CN116462559A - 一种安全环保无烟胶体新型喷花药 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种安全环保无烟胶体新型喷花药，属于环保烟花技术领域，按照质量份数计包括硝化纤维素90‑100份、溶剂5‑20份、二苯胺1‑5份、钝感剂1‑5份、氧化剂5‑20份、石墨1‑5份；通过自动化配制系统进行生产，生产效率和安全性更高。该安全环保无烟胶体新型喷花药在生产过程中以异戊烷为分散介质，便于降低硝化纤维素的敏感度，在生产过程中将硝化纤维素和其他原料搅拌均匀；在后续步骤中通过沸点的差异除去异戊烷的同时，喷洒溶剂使硝化纤维素呈胶体状态，降低其感度，并且本发明以硅钨酸为钝感剂，能够溶于溶剂从而分散更加均匀，能够更好地起到隔热作用，进一步降低该喷花药的感度从而保证安全性。
Description
技术领域
本发明属于环保烟花技术领域，具体涉及一种安全环保无烟胶体新型喷花药。
背景技术
烟花又被称为花炮、烟火、焰火等，是以烟火药为原料，由于产生声光色的娱乐用品。烟花在结构上和爆竹类似，都包含黑火药和药引，烟花在发射升空后发生爆炸，绝大部分能量通过光能的形式释放出来，产生星星点点带有颜色的火光，而这些色彩是因为在制作烟花过程中添加了发光剂和发色剂，通过不同的金属元素产生不同的焰色反应。
传统烟花中含有大量硫元素，燃放时释放出大量的有害酸性气体如二氧化硫、二氧化氮等，这些酸性物质进入大气层，经氧化后在云中形成酸雨，腐蚀建筑物和工业设备。为了增加避免燃放烟花造成过多污染，很多烟花爆竹配方中不采用含有重金属和硫元素的物质，从而减少了二氧化硫和其他硫化物的生成。其次是减少了金属粉的用量，基本使用有机物作为可燃物，从而减少金属粉燃烧后产生的可吸入颗粒物。三是通过改变氧化剂和可燃物的量来改变系统的氧平衡和燃烧温度，控制燃烧反应。
现有烟花喷花药生产过程危险性较大，为了提升喷花药生产的安全性，因此提出一种安全环保无烟胶体新型喷花药。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全环保无烟胶体新型喷花药，以解决背景技术中的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种安全环保无烟胶体新型喷花药，按照质量份数计，包括如下组分：
硝化纤维素90-100份、溶剂5-20份、二苯胺1-5份、钝感剂1-5份、氧化剂5-20份、石墨1-5份。
该安全环保无烟胶体新型喷花药通过如下步骤制备：
步骤一：将二苯胺、钝感剂、氧化剂和石墨按照比例加入锥形混合器中，在1500-2500r/min的条件下搅拌混合20-40min，得到混合粉体；
步骤二：将混合粉体转移至搅拌罐中，然后向搅拌罐中按比例加入硝化纤维素，并且通入硝化纤维素质量20-50倍的分散介质，在0-20℃和300-600r/min的条件下搅拌40-60min，得到混合浆料；
步骤三：将混合浆料转移至造粒设备中，在40-45℃和100-150r/min的条件下搅拌至糊状，然后按比例喷洒溶剂，并在相同的条件下继续搅拌至无分散介质挥发，整个搅拌过程中回收分散介质，出料，得到安全环保无烟胶体新型喷花药。
进一步地，溶剂为甲醇或乙醇。
进一步地，氧化剂为硝酸钾、硝酸钠、硝酸锶和硝酸钡中的任意一种。
进一步地，钝感剂为硅钨酸。
进一步地，分散介质为异戊烷。
自动化配制系统包括锥形混合器、旋风分离器、暂存罐、螺杆提升机、搅拌罐和造粒设备。锥形混合器用于混合粉体原料，锥形混合器底部的出料管连接有粉体输送管，粉体输送管的一端连接有吹气泵，吹气泵输送空压机中的压缩空气，粉体输送管的另一端与旋风分离器连接；旋风分离器顶部通过管路连接有吸气泵，吸气泵的出气端设置有除尘过滤器；在吸气泵和吹起泵的协同下，混合粉体在旋风分离器中沉降，并储存在暂存罐中，然后通过螺杆提升机传输至搅拌罐中。
造粒设备包括支架和平台，支架呈三角形，平台底部与支架上端铰接，平台上方依次固定设置有电机、行星减速器和造粒罐，造粒罐的一端转动连接有转轴，造粒罐内设置有与转轴固定连接的搅拌杆；电机的输出轴通过行星减速器与转轴远离搅拌杆的一端固定连接；行星减速器下方设置有电动伸缩杆，电动伸缩杆一端与平台底部铰接，电动伸缩杆的另一端与支架底部铰接。
造粒罐内壁夹层设置有控温盘管，造粒罐远离转轴的一端开设有出料口，出料口处铰接有密封门；造粒罐顶部设置有检测器，检测器上设置有与外部回收系统连接的回收管，检测器内设置有异戊烷探测传感器；造粒罐设置有进料口，进料口处设置有阀门。造粒罐内还设置有喷洒溶剂用的喷头，喷头通过供料管与外部供料系统连接。
