專利名稱:安全煙花鞭炮藥劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煙花鞭炮安全藥劑組合物，特別是涉及一種以有機堿硝酸鹽或金屬氧化物作氧化劑，硫酸鹽提供氣體膨脹、鋁粉作可燃劑的安全煙花鞭炮藥劑組合物。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，多年來，在煙花鞭炮藥劑的配制中，廣泛采用了氯酸鉀作氧化劑、硫磺作可燃劑、這類藥劑極易引起自發(fā)性燃燒或爆炸，因機械撞擊、摩擦或靜電作用，極易發(fā)生炮竹生產(chǎn)地安全事故，氯酸鉀極不穩(wěn)定和變化無常。十九世紀(jì)后期，人們已逐漸認識到含氯酸鉀藥劑的高度危險性，英國已在1894年取締一切含氯酸鉀與硫磺的煙火藥，美國也已禁止使用氯酸鉀和硫磺的混合物。2002年10月，我國國務(wù)院發(fā)文嚴(yán)禁用氯酸鉀配制煙花爆竹。
幾種因素是造成含氯酸鉀的煙火劑不穩(wěn)定的原因首先是氯酸鉀這種氧化劑的燃點低(356℃)和分解溫度低。氯酸鉀的分解反應(yīng)在常用氧化劑中是罕見的。氯酸鉀與硫磺這種低熔點(119℃)燃料混合時特別敏感，它們的著火點溫度只有150℃。當(dāng)氯酸鉀遇到硫磺后，由于硫磺本身可能緩慢氧化生成硫酸，在與氯酸鉀共存的條件下，這種氧化過程更趨加快，促使氯酸鉀分解生成危險性更大的氯酸和二氧化氯。如此互相作用，可使氯酸鉀與硫磺混合物體系成為極不穩(wěn)定的系統(tǒng)，稍受外界撞擊、摩擦產(chǎn)生熱點，即可激發(fā)燃燒或爆炸，甚至可能產(chǎn)生自燃或自爆。
氯酸鉀的塔曼溫度為42℃，從安全觀點看這點特別重要，在驚人的低溫下可能發(fā)生反應(yīng)，特別是含硫磺或有機燃料情況下更有可能。氯酸鉀、硝酸鉀塔曼溫度低，是含這類的煙火劑多次發(fā)生神秘的意外著火原因。目前使用花炮藥劑中的氯酸鉀、硫磺配方，撞擊感度幾乎為100％，摩擦感度100％，屬高度危險性火藥。以氯酸鉀為氧化劑的炮竹藥劑雖然具有良好的易燃性、可燃性、助色性、聲響、碎紙率和經(jīng)濟適用性等優(yōu)點，但其高度的危險及機械感度高卻是致命的特點，因而必須改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種機械感度低、安全性能高的不含氯酸鉀、不含硫磺的煙花鞭炮藥劑組合物。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案安全煙花鞭炮藥劑組合物包括氧化劑、硫酸鹽化合物、珍珠巖粉、木炭粉和鋁粉，其組份的重量配比如下
氧 化 劑 100份
硫酸鹽化合物 20-35份
鋁 粉 10-40份
珍珠巖粉 10-20份
木 炭 粉 3-5份
氧化劑為金屬氧化物或有機堿硝酸鹽，或其它們的組合；
金屬氧化物為三氧化二鐵、四氧化三鐵、氧化銅、二氧化錳、氧化鋅、氧化鈷、氧化鋁，或它們的任意組合；
有機堿硝酸鹽為硝酸脲、硝酸胍、硝基胍，或它們的任意組合；
硫酸鹽化合物為硫酸亞鐵、硫酸鋅、硫酸錳、硫酸鉀、硫酸鈣、硫酸銅，或它們的任意組合。
硫酸鹽化合物首選硫酸亞鐵。
安全煙花鞭炮藥劑組合物的制備方法是將氧化劑粉碎至粒度為200-400目，干燥后備用；
在制備方法中對硫酸鹽化合物的處理，組份不同，方法也不同，現(xiàn)以硫酸亞鐵為例進行描述，將硫酸亞鐵進行干燥處理；去除結(jié)晶水，其干燥溫度為100-110℃，干燥的硫酸亞鐵水份控制在0.5-0.2％，粉碎至粒度為200-400目放入捏合機中，然后加入硫酸亞鐵重量的1-3％的硅烷偶聯(lián)劑和硫酸亞鐵重量的2-4％的超細輕質(zhì)碳酸鈣進行表面處理，處理溫度為80-90℃，捏合時間30-40分鐘，出料、過篩，得帶滑性的白色硫酸亞鐵晶體；
硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三硅烷、R-氯丙基三甲氧基硅烷、R-硫丙基三甲氯基硅烷、R-丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷，或它們的任意組合；
將安全煙花鞭炮藥劑組合物按組份的重量配比置于容積內(nèi)混合均勻即可。其固體顆粒粉碎至粒度為200-400目。
從上可以看出，氧化劑可以是金屬氧化物或有機堿硝酸鹽之兩類化合物中的其中任意一種或兩種任意比例的混合物，也可以是這兩類化合物中的一種、幾種或所有種的任意比例的混合物。金屬氧化物或有機堿硝酸鹽化合物是提供炸藥爆炸時所需的氧，它們的分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。為了防止降低炸藥爆炸時的溫度，應(yīng)將其中的硫酸鹽化合物含量20-35范圍內(nèi)。硫酸鹽在分解反應(yīng)時放出二氧化硫氣體，使炸藥產(chǎn)生氣體急速膨脹，提高炮竹聲響。
硫酸鹽化合物是硫酸亞鐵、硫酸鋅、硫酸錳、硫酸銅、硫酸鈣之任一種、幾種或所有種的任意比例的混合物。如采用一種，首選硫酸亞鐵。
例如氧化鐵作氧化劑，與鋁反應(yīng)，產(chǎn)生鋁熱效應(yīng)，可使鋁的燃燒溫度從1800℃提高到2500℃，從而提高爆溫。硫酸亞鐵的分解溫度是600-700℃，鋁的燃燒高溫足夠促使硫酸亞鐵分解出二氧化硫氣體，提供足夠的氣體爆炸。
組合物中的鋁粉是輕金屬，燃燒時溫度可達2000-2500℃左右，可以提高爆溫以提高爆炸威力及聲響。
珍珠巖粉是填充劑，是藥物密度的調(diào)節(jié)劑，使裝藥物松散，以利點火。
本實施過程中，必須按照所述的比例加入，否則嚴(yán)重影響爆藥性能。氧化劑的加入量必須考慮氧平衡，應(yīng)提供足夠的氧促使硫酸鹽、鋁燃燒分解的需氧量；當(dāng)硫酸鹽的含量過低，則產(chǎn)生的氣體量太少，爆炸時碎紙率差，紙筒可能炸不碎若用量過高則氣體量過多，硫酸鹽分解吸熱量過大，降低了爆溫致使爆筒炸不開，并降低了聲響。當(dāng)鋁粉用量過多時，雖然能提高爆溫，但同時大大提高了成本。在本配方中還應(yīng)加3-5％的木炭粉，以提高爆藥的點火性能，但絕不可過量，否則炭(C)燃燒產(chǎn)生的二氧化碳是炸藥的致冷劑，明顯降低爆溫。因此，各成份應(yīng)按比例加入，綜合平衡，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量。
本發(fā)明在制備過程中，其金屬氧化物不需要進行特殊加工，如果能進行超細粉碎，效果更佳，但有機堿硝酸鹽需進行深度加工。硫酸鹽化合物首選是硫酸亞鐵，硫酸亞鐵分子內(nèi)含有7個結(jié)晶水，須將結(jié)晶水去掉，即進行烘干處理。干燥的硫酸亞鐵水分應(yīng)控制在0.5-0.2％，粉碎至粒度300-400目。加入硫酸亞鐵重量的1％-3％的硅烷偶聯(lián)劑和硫酸亞鐵重量的2-4％的超細輕質(zhì)碳酸鈣進行表面處理。碳酸鈣的加入，其目的是中和酸性物質(zhì)。在捏合機中混合并于80-90℃的溫度下處理至少30-40分鐘。使用的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三硅烷、R-氯丙基三甲氧基硅烷、R-硫丙基三甲氯基硅烷、R-丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷之一種或幾種任意組份任意比例的混合物。這類物質(zhì)可以用通式表達為Rsix3其中X為水解性官能團，R為有機官能團。