阅读说明：本技术 基于自维持反应的低成本安全环保烟花发射药制备方法 (Low-cost safe and environment-friendly firework propellant preparation method based on self-sustaining reaction ) 是由 束庆海 吴启才 于 2021-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开的基于自维持反应的低成本安全环保烟花发射药制备方法,属于烟花爆竹技术领域。所述低成本安全环保烟花发射药由低成本的合金粉取代部分价格昂贵的活性金属粉,实现成本的有效控制。制备方法为：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,将活性金属粉分散到溶液中,浸泡一定时间,过滤干燥,得到改性活性金属粉；将粘结剂加入乙酸乙酯中,搅拌至全部溶解,并将所得的改性活性金属粉分散到溶液中,搅拌一定时间,得到粘结剂包覆金属粉的分散液；将高分子氟聚物和合金粉加入到所得的分散液中,搅拌一定时间,得到浆料；将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。(The invention discloses a preparation method of a low-cost safe and environment-friendly firework propellant based on self-sustaining reaction, belonging to the technical field of fireworks and crackers. The low-cost safe and environment-friendly firework propellant powder is characterized in that part of expensive active metal powder is replaced by low-cost alloy powder, and the cost is effectively controlled. The preparation method comprises the following steps: adding a silane coupling agent into ethyl acetate, uniformly stirring, dispersing active metal powder into a solution under the protection of inert atmosphere, soaking for a certain time, filtering and drying to obtain modified active metal powder; adding the binder into ethyl acetate, stirring until the binder is completely dissolved, dispersing the obtained modified active metal powder into the solution, and stirring for a certain time to obtain a dispersion liquid of the binder-coated metal powder; adding the high molecular fluorine polymer and the alloy powder into the obtained dispersion liquid, and stirring for a certain time to obtain slurry; and extruding and granulating the obtained slurry through a granulator, and drying granules to obtain a final product.)

基于自维持反应的低成本安全环保烟花发射药制备方法

技术领域

本发明涉及一种基于自维持反应的低成本安全环保烟花发射药制备方法，属于烟花爆竹技术领域。

背景技术

在烟花爆竹生产中，黑火药是重要的原材料之一。由于黑火药在环保、安全等方面的巨大隐患，新型烟花药剂的研发成为研究热点。近年来，以北京理工大学为首的研发团队开发出高分子氟聚物基安全环保烟花发射药，利用高分子氟聚物和活性金属发生剧烈自维持氧化还原反应后释放高温的原理，开发出一系列高分子氟聚物基安全环保烟花发射药配方。

高分子氟聚物基安全环保烟花的综合性能虽然十分优异，尤其是其安全性能和环保性能，然而其配方所用的活性金属是球形的镁粉、铝粉等特殊规格的原材料，其成本多在数十万每吨的水平，价格及其昂贵，难以满足广泛推广的成本需求，开发具有较好反应活性且成本可控的无硫无氮原材料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明公开的基于自维持反应的低成本安全环保烟花发射药制备方法，采用低成本的合金粉替代高价格的球形活性金属粉，实现成本的有效控制；且所采用的制备工艺均为常规的混合、搅拌、造粒和干燥等，过程简单安全性高，无特殊工艺要求，便于批量生产。所述烟花发射药以高分子氟聚物/活性金属/粘结剂为组成成分，具有无硫无氮、微烟、机械和静电感度低、安全性高等优势，可广泛应用于烟花爆竹用发射药生产中。

本发明目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的基于自维持反应的低成本安全环保烟花发射药制备方法，所述基于自维持反应的低成本安全环保烟花发射药，由以下重量份配比和粒径的组分组成：

高分子氟聚物30～75份，粒径50～400μm；合金粉20～50份，粒径10～40μm；活性金属粉5～15份，粒径10～75μm；硅烷偶联剂0.5～3份；粘结剂0.5～5份。

优选地，所述组合物由以下重量份配比和粒径的组分组成：

高分子氟聚物56份，粒径100～300μm；合金粉30份，粒径10～40μm；活性金属粉10份，粒径10～75μm；硅烷偶联剂2份；粘结剂2份。

本发明公开的基于自维持反应的低成本安全环保烟花发射药的制备方法，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，将活性金属粉分散到溶液中，浸泡一定时间，过滤干燥，得到改性活性金属粉；

