[12]发明专利申请公开说明书
[21]申请号03118049.3
[51]Int.CI7
C06B 33/00F42B 4/00
[43]公开日2003年7月23日
[22]申请日2003.01.24[21]申请号03118049.3[71]申请人刘琼吾
地址412200湖南省醴陵市砂子岭共同申请人刘天水[72]发明人刘琼吾 刘天水
[11]公开号CN 1431182A
[74]专利代理机构株洲市长江专利事务所
代理人张继纲
权利要求书 1 页 说明书 6 页
[54]发明名称
安全烟花鞭炮药剂组合物
[57]摘要
本发明涉及一种安全烟花鞭炮药剂组合物，其组份含有氧化剂、硫酸盐化合物、铝粉、珍珠岩粉和木炭粉；氧化剂为金属氧化物及有机碱硝酸盐，其中金属氧化物为三氧化二铁、四氧化三铁、氧化铜、氧化锰、氧化锌、氧化钴、氧化铝及其类似物。有机碱硝酸盐为硝酸脲、硝酸胍、硝基胍及其类似物。硫酸亚铁是气体膨胀剂，关键是硫酸亚铁首先脱去结晶水，粉碎、用硅烷偶联剂进行表面处理，用碳酸钙中和表面残留酸质。安全烟花鞭炮药剂中不含氯酸钾，解决了现有烟花炮竹撞击感度、摩擦感度高及危险性大等问题，具有机械感度低及安全性高、打响率、声级值及色光均优等优点，广泛适用于制造烟花炮竹。
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权 利 要 求 书
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1、一种安全烟花鞭炮药剂组合物，其特征在于： A、所述的安全烟花鞭炮药剂组合物是包括氧化剂、硫酸盐化合物、珍
珠岩粉、木炭粉和铝粉，其组份的重量配比如下： 氧 化 剂 100份 硫酸盐化合物 20-35份 铝 粉 10-40份 珍珠岩粉 10-20份 木 炭 粉 3-5份；
B、所述的氧化剂为金属氧化物或有机碱硝酸盐、或其它们的组合； 所述的金属氧化物为三氧化二铁、四氧化三铁、氧化铜、二氧化锰、氧化锌、氧化钴、氧化铝、或它们的任意组合；
所述的有机碱硝酸盐为硝酸脲、硝酸胍、硝基胍、或它们的任意组合；
C、所述的硫酸盐化合物为硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸锰、硫酸钾、硫酸
钙、硫酸铜、或它们的任意组合。
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说 明 书
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安全烟花鞭炮药剂组合物
技术领域
本发明涉及一种烟花鞭炮安全药剂组合物，特别是涉及一种以有机碱硝酸盐或金属氧化物作氧化剂，硫酸盐提供气体膨胀、铝粉作可燃剂的安全烟花鞭炮药剂组合物。 背景技术
在现有技术中，多年来，在烟花鞭炮药剂的配制中，广泛采用了氯酸钾作氧化剂、硫磺作可燃剂、这类药剂极易引起自发性燃烧或爆炸，因机械撞击、摩擦或静电作用，极易发生炮竹生产的安全事故，氯酸钾极不稳定和变化无常。十九世纪后期，人们已逐渐认识到含氯酸钾药剂的高度危险性，英国已在1894年取缔一切含氯酸钾与硫磺的烟火药，美国也已禁止使用氯酸钾和硫磺的混合物。2002年10月，我国国务院发文严禁用氯酸钾配制烟花爆竹。
几种因素是造成含氯酸钾的烟火剂不稳定的原因：首先是氯酸钾这种氧化剂的燃点低(356℃)和分解温度低。氯酸钾的分解反应在常用氧化剂中是罕见的。氯酸钾与硫磺这种低熔点(119℃)燃料混合时特别敏感，它们的着火点温度只有150℃。当氯酸钾遇到硫磺后，由于硫磺本身可能缓慢氧化生成硫酸，在与氯酸钾共存的条件下，这种氧化过程更趋加快，促使氯酸钾分解生成危险性更大的氯酸和二氧化氯。如此互相作用，可使氯酸钾与硫磺混合物体系成为极不稳定的系统，稍受外界撞击、摩擦产生热点，即可激发燃烧或爆炸，甚至可能产生自燃或自爆。