搅拌罐能够将硝化纤维素、混合粉体和分散介质搅拌均匀，并且搅拌罐能够维持温度在分散介质的沸点之下，将分散介质维持在液态状态下。搅拌罐底部连接有浆料输送管，浆料输送管远离搅拌罐的一端连接有浆料泵，浆料泵的另一端通过传输软管与造粒罐的进料口连接。
本发明的有益效果：
本发明新型喷花药为安全环保无烟胶体类型，通过自动化配制系统进行生产，生产效率更高，并且减少了人工参与，相较于传统生产方式安全性更高。该安全环保无烟胶体新型喷花药在生产过程中以异戊烷为分散介质，便于降低硝化纤维素的敏感度，在生产过程中将硝化纤维素和其他原料搅拌均匀；在后续步骤中通过沸点的差异除去异戊烷的同时，喷洒溶剂使硝化纤维素呈胶体状态，降低其感度，并且本发明以硅钨酸为钝感剂，能够溶于溶剂从而分散更加均匀，能够更好地起到隔热作用，进一步降低该喷花药的感度从而保证安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明自动化配制系统的结构示意图；
图2是本发明造粒设备的结构示意图：
图3是本发明造粒罐的内部结构示意图。
图中：1、锥形混合器；2、空压机；3、旋风分离器；4、暂存罐；5、螺杆提升机；6、搅拌罐；7、造粒设备；11、出料管；21、吹气泵；31、吸气泵；71、浆料泵；72、供料管；73、回收管；74、行星减速器；75、电机；76、电动伸缩杆；77、支架；78、平台；79、传输软管；701、造粒罐；702、搅拌杆；703、控温盘管；704、密封门；705、检测器；706、异戊烷探测传感器；707、喷头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图3，自动化配制系统包括锥形混合器1、旋风分离器3、暂存罐4、螺杆提升机5、搅拌罐6和造粒设备7。锥形混合器1用于混合粉体原料，锥形混合器1底部的出料管11连接有粉体输送管，粉体输送管的一端连接有吹气泵21，吹气泵21输送空压机2中的压缩空气，粉体输送管的另一端与旋风分离器3连接；旋风分离器3顶部通过管路连接有吸气泵31，吸气泵31的出气端设置有除尘过滤器；在吸气泵31和吹起泵的协同下，混合粉体在旋风分离器3中沉降，并储存在暂存罐4中，然后通过螺杆提升机5传输至搅拌罐6中。
造粒设备7包括支架77和平台78，支架77呈三角形，平台78底部与支架77上端铰接，平台78上方依次固定设置有电机75、行星减速器74和造粒罐701，造粒罐701的一端转动连接有转轴，造粒罐701内设置有与转轴固定连接的搅拌杆702；电机75的输出轴通过行星减速器74与转轴远离搅拌杆702的一端固定连接；行星减速器74下方设置有电动伸缩杆76，电动伸缩杆76一端与平台78底部铰接，电动伸缩杆76的另一端与支架77底部铰接。
造粒罐701内壁夹层设置有控温盘管703，造粒罐701远离转轴的一端开设有出料口，出料口处铰接有密封门704；造粒罐701顶部设置有检测器705，检测器705上设置有与外部回收系统连接的回收管73，检测器705内设置有异戊烷探测传感器706；造粒罐701设置有进料口，进料口处设置有阀门。造粒罐701内还设置有喷洒溶剂用的喷头707，喷头707通过供料管72与外部供料系统连接。
搅拌罐6能够将硝化纤维素、混合粉体和分散介质搅拌均匀，并且搅拌罐6能够维持温度在分散介质的沸点之下，将分散介质维持在液态状态下。搅拌罐6底部连接有浆料输送管，浆料输送管远离搅拌罐6的一端连接有浆料泵71，浆料泵71的另一端通过传输软管79与造粒罐701的进料口连接。
实施例1
本实施例提供一种安全环保无烟胶体新型喷花药，包括如下实施步骤：
步骤一：将1kg二苯胺、1kg硅钨酸、5kg硝酸钾和1kg石墨按照比例加入锥形混合器1中，在1500r/min的条件下搅拌混合20min，得到混合粉体；
步骤二：将混合粉体转移至搅拌罐6中，然后向搅拌罐6中按比例加入90kg硝化纤维素，并且通入1800kg异戊烷，在0℃和300r/min的条件下搅拌40min，得到混合浆料；
步骤三：将混合浆料转移至造粒设备7中，在40℃和100r/min的条件下搅拌至糊状，然后喷洒5kg甲醇，并在相同的条件下继续搅拌至无分散介质挥发，整个搅拌过程中回收分散介质，出料，得到安全环保无烟胶体新型喷花药。
实施例2
本实施例提供一种安全环保无烟胶体新型喷花药，包括如下实施步骤：
步骤一：将1kg二苯胺、3kg硅钨酸、10kg硝酸钠和2.5kg石墨按照比例加入锥形混合器1中，在1800r/min的条件下搅拌混合25min，得到混合粉体；
步骤二：将混合粉体转移至搅拌罐6中，然后向搅拌罐6中按比例加入95kg硝化纤维素，并且通入2850kg异戊烷，在5℃和400r/min的条件下搅拌45min，得到混合浆料；
步骤三：将混合浆料转移至造粒设备7中，在42℃和120r/min的条件下搅拌至糊状，然后喷洒10kg甲醇，并在相同的条件下继续搅拌至无分散介质挥发，整个搅拌过程中回收分散介质，出料，得到安全环保无烟胶体新型喷花药。