硫酸亞鐵經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理后，使每一顆粒包覆一層有機防潮膜，避免在藥物中使鋁粉腐蝕，經(jīng)處理的硫酸亞鐵具有更高的活性。實施中，按比例稱取各成份重量，將固體顆粒粉碎至粒度200-400目并過篩，硫酸鹽表面處理、烘干、混合、包裝即可。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下明顯的優(yōu)點，(1)由于采用氧化鐵作氧化劑，提高了熔點，熔點高達1000℃以上，避免了氯酸鉀的低溫分解缺點，加之硫酸亞鐵分解溫度高達600-700℃，而使因機械撞擊、摩擦產(chǎn)生熱點也不能引燃整個藥物而發(fā)生爆炸事故。故其安全性高；(2)采用本發(fā)明的藥劑組合物生產(chǎn)的炮竹打響率，聲響、色光均達到規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，因而實用性強。
具體實施方式
以下通過具體的實施例對本發(fā)明進行更詳細的描述
實施例1
取氧化鐵重量100份，粉碎至200-400目、干燥、待用。將硫酸亞鐵干燥、粉碎到200-400目，將硫酸亞鐵放入捏合機中，加入硫酸亞鐵重量的2％硅烷偶聯(lián)劑，3％的超細輕質(zhì)硫酸鈣，80-90℃捏合30分鐘出料、過篩，得帶滑性的白色硫酸亞鐵。然后將100份氧化鐵、10份鋁粉、30份硫酸亞鐵、10份珍珠巖粉、5份木炭粉混合均勻即為安全煙花鞭炮藥劑組合物。根據(jù)QB/T1914-94方法檢測組合物撞擊感度錘重10公斤，落高25厘米，測量值為2％，磨擦感度表壓1.25Mpa，擺角60°，測量值為3％?，F(xiàn)將實施例1、2、3、4、5列表如下
例表組合物配方及質(zhì)量數(shù)據(jù)一覽表
權(quán)利要求
1、一種安全煙花鞭炮藥劑組合物，其特征在于
A、所述的安全煙花鞭炮藥劑組合物是包括氧化劑、硫酸鹽化合物、珍珠巖粉、木炭粉和鋁粉，其組份的重量配比如下
氧 化 劑 100份
硫酸鹽化合物 20-35份
鋁 粉 10-40份
珍珠巖粉 10-20份
木 炭 粉 3-5份；
B、所述的氧化劑為金屬氧化物或有機堿硝酸鹽、或其它們的組合；
所述的金屬氧化物為三氧化二鐵、四氧化三鐵、氧化銅、二氧化錳、氧化鋅、氧化鈷、氧化鋁、或它們的任意組合；
所述的有機堿硝酸鹽為硝酸脲、硝酸胍、硝基胍、或它們的任意組合；
C、所述的硫酸鹽化合物為硫酸亞鐵、硫酸鋅、硫酸錳、硫酸鉀、硫酸鈣、硫酸銅、或它們的任意組合。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種安全煙花鞭炮藥劑組合物，其組份含有氧化劑、硫酸鹽化合物、鋁粉、珍珠巖粉和木炭粉；氧化劑為金屬氧化物及有機堿硝酸鹽，其中金屬氧化物為三氧化二鐵、四氧化三鐵、氧化銅、氧化錳、氧化鋅、氧化鈷、氧化鋁及其類似物。有機堿硝酸鹽為硝酸脲、硝酸胍、硝基胍及其類似物。硫酸亞鐵是氣體膨脹劑，關(guān)鍵是硫酸亞鐵首先脫去結(jié)晶水，粉碎、用硅烷偶聯(lián)劑進行表面處理，用碳酸鈣中和表面殘留酸質(zhì)。安全煙花鞭炮藥劑中不含氯酸鉀，解決了現(xiàn)有煙花炮竹撞擊感度、摩擦感度高及危險性大等問題，具有機械感度低及安全性高、打響率、聲級值及色光均優(yōu)等優(yōu)點，廣泛適用于制造煙花炮竹。
文檔編號F42B4/00GKCN1431182SQ03118049
公開日2003年7月23日 申請日期2003年1月24日
發(fā)明者劉瓊吾, 劉天水 申請人:劉瓊吾, 劉天水導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan