阅读说明：本技术 一种高能量高燃速点火药剂 (High-energy high-combustion-rate ignition agent ) 是由 王明 周艳坤 唐继平 魏婧姝 袁长宏 袁维 于 2019-11-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高能量高燃速点火药剂,属于军民两用火工技术领域,由下述的重量份数的组分组成：高氯酸钾9-13份、三氧化二铁47-53份、氧化铜3-7份、作为还原剂的：铝粉25-30份、镍粉1-5份、粘合剂：4-6份,将上述原料混合,造粒即可得到；本申请的高能量高燃速点火药剂,使用时将其压制成空心固体药柱,装配在点火类武器内,激发后点火药剂快速燃烧,产生大量的高温气体和金属射流,作用在门、窗等目标上,在10s内即可熔断目标,在-45℃至55℃环境下、在震动环境下均可正常工作。(The invention discloses a high-energy high-combustion-rate ignition medicament, which belongs to the technical field of dual-purpose firer for military and civil use and consists of the following components in parts by weight: 9-13 parts of potassium perchlorate, 47-53 parts of ferric oxide, 3-7 parts of copper oxide and a reducing agent comprising the following components in parts by weight: 25-30 parts of aluminum powder, 1-5 parts of nickel powder and an adhesive: 4-6 parts of the raw materials, and mixing and granulating the raw materials to obtain the feed additive; the high-energy high-burning-rate ignition agent is pressed into a hollow solid grain during use, is assembled in an ignition weapon, is rapidly combusted after being excited to generate a large amount of high-temperature gas and metal jet flow, acts on targets such as doors and windows, can fuse the targets within 10s, and can normally work under the environment of-45 ℃ to 55 ℃ and the vibration environment.)

一种高能量高燃速点火药剂

技术领域

本发明涉及军民两用火工领域，尤其涉及一种高能量高燃速点火药剂。

背景技术

在目前的特种作战及城市反恐作战中，作战人员会遇到需要突破大门、窗户等情况，遇到这种情况作战人员往往是使用手雷、重锤等暴力突破，但噪声过大，有破片产生，效率低、不安全。

一种理想的解决上述问题的药剂，要求可以随身携带，使用时只需短短10s左右就能够熔断钢筋、烧穿钢板和锁芯等，其优点是能量集中，火焰威力大、火焰正向输出，保证操作人员安全；重量轻，便于携带、成本低，适合大规模生产。然而目前类似的点火药剂，往往存在成本高，或者燃速慢、能量低，不满足上述要求。所以，开发一种高能量、高燃速、低成本的点火药剂已迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的就在于，针对当前行业内点火药高成本、低燃速、低能量等问题，提供了一种能量高、燃速高、成本低的点火药剂，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种高能量高燃速点火药剂，由下述的重量份数的组分组成：

作为氧化剂的：高氯酸钾 9-13份

三氧化二铁 47-53份

氧化铜 3-7份

作为还原剂的：铝粉 25-30份

镍粉 1-5份

粘合剂： 4-6份

将上述原料混合，造粒而成。

点火药剂在燃烧时产生高温液态金属和大量气体，在狭小的空间内生成高温高压的气体与液体金属，从产品的喷喉中射出，形成高温的金属射流，作用在目标上，快速熔断、熔穿目标。本发明的粘合剂，可以使用氟橡胶等等。

其中用于产生液态金属的反应如下：

Fe₂O₃+CuO+2Al+Ni＝Fe+Cu+Al₂O₃+NiO

因上述反应几乎没有气体产品，所有在配方中添加高氯酸钾，用于产生大量气体，其反应机理如下：

先是高氯酸钾受热分解KClO₄＝KCl+2O₂↑，部分氧气参与反应，剩余气体用于产品高压，形成射流。

造粒的方法，可以是将各组分混合均匀后，使用铜筛造粒，铜筛的筛孔，可以是35-50目，优选40目。

作为优选的技术方案：所述原料等级均为分析纯。

作为优选的技术方案：所述高氯酸钾、氧化铜和镍粉，粒度为 200目标准筛下物。

作为优选的技术方案：所述三氧化二铁和铝粉，粒度为100目标准筛下物。

作为优选的技术方案：所述粘合剂的溶解剂为丙酮。粘合剂的溶解剂可以选用部分其他的有机溶剂，但丙酮的成本最低，毒性最小，且易挥发，在点火药剂造粒后先是自然晾干，将丙酮挥发出去，然后在放入安全烘箱内干燥。作为粘合剂溶解剂的优选。

作为优选的技术方案：所述造粒后的点火药剂的自由堆积密度为0.9～1.1g·cm^-3。

上述的点火药剂的用途，将所述点火药剂压制成空心药柱。药柱的尺寸为

空心部分的尺寸为

上述尺寸是可以根据实际情况调整的，调整的原则是药柱的最大外径与高度之间的比例接近1:1，这样可以保证药柱压制时效率最大的条件下，药柱上下面的压药密度误差最小；中心孔的直径是根据试验情况得出的最佳方案，该中心孔的作用是用来提高药柱燃烧的稳定性，控制药柱燃烧的速度。

压制密度为2.0～2.2g/cm³。

作为本方案的优选：药剂造粒时需等待湿混药剂即将干透前进行造粒。因为使用粘合剂的特殊性，该药剂在湿度较大的情况时无法过筛，药剂会粘粘在晒网上，无法造粒。如果药剂彻底晾干后，药剂就会变的过硬，且硬度很大，无法通过筛网造粒。

