阅读说明：本技术 一种自维持反应基安全环保烟花开爆药及其制备方法 (Self-sustaining reaction-based safe and environment-friendly firework bursting charge and preparation method thereof ) 是由 束庆海 吴启才 于 2021-07-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种自维持反应基安全环保烟花开爆药及其制备方法,包括：高分子氟聚物、活性还原剂、促爆剂、粘结剂；由以下重量份配比和粒径的组分组成：高分子氟聚物33～75份,粒径50～400μm；活性还原剂10～60份,粒径10～75μm；促爆剂8～50份,粒径10～120μm；硅烷偶联剂0.5～3份；粘结剂0.5～5份。本发明的优点是：取缔了传统的黑火药组分中硝酸钾、硫磺等对环境极其有害且感度较高的物质。所得产品具有无硫无氮、微烟、对环境友好、机械感度低、安全性高等优势,可广泛应用于烟花爆竹用开爆药生产中。(The invention discloses a self-sustaining reaction-based safe and environment-friendly firework blasting explosive and a preparation method thereof, wherein the self-sustaining reaction-based safe and environment-friendly firework blasting explosive comprises the following steps: high molecular fluorine polymer, active reducing agent, explosion promoter and binder; the composite material consists of the following components in parts by weight and particle size: 33-75 parts of high-molecular fluorine polymer with the particle size of 50-400 mu m; 10-60 parts of active reducing agent, and the particle size is 10-75 mu m; 8-50 parts of an explosion promoter, and the particle size is 10-120 mu m; 0.5-3 parts of a silane coupling agent; 0.5-5 parts of a binder. The invention has the advantages that: the components of the traditional black powder, such as potassium nitrate, sulfur and the like which are extremely harmful to the environment and have higher sensitivity are banned. The obtained product has the advantages of no sulfur, no nitrogen, little smoke, environmental protection, low mechanical sensitivity, high safety and the like, and can be widely applied to the production of the explosive for fireworks and crackers.)

一种自维持反应基安全环保烟花开爆药及其制备方法

技术领域

本发明涉及烟花爆竹制作技术领域，特别涉及一种自维持反应基安全环保烟花开爆药及其制备方法。

背景技术

在烟花爆竹生产中，黑火药是重要的原材料之一。黑火药由硝酸钾(氧化剂)、木炭(还原剂)和硫磺(可燃剂)三种成分混合而成，优点是价格低、操作安全、便于制造。但是，黑火药在燃烧时会产生大量黑色烟雾，影响烟花的燃放效果，而且燃烧不完全，残留物中会有大量的炭、硫、钾的氧化物及固体残渣，严重污染环境。在安全性方面，黑火药的机械感度较大，受到较强的冲击或摩擦时，即可发火或爆炸，因此，在生产和运输过程中安全性低，对人的生命和财产带来极大危险。

高分子氟聚物具有较好的热稳定性能(分解温度一般在400℃以上)、抗老化性能、化学稳定性，与金属粉反应生成的氟化物的生成热相比氧化物的要大，可释放大量的热(爆热可达2150kcal/kg)。同时，高分子氟聚物与烟火药剂常用的可燃剂、添加剂等物质具有较好的相容性，有优良的长贮性能，且应用于烟火药等含能材料中具有较好的成型性。此外，高分子氟聚物/活性金属粉的燃烧产物为碳和氟化物颗粒，不产生硫氧化物和氮氧化物等有毒有害气体，对环境友好。在安全方面，高分子氟聚物/活性金属粉表现出对机械冲击和热作用明显的钝感，因此在生产和运输过程中安全性高。基于上述颠覆性优势，高分子氟聚物/活性金属粉可应用于烟花爆竹生产中，有望彻底取代黑火药。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种自维持反应基安全环保烟花开爆药及其制备方法。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种自维持反应基安全环保烟花开爆药，包括：高分子氟聚物、活性还原剂、促爆剂、粘结剂；

由以下重量份配比和粒径的组分组成：

高分子氟聚物33～75份，粒径50～400μm；活性还原剂10～60份，粒径10～75μm；促爆剂8～50份，粒径10～120μm；硅烷偶联剂0.5～3份；粘结剂0.5～5份。

