征在于，所述发火原料包括如下质量百分比的组分：

硫氰酸铅40％

氯酸钾40％

苦味酸钾20％

其中，所述发火原料与粘合剂的物料比为95-105g:10ml；

所述粘合剂的浓度为4％。

3.根据权利要求2所述的一种数码电子雷管发火药剂，其特征在于，所述发火药剂的50％发火电压为10.49V，99.99％发火电压为12.28V，0.01％发火电压为8.7V。

4.根据权利要求1所述的一种数码电子雷管发火药剂，其特征在于，还包括质量百分比为1-3％的碳材料，所述碳材料为碳黑、碳纳米管、石墨烯中的任一种。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种数码电子雷管发火药剂，其特征在于，所述硫氰酸铅、氯酸钾、苦味酸钾的目数分别为200-300目。

6.根据权利要求1-4任一所述的一种数码电子雷管发火药剂，其特征在于，所述粘结剂为PVA或含氟高聚物。

7.根据权利要求6所述的一种数码电子雷管发火药剂，其特征在于，所述含氟高聚物为氟橡胶。

8.根据权利要求1-4任一所述的一种数码电子雷管发火药剂，其特征在于，所述发火药剂能够在-20℃及以下温度条件下发火。

9.一种数码电子雷管发火药剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，按质量百分比分别称取硫氰酸铅37.5％-42.5％、氯酸钾37.5％-42.5％、苦味酸钾15％-25％，制成发火原料，随后将发火原料与粘合剂按照物料比95-105g:10-80ml加入球磨混合机进行混合搅拌，随后边搅拌边涂抹于数码电子雷管的引火药头上。

10.一种数码电子雷管发火药剂在低温条件下的应用。