装配成纵火棒，为保证药柱的密度均匀性，优选将空心药柱分成 3部分压制，单发药柱高度30mm，压药密度为(2.0～2.1)g·cm³。

药剂的干混是将氧化剂和粘合剂过筛混合均匀后，在加溶解好的粘合剂，干混连续过筛6遍的作用是将两组分充分混合均匀，手工混药时，1公斤以下的药剂过筛3遍就能混合均匀，3～5公斤的药量过筛时需要过筛5次以上。使用100目筛是因为药剂原材料颗粒都在 150目以上，使用过筛的筛网直径越小就越能混合的充分。过筛是手工混药工艺中的一种较好的工艺。相对于三维混药机和行星式球磨机，手工过筛不会出现混药死角和较大的震动。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本申请的高能量高燃速点火药剂，使用时将其压制成空心固体药柱，装配在点火类武器内。激发(激发过程为：在药柱表面装上做好的点火药盒，点火药盒是通过药盒内的药头点燃，药头是通过手柄中的控制器点燃，其工作原理大概为：手柄中的控制器控制电源给电，点燃药盒内的点火药头，药头发火后点燃药盒内的药剂，药剂发火点燃药柱)后点火药剂快速燃烧，产生大量的高温气体和金属射流，作用在门、窗等目标上，在10s内即可熔断目标，在-45℃至55℃环境下、在震动环境下均可正常工作。

附图说明

图1为实施例的药柱的结构示意图；

图2为实施例的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1～3：

按表1中所列的重量份，称取原料，然后制成点火棒

表1各实施例中组分的重量份

	高氯酸钾	三氧化二铁	氧化铜	铝粉	镍粉	粘合剂
							实施例1	10	50	5	27	3	5
实施例2	9	52	3	25	5	6
							实施例3	12	47	6	30	1	4

采用上表中的组分，制备点如图1所示的点火棒，制备的方法为：

工艺流程如图2所示：

1、原材料准备：

(1)原材料规格

铝粉：空气雾化铝粉。

三氧化二铁：分析纯，符合标准Q/12DJ0072-2014。

镁粉：FM5号镁粉。

高氯酸钾：分析纯，符合HG/T 3247-2017，过200目筛。

丙酮：分析纯，符合GB/T686-2008。

(2)干燥条件：

三氧化二铁：(55±5)℃、12h。

高氯酸钾：(55±5)℃、12h。

铝粉：(25±5)℃、2h。

镁粉：(25±5)℃、2h。

(3)设备

安全烘箱：HGY120F

标准筛：200目

2、配料：

(1)操作方法

a将铜盆用丙酮清洗干净并晾干。

b按照技术要求进行配料。

c将氧化剂和还原剂盛装在铜盆内，将粘合剂放在洁净的烧杯内。

d在烧杯内加入适量的丙酮，并用玻璃棒搅拌1min后，浸泡。

(2)设备

天平：0.1g

铜盆、烧杯、玻璃棒

3、干混：

(1)操作方法

a穿戴好劳动防护用品，将铜筛用丙酮清洗干净并晾干。

b用手轻柔的翻转在铜盆中的原材料，使其无肉眼可见的单一原材料颜色止。

c在牛皮纸上用铜筛对原材料进行过筛，过筛次数不得低于6次，每次过筛及时将筛上物进行碾碎后过筛。

(2)设备：

铜筛、牛皮纸

4、湿混：

(1)操作方法

a搅拌粘合剂溶液直至粘合剂(本实施例以氟橡胶为例)完全融于丙酮中，可适量添加适量的丙酮。

B粘合剂溶液分散倒入铜盆内，并将烧杯和玻璃棒清洗2～3遍，清洗液倒入铜盆内。

c对铜盆内的原材料进行湿混，直至原材料呈糊状，颜色单一均匀。

d将铜盆放在排风柜下进行丙酮挥发，每隔5min对药剂进行搅拌直至无丙酮味道散发。

(2)设备：

铜盆、烧杯、玻璃棒

5、过筛

(1)操作方法

a将铜筛倒扣在桌面的牛皮纸上，用木勺取一勺药剂倒在晒网上，用手对药剂进行过筛。

b药剂过干无法过筛时，可加入适量的丙酮进行湿润。

(2)设备

铜筛：20目。

6、干燥

(1)操作方法

a开启烘箱，设置温度为50℃～60℃。

b在木盘上垫一张牛皮纸，将过筛后的药剂铺在牛皮纸上，药面高度不得高于20mm。按照技术要求对药剂进行干燥。

c干燥后，将药剂取出放置在干燥器或者湿度在50％以下的环境下降温后备用。

(2)设备

安全烘箱：HGY120F

7、压药柱

(1)操作方法

a检查压力机是否运行正常。

b按照技术要求称取药剂，倒入压药模具内，用纱布清理顶杆和内壁上的药剂，装上压药冲，进行压药。

c药柱压完后用手将药柱边缘的凸起进行清理。

(2)设备

63T油压机：自制

8、产品装配

(1)操作方法

a分别药柱三发，将三发药柱按照用粘合剂溶液粘接在一起，单发药柱密度小的一端在下。

b在最小密度端药柱的中心孔位置贴一张透明胶带。

c将药柱装入壳体内，从上到下为密度递减。

d在喉衬内部均匀的涂抹一圈隔热胶，在将喷嘴安装在喉衬内。

e将喉衬拧在壳体上，并在壳体底端涂适量的隔热胶，堵塞出线孔。

将实施例1所得的点火棒进行试验，结果见表2

实施例4

为了验证组分中高氯酸钾所起的重要作用，本实施例进行了对比试验，试验组分见表3

表3对比例组分表

	高氯酸钾	三氧化二铁	氧化铜	铝粉	镍粉	粘合剂
							实施例1	10	50	5	27	3	5
实施例4	0	50	5	27	3	5

试验结果见表4：

表4对比试验结果表

表2点火药剂试验记录表

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。