实施例3
本实施例提供一种安全环保无烟胶体新型喷花药，包括如下实施步骤：
步骤一：将1kg二苯胺、3.5kg硅钨酸、15kg硝酸锶和3kg石墨按照比例加入锥形混合器1中，在2000r/min的条件下搅拌混合30min，得到混合粉体；
步骤二：将混合粉体转移至搅拌罐6中，然后向搅拌罐6中按比例加入95kg硝化纤维素，并且通入3800kg异戊烷，在10℃和500r/min的条件下搅拌50min，得到混合浆料；
步骤三：将混合浆料转移至造粒设备7中，在45℃和130r/min的条件下搅拌至糊状，然后喷洒15kg乙醇，并在相同的条件下继续搅拌至无分散介质挥发，整个搅拌过程中回收分散介质，出料，得到安全环保无烟胶体新型喷花药。
实施例4
本实施例提供一种安全环保无烟胶体新型喷花药，包括如下实施步骤：
步骤一：将1kg二苯胺、5kg硅钨酸、20kg硝酸钡和5kg石墨按照比例加入锥形混合器1中，在2500r/min的条件下搅拌混合40min，得到混合粉体；
步骤二：将混合粉体转移至搅拌罐6中，然后向搅拌罐6中按比例加入100kg硝化纤维素，并且通入5000kg异戊烷，在20℃和600r/min的条件下搅拌60min，得到混合浆料；
步骤三：将混合浆料转移至造粒设备7中，在45℃和150r/min的条件下搅拌至糊状，然后喷洒20kg乙醇，并在相同的条件下继续搅拌至无分散介质挥发，整个搅拌过程中回收分散介质，出料，得到安全环保无烟胶体新型喷花药。
对比例1：在实施例4的基础上，将钝感剂硅钨酸替换为常用的石蜡，其余步骤保持不变，制备出喷花药。
实施例1-实施例4及对比例1中的硝化纤维素购买于北方化学工业股份有限公司，批号为2022-HB-43。
对实施例1-实施例4及对比例1进行性能测试，按照GB 10631-2013的规定，摩擦感度≤60％，撞击感度≤50，75±2℃、48h无分解，吸湿率≤2.0％，视为符合国家标准，具体根据SN/T 1731的相关测试标准测试不同喷花药的摩擦感度、撞击感度、热安定性和吸湿率，结果如表1所示：
表1
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 |
| 摩擦感度％ | 34 | 35 | 35 | 36 | 41 |
| 撞击感度/％ | 27 | 27 | 28 | 28 | 32 |
| 热安定性 | 安定 | 安定 | 安定 | 安定 | 安定 |
| 吸湿率/％ | 1.5 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.6 |
由表1可以看出，实施例1-实施例4中采用硅钨酸作为钝感剂，摩擦感度和撞击感度更小，更加安全。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种安全环保无烟胶体新型喷花药，其特征在于，按照质量份数计，包括如下组分：
硝化纤维素90-100份、溶剂5-20份、二苯胺1-5份、钝感剂1-5份、氧化剂5-20份、石墨1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种安全环保无烟胶体新型喷花药，其特征在于，包括如下制备步骤：
步骤一：将混合粉体转移至搅拌罐(6)中，然后向搅拌罐(6)中按比例加入硝化纤维素，并且通入硝化纤维素质量20-50倍的分散介质，在0-20℃和300-600r/min的条件下搅拌40-60min，得到混合浆料；
步骤二：将混合浆料转移至造粒设备(7)中，在40-45℃和100-150r/min的条件下搅拌至糊状，然后按比例喷洒溶剂，并在相同的条件下继续搅拌至无分散介质挥发，出料，得到安全环保无烟胶体新型喷花药。
3.根据权利要求2所述的一种安全环保无烟胶体新型喷花药，其特征在于，所述混合粉体的制备方法为：将二苯胺、钝感剂、氧化剂和石墨按照比例加入锥形混合器(1)中，在1500-2500r/min的条件下搅拌混合20-40min，得到混合粉体。
4.根据权利要求1所述的一种安全环保无烟胶体新型喷花药，其特征在于，所述溶剂为甲醇或乙醇。
5.根据权利要求1所述的一种安全环保无烟胶体新型喷花药，其特征在于，所述氧化剂为硝酸钾、硝酸钠、硝酸锶和硝酸钡中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种安全环保无烟胶体新型喷花药，其特征在于，所述钝感剂为硅钨酸。
7.根据权利要求2所述的一种安全环保无烟胶体新型喷花药，其特征在于，所述分散介质为异戊烷。
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