阅读说明：本技术 一种钝感电发火头用烟火剂及其制备方法及应用 (Pyrotechnic agent for insensitive electric ignition head and preparation method and application thereof ) 是由 吕能勇 覃韬 伍堂锐 唐维邦 张军君 简娟娟 王浩 于 2020-07-07 设计创作，主要内容包括：本发明属于烟火剂技术领域,特别涉及一种钝感电发火头用烟火剂及其制备方法及应用,所述烟火剂由还原剂、氧化剂、成型用粘合剂组成；所述还原剂由镁粉、锆粉和铝粉组成；所述氧化剂为过氧化钡,所述粘合剂由无水乙醇和聚乙烯醇缩丁醛组成。本发明中钝感电发火头用烟火剂应用于热电池的点火,具有燃点高、输出能量大、使用安全等优点,能够满足热电池的点火要求。(The invention belongs to the technical field of pyrotechnic compositions, and particularly relates to a pyrotechnic composition for a insensitive electric ignition head, a preparation method and application thereof, wherein the pyrotechnic composition consists of a reducing agent, an oxidizing agent and a forming adhesive; the reducing agent consists of magnesium powder, zirconium powder and aluminum powder; the oxidant is barium peroxide, and the adhesive is composed of absolute ethyl alcohol and polyvinyl butyral. The pyrotechnic composition for the insensitive electric ignition head is applied to ignition of a thermal battery, has the advantages of high ignition point, large output energy, safety in use and the like, and can meet the ignition requirement of the thermal battery.)

一种钝感电发火头用烟火剂及其制备方法及应用

技术领域

本发明属于烟火剂技术领域，特别涉及一种钝感电发火头用烟火剂及其制备方法及应用。

背景技术

热电池(thermal battery),又称热激活储备电池(heat activated reservebattery)。热电池是一种以烟火热源引燃启动的熔盐电池，具有比能量高，贮存期内不需要维护和保养的优点。热电池在贮存时电解质为不导电的固体，使用时用电发火头或撞针机构等引燃其内部的加热药剂，使电解质熔融成为离子导体而被激活的一种储备电池。热电池作为一种贮备式能源，具有激活时间短、响应快、大功率输出、贮存寿命长、可任意方向安装等特点，广泛应用于各种导弹武器。

自20世纪70年代问世以来，世界上主要军事强国对该种热电池的兴趣倍增，80年代得到迅速发展。热电池是导弹发射、鱼雷潜艇、制导炮弹、智能炸弹、弹射座椅等的启动和应急电源，受制于应用领域的特殊，很少有公开报道关于热电池的详细资料。热电池主要由电堆、点火组件、引燃组件、加热组件、绝缘保温组件、电池壳及盖等结构件组成，使用时采用电流引燃电点火头或用撞针机构撞击火帽等点火组件点燃引燃元件,从而引燃加热元件,使电池内部温度迅速上升,开始电化学反应,同时熔融电解质并形成高导电率的离子导体,使电池激活,在短时间内即可输出所需的直流电压及电流。

电点火头是热电池电激活的主要发火组件，热电池在研制初期，主要应用的是敏感型电发火头作为点火器。在军事对抗激烈的今天，许多新概念武器不断出现，许多新技术装备不断发展，对热电池的各种性能指标要求也起来越高，热电池对环境的抗干扰性也逐渐引起众多专家学者的关注，钝感型电发火头渐渐成为热电池点火器的首选，因此，研制出一种燃点高、输出能量大、使用安全的钝感型电发火头用烟火剂尤为重要。

在钝感型电发火头设计中，最重要的就是使用钝感型烟火剂。王凯民博士所著的《火工品工程》一书中介绍了两种钝感型烟火剂：TiH₁₉/KClO₄和Mg/TeO₂。由于辅助成份不明确，配比不具体，因此借鉴作用不明显，另外，钝感型电点火头的发火标准为1A、1W、5min不发火，5A、5W、50ms必发火，即激活电流为5A,可靠发火时间为50ms，这提高了钝感型电点火头的指标要求，所以相对于上述烟火剂，研究一种具有燃点高、输出热量大、使用安全等特点的烟火剂满足热电池的钝感激活需求尤为重要。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种热电池钝感型电发火头用烟火剂及其制备方法及应用。本方法提供的烟火剂作为钝感型电发火头的烟火剂，应用于热电池的激活，具有燃点高、输出能量大、使用安全等优点，能够满足热电池的激活要求，特别适合应用于对环境适应性要求极高的热电池中。

为了能够达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钝感电发火头用烟火剂，所述烟火剂由还原剂、氧化剂、成型用粘合剂组成。

所述还原剂由镁粉、锆粉和铝粉组成。

所述氧化剂为过氧化钡。

进一步地，所述还原剂中镁粉、锆粉和铝粉的质量比为(10～15):(5～10):(5～10)。

所述镁粉、锆粉和铝粉和氧化剂的质量比为(10～15):(5～10):(5～10):(65～75)。

进一步地优选，所述镁粉、锆粉和铝粉和氧化剂的质量比为15:5:5:75。

进一步地，所述成型粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛的无水乙醇溶液。

进一步地，所述成型粘合剂的浓度为1％～3％，即每100ml无水乙醇中加入1g～3g的聚乙烯醇缩丁醛。

本发明的另一目的在于提供一种钝感电发火头用烟火剂的制备方法，包括以下步骤：将氧化剂和还原剂混合均匀，制成粉状烟火剂；将聚乙烯醇缩丁醛加入到无水乙醇中并搅拌均匀，配制成粘合剂溶液；将粉状烟火剂与成型粘合剂溶液混合并搅拌均匀，制成浆料，即得所述钝感电发火头用烟火剂。