氯酸钾的塔曼温度为42℃，从安全观点看这点特别重要，在惊人的低
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温下可能发生反应，特别是含硫磺或有机燃料情况下更有可能。氯酸钾、硝酸钾塔曼温度低，是含这类的烟火剂多次发生神秘的意外着火原因。目前使用花炮药剂中的氯酸钾、硫磺配方，撞击感度几乎为100％，摩擦感度100％，属高度危险性火药。以氯酸钾为氧化剂的炮竹药剂虽然具有良好的易燃性、可燃性、助色性、声响、碎纸率和经济适用性等优点，但其高度的危险及机械感度高却是致命的特点，因而必须改进。 发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种机械感度低、安全性能高的不含氯酸钾、不含硫磺的烟花鞭炮药剂组合物。
为了实现上述目的，本发明技术方案：安全烟花鞭炮药剂组合物包括氧化剂、硫酸盐化合物、珍珠岩粉、木炭粉和铝粉，其组份的重量配比如下：
氧 化 剂 100份 硫酸盐化合物 20-35份 铝 粉 10-40份 珍珠岩粉 10-20份 木 炭 粉 3-5份
氧化剂为金属氧化物或有机碱硝酸盐，或其它们的组合； 金属氧化物为三氧化二铁、四氧化三铁、氧化铜、二氧化锰、氧化锌、氧化钴、氧化铝，或它们的任意组合；
有机碱硝酸盐为硝酸脲、硝酸胍、硝基胍，或它们的任意组合； 硫酸盐化合物为硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸锰、硫酸钾、硫酸钙、硫酸铜，或它们的任意组合。
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硫酸盐化合物首选硫酸亚铁。
安全烟花鞭炮药剂组合物的制备方法是将氧化剂粉碎至粒度为200-400目，干燥后备用；
在制备方法中对硫酸盐化合物的处理，组份不同，方法也不同，现以硫酸亚铁为例进行描述，将硫酸亚铁进行干燥处理；去除结晶水，其干燥温度为100-110℃，干燥的硫酸亚铁水份控制在0.5-0.2％，粉碎至粒度为200-400目放入捏合机中，然后加入硫酸亚铁重量的1-3％的硅烷偶联剂和硫酸亚铁重量的2-4％的超细轻质碳酸钙进行表面处理，处理温度为80-90℃，捏合时间30-40分钟，出料、过筛，得带滑性的白色硫酸亚铁晶体； 硅烷偶联剂为乙烯基三硅烷、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，或它们的任意组合；
将安全烟花鞭炮药剂组合物按组份的重量配比置于容积内混合均匀即可。其固体颗粒粉碎至粒度为200-400目。
从上可以看出，氧化剂可以是金属氧化物或有机碱硝酸盐之两类化合物中的其中任意一种或两种任意比例的混合物，也可以是这两类化合物中的一种、几种或所有种的任意比例的混合物。金属氧化物或有机碱硝酸盐化合物是提供炸药爆炸时所需的氧，它们的分解反应是吸热反应。为了防止降低炸药爆炸时的温度，应将其中的硫酸盐化合物含量20-35范围内。硫酸盐在分解反应时放出二氧化硫气体，使炸药产生气体急速膨胀，提高炮竹声响。
硫酸盐化合物是硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸锰、硫酸铜、硫酸钙之任一种、几种或所有种的任意比例的混合物。如采用一种，首选硫酸亚铁。
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例如氧化铁作氧化剂，与铝反应，产生铝热效应，可使铝的燃烧温度从1800℃提高到2500℃，从而提高爆温。硫酸亚铁的分解温度是600-700℃，铝的燃烧高温足够促使硫酸亚铁分解出二氧化硫气体，提供足够的气体爆炸。
组合物中的铝粉是轻金属，燃烧时温度可达2000-2500℃左右，可以提高爆温以提高爆炸威力及声响。