作为优选，高分子氟聚物为全氟聚醚、聚偏氟烯烃、聚氟烯烃、聚氟烷烃的其中一种。

作为优选，促爆剂为高氯酸盐或氯酸盐，具体为高氯酸钾、高氯酸铅、氯酸钾的其中一种。

作为优选，还原剂为活性金属，具体为球形铝粉、球形镁粉、球形锌粉的其中一种。

本发明公开了一种自维持反应基安全环保烟花开爆药的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将硅烷偶联剂加入乙酸乙酯中，搅拌均匀，并在惰性气氛保护下，将活性还原剂分散到硅烷偶联剂加入乙酸乙酯中形成的溶液中，浸泡，过滤干燥，得到改性活性还原剂；

步骤二：将粘结剂加入乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将步骤一所得的改性活性还原剂分散到粘结剂加入乙酸乙酯中形成的溶液中，搅拌，得到粘结剂包覆还原剂的分散液；

步骤三：将高分子氟聚物和促爆剂加入到步骤三所得的分散液中，搅拌一定时间，得到浆料；

步骤四：将步骤三得到的浆料通过造粒机进行挤出造粒，并将颗粒进行干燥，得到最终产品。

作为优选，步骤一至步骤三所述的搅拌时间为1～6h，搅拌速率为100～200rpm/min。

作为优选，步骤一所述的浸泡时间为1～3h。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、采用高分子氟聚物、活性还原剂和促爆剂为原料，均为普通化学品试剂，来源广泛易得，采用简单的混粉、搅拌、造粒和干燥工艺即可制备，适宜工业化批量生产，过程安全可控。

2、可用于替代传统黑火药，具有无硫无氮、微烟、对环境友好、机械感度低、安全性高等优势，可广泛应用于烟花爆竹用发射药生产中。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下列举实施例，对本发明做进一步详细说明。

一种自维持反应基安全环保烟花开爆药的制备方法，具体步骤如下：

(1)改性包覆

表面改性：将0.5份硅烷偶联剂KH-550加入到乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将30份球形锌粉和12份球形镁粉分散到溶液中，浸泡6h，过滤干燥，得到改性包覆的还原剂；其中，球形锌粉的粒径为40μm，球形镁粉的粒径为10μm；

包覆：将1.5份粘结剂氟橡胶2311加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述改性金属粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液。

(2)混粉造粒

混粉：将46份聚偏氟乙烯粉和20份促爆剂高氯酸钾加入到上述粘结剂包覆还原剂所得的分散液中，搅拌4h，得到浆料；其中，聚偏氟乙烯粉粒径160μm；

造粒：将上述得到的浆料通过2mm粒料板的造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。

实施例2

一种自维持反应基安全环保烟花开爆药的制备方法，具体步骤如下：

(1)改性包覆

表面改性：将1份硅烷偶联剂KH-550加入到乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将20份球形铝粉和10份硼粉分散到溶液中，浸泡6h，过滤干燥，得到改性包覆的还原剂；其中，球形铝粉的粒径为40μm，硼粉的粒径为10μm；

包覆：将2份粘结剂氟橡胶2611加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述改性金属粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液。

(2)混粉造粒

混粉：将30份聚全氟十三烷酸和50份促爆剂氯酸钾加入到上述粘结剂包覆还原剂所得的分散液中，搅拌4h，得到浆料；其中，聚全氟十三烷酸粒径160μm；

造粒：将上述得到的浆料通过2mm粒料板的造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。

实施例3

一种自维持反应基安全环保烟花开爆药的制备方法，具体步骤如下：

(1)改性包覆

表面改性：将1份硅烷偶联剂KH-550加入到乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，8份球形铝粉、22份球形镁粉分散到溶液中，浸泡6h，过滤干燥，得到改性包覆的还原剂；其中，球形铝粉的粒径为40μm，球形镁粉的粒径为10μm；

包覆：将2份粘结剂氟橡胶2311加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述改性金属粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液。

(2)混粉造粒

混粉：将51份聚四氟乙烯和16份促爆剂高氯酸钾加入到上述粘结剂包覆还原剂所得的分散液中，搅拌4h，得到浆料；其中，聚全氟十三烷酸粒径160μm；

造粒：将上述得到的浆料通过2mm粒料板的造粒机进行挤出造粒，并将所得的颗粒进行干燥，烘干温度为60℃，得到最终产品。

依据GJB 772A-1997机械感度的测试方法，采用10Kg落锤25cm落高，测得所制备的开爆药撞击感度为4％～2％、摩擦感度均为0％，安全性能较传统烟花开爆药显著提升。

此外，本发明配方摒弃了传统烟花开爆药中的助燃剂、还原剂硫磺以及氧化剂硝酸钾等，反应产物不含对环境严重污染的硫氧化物和氮氧化物，属于一种绿色环保型烟花药剂，具有十分重要的科学价值和广泛的应用前景。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。