本发明所述钝感电发火头用烟火剂的化学反应方程式如下：

5BaO₂+Mg+Zr+2Al＝5BaO+MgO+ZrO+Al₂O₃

由于本发明采用了以上技术方案，具有以下有益效果：

(1)用差示扫描量热法(DSC法)对本发明中钝感电发火头用烟火剂进行试验，结果见图1。曲线结果显示：烟火剂燃点达544.6℃、单位质量烟火剂的发热量为2.837Kj/g。因此，本发明中的烟火剂能够满足钝感电发火头对烟火剂高燃点的要求，可以满足热电池的钝感点火要求，特别适合应用于对环境适应性要求极高的热电池中。

(2)由于其输出能量大，质量30mg的烟火剂即可完成点燃热电池内部的引燃片，而TiH₁₉/KClO₄和Mg/TeO₂两种烟火剂的使用质量则须达到60mg以上。因此，应用本发明烟火剂的钝感型电发火头外形尺寸仅为3.5mm，而应用TiH₁₉/KClO₄和Mg/TeO₂的钝感型电发火头外形尺寸却达到4.5mm。

(3)增加了钝感电发火头烟火剂体系，为钝感电发火头设计提供更多可供选择的技术途径。

附图说明

图1：本发明钝感电发火头用烟火剂DSC曲线图；

图2：对比例中等当量Mg/TeO₂烟火剂DSC曲线图；

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

实施例1

一种钝感电发火头用烟火剂，所述烟火剂由氧化剂、还原剂、成型用粘合剂组成；

所述还原剂由镁粉、锆粉和铝粉组成；所述氧化剂为过氧化钡；所述成型粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛的无水乙醇溶液，其浓度为2％；所述镁粉、锆粉和铝粉和氧化剂的质量比为15:5:5:75；

所述钝感电发火头用烟火剂的制备方法，包括以下步骤：将氧化剂和还原剂混合均匀，制成粉状烟火剂；将聚乙烯醇缩丁醛加入到无水乙醇中并搅拌均匀配制成型粘合剂溶液；将粉状烟火剂与成型粘合剂溶液按重量比为1：1.5混合并搅拌均匀成浆料，即得所述钝感电发火头用烟火剂。

实施例2

一种钝感电发火头用烟火剂，所述烟火剂由氧化剂、还原剂、成型用粘合剂组成；

所述还原剂由镁粉、锆粉和铝粉组成；所述氧化剂为过氧化钡；所述成型粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛的无水乙醇溶液，其浓度为3％；所述镁粉、锆粉和铝粉和氧化剂的质量比为15:7.5:7.5:70；

所述钝感电发火头用烟火剂的制备方法，包括以下步骤：将氧化剂和还原剂混合均匀，制成粉状烟火剂；将聚乙烯醇缩丁醛加入到无水乙醇中并搅拌均匀配制成型粘合剂溶液；将粉状烟火剂与成型粘合剂溶液按重量比为1：1.8混合并搅拌均匀成浆料，即得所述钝感电发火头用新型烟火剂。

实施例3

一种钝感电发火头用烟火剂，所述烟火剂由氧化剂、还原剂、成型用粘合剂组成；

所述还原剂由镁粉、锆粉和铝粉组成；所述氧化剂为过氧化钡；所述成型粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛的无水乙醇溶液，其浓度为1％；所述镁粉、锆粉和铝粉和氧化剂的质量比为15:10:10:65；

一种钝感电发火头用烟火剂的制备方法，包括以下步骤：将氧化剂和还原剂混合均匀，制成粉状烟火剂；将聚乙烯醇缩丁醛加入到无水乙醇中并搅拌均匀配制成型粘合剂溶液；将粉状烟火剂与成型粘合剂溶液按重量比为1：1.2混合并搅拌均匀成浆料，即得所述钝感电发火头用烟火剂。

实施例4

一种钝感电发火头用烟火剂，所述烟火剂由氧化剂、还原剂、成型用粘合剂组成；

所述还原剂由镁粉、锆粉和铝粉组成；所述氧化剂为过氧化钡；所述成型粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛的无水乙醇溶液，其浓度为3％；所述镁粉、锆粉和铝粉和氧化剂的质量比为10:10:10:70；

一种钝感电发火头用烟火剂的制备方法，包括以下步骤：将氧化剂和还原剂混合均匀，制成粉状烟火剂；将聚乙烯醇缩丁醛加入到无水乙醇中并搅拌均匀配制成型粘合剂溶液；将粉状烟火剂与成型粘合剂溶液按重量比为1：1.8混合并搅拌均匀成浆料，即得所述钝感电发火头用烟火剂。

对比例

对等当量配比的Mg/TeO₂烟火剂进行DSC试验，结果见图2；从图2中可以看出：等当量配比的Mg/TeO₂烟火剂，其燃点为465.1℃，单位质量发热量为1.632Kj/g。燃点和单位质量发热量均比本发明中烟火剂的低。

应用实例

1、某导弹用热电池，转定型阶段前提出了钝感性能必须达到1A，1W，5min不发火、不失效的要求。在初期的设计中，应用的是HgQT－35敏感型电发火头，其安全电流只能满足150mA，5min不发火、不失效。通过应用实施例1的烟火剂制造的DH-07型钝感电发火头后，很好地满足了钝感性能要求。

2、某导弹用热电池，其单元电池尺寸为：外径52，最大高度为236mm，当应用常规的RD-3型钝感电发火头进行设计时，优化设计后的高度尺寸达到了237mm，无法满足要求。通过应用实施例2烟火剂制造的DH-07型钝感电发火头后，高度尺寸为235mm，解决了高度尺寸紧张的设计难题。