珍珠岩粉是填充剂，是药物密度的调节剂，使装药物松散，以利点火。 本实施过程中，必须按照所述的比例加入，否则严重影响爆药性能。氧化剂的加入量必须考虑氧平衡，应提供足够的氧促使硫酸盐、铝燃烧分解的需氧量；当硫酸盐的含量过低，则产生的气体量太少，爆炸时碎纸率差，纸筒可能炸不碎：若用量过高则气体量过多，硫酸盐分解吸热量过大，降低了爆温致使爆筒炸不开，并降低了声响。当铝粉用量过多时，虽然能提高爆温，但同时大大提高了成本。在本配方中还应加3-5％的木炭粉，以提高爆药的点火性能，但绝不可过量，否则炭(C)燃烧产生的二氧化碳是炸药的致冷剂，明显降低爆温。因此，各成份应按比例加入，综合平衡，才能保证产品质量。
本发明在制备过程中，其金属氧化物不需要进行特殊加工，如果能进行超细粉碎，效果更佳，但有机碱硝酸盐需进行深度加工。硫酸盐化合物首选是硫酸亚铁，硫酸亚铁分子内含有7个结晶水，须将结晶水去掉，即进行烘干处理。干燥的硫酸亚铁水分应控制在0.5-0.2％，粉碎至粒度300-400目。加入硫酸亚铁重量的1％-3％的硅烷偶联剂和硫酸亚铁重量的2-4％的超细轻质碳酸钙进行表面处理。碳酸钙的加入，其目的是中和酸性物质。在捏合机中混合并于80-90℃的温度下处理至少30-40分钟。
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使用的硅烷偶联剂为乙烯基三硅烷、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种或几种任意组份任意比例的混合物。这类物质可以用通式表达为Rsix3其中X为水解性官能团，R为有机官能团。硫酸亚铁经硅烷偶联剂处理后，使每一颗粒包覆一层有机防潮膜，避免在药物中使铝粉腐蚀，经处理的硫酸亚铁具有更高的活性。实施中，按比例称取各成份重量，将固体颗粒粉碎至粒度200-400目并过筛，硫酸盐表面处理、烘干、混合、包装即可。 与现有技术相比，本发明具有以下明显的优点，(1)由于采用氧化铁作氧化剂，提高了熔点，熔点高达1000℃以上，避免了氯酸钾的低温分解缺点，加之硫酸亚铁分解温度高达600-700℃，而使因机械撞击、摩擦产生热点也不能引燃整个药物而发生爆炸事故。故其安全性高；(2)采用本发明的药剂组合物生产的炮竹打响率，声响、色光均达到规定的质量标准，因而实用性强。 具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明进行更详细的描述： 实施例1：
取氧化铁重量100份，粉碎至200-400目、干燥、待用。将硫酸亚铁干燥、粉碎到200-400目，将硫酸亚铁放入捏合机中，加入硫酸亚铁重量的2％硅烷偶联剂，3％的超细轻质硫酸钙，80-90℃捏合30分钟出料、过筛，得带滑性的白色硫酸亚铁。然后将100份氧化铁、10份铝粉、30份硫酸亚铁、10份珍珠岩粉、5份木炭粉混合均匀即为安全烟花鞭炮药剂组合物。根据QB/T1914-94方法检测组合物：撞击感度：锤重10公斤，落高25厘米，测量值为2％，磨擦感度：表压1.25Mpa，摆角60°，测量值为3％。
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现将实施例1、2、3、4、5列表如下：
例表组合物配方及质量数据一览表
项目三氧化二铁四氧化三铁氧 化 铜氧 化 锰氧 化 锌氧 化 钴氧 化 铝硝 酸 脲硝 基 胍硫酸亚铁
30
3025150030
104020201512
25352024
3040203515
实施例1100
2050
57520
25
实施例2
实施例350
实施例4
实施例560
铝 粉10珍 珠 岩撞击感度％摩擦感度％
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