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金属粉分散到溶液中，搅拌一定时间，得到粘结剂包覆金属粉的分散液；

步骤三：将高分子氟聚物和合金粉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。

步骤一到步骤三所述的搅拌时间为1～6h，搅拌速率为100～200rpm/min。

步骤一所述的浸泡时间为6～12h。

步骤一中高分子氟聚物为全氟聚醚、聚氟烯烃、聚氟烷烃等。

步骤一中活性金属为球形铝粉、球形镁粉。

步骤三中合金粉为铝镁合金、镁锌合金、铝镁锰合金等。

有益效果：

1、本发明公开的一种基于自维持反应的低成本安全环保烟花发射药制备方法，采用低成本的合金粉替代高价格的球形活性金属粉，实现成本的有效控制；且所采用的制备工艺均为常规的混合、搅拌、造粒和干燥等，过程简单安全性高，无特殊工艺要求，便于批量生产。

2、本发明公开的一种基于自维持反应的低成本安全环保烟花发射药制备方法，制备的一种基于自维持反应的低成本安全环保烟花发射药，相对于传统黑火药，无硫无氮、微烟、对环境友好、机械感度低、安全性高等优势；相对了新开发的氟聚物/活性金属类新材料，成本可控，可广泛应用于烟花爆竹用发射药生产中。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细说明本发明，但具体实施例并不对本发明有任何形式的限定。除非特别说明，本发明实施例使用的各种原料均可以通过常规市购得到，或根据本领域的常规方法制备得到，所用设备为实验常用设备。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。

实施例1

一种基于自维持反应的低成本安全环保烟花发射药的制备方法，具体步骤如下：

(1)首先对金属粉进行改性、包覆

表面改性：称取1份硅烷偶联剂KH550加入到50mL乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将8份活性金属和22份镁锌合金粉分散到溶液中，浸泡6h，过滤干燥，得到改性金属粉；其中，活性金属粒径10μm，镁锌合金粉粒径10μm；

包覆：称取2份氟橡胶2311加入到50mL乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述30份改性金属粉分散到溶液中，搅拌2h，转速200rpm/min，得到氟橡胶包覆金属粉的分散液。

(2)制备烟花发射药颗粒

混粉：称取67份聚偏氟乙烯粉加入到上述氟橡胶包覆金属粉所得的分散液中，搅拌4h，转速200rpm/min，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。

依据GJB 772A-1997机械感度的测试方法，采用10Kg落锤25cm落高，测得所制备的烟花发射药撞击感度为0％、摩擦感度为0％。

实施例2

一种高分子氟聚物基新型安全环保烟花发射药的制备方法，具体步骤如下：

(1)首先对金属粉进行改性、包覆

表面改性：称取1份硅烷偶联剂KH550加入到50mL乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将15份活性金属粉和20镁铝合金粉分散到溶液中，浸泡6h，过滤干燥，得到改性金属粉；其中，活性金属粉粒径10μm，镁铝合金粉粒径20μm；

包覆：称取2份氟橡胶2601加入到50mL乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述35份改性金属粉分散到溶液中，搅拌2h，转速200rpm/min，得到氟橡胶包覆金属粉的分散液。

(2)制备烟花发射药颗粒

混粉：称取62份聚偏氟乙烯粉加入到上述氟橡胶包覆金属粉所得的分散液中，搅拌6h，转速200rpm/min，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3mm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，测得所制备的烟花发射药撞击感度为0％、摩擦感度为0％。

实施例3

一种高分子氟聚物基新型安全环保烟花发射药的制备方法，具体步骤如下：(1)首先对金属粉进行改性、包覆

表面改性：称取1份硅烷偶联剂KH550加入到50mL乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将10份活性金属粉和40份镁铝合金粉分散到溶液中，浸泡6h，过滤干燥，得到改性金属粉；其中，活性金属粉粒径10μm，镁铝合金粉粒径40μm；

包覆：称取2份硅橡胶2601加入到50mL乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述50份改性金属粉分散到溶液中，搅拌2h，转速200rpm/min，得到硅橡胶包覆金属粉的分散液。

(2)制备烟花发射药颗粒

混粉：称取47份聚四氟乙烯粉加入到上述硅橡胶包覆金属粉所得的分散液中，搅拌4h，转速200rpm/min，得到浆料；其中，聚四氟乙烯粉粒径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。

依据GJB 772A-1997机械感度的测试方法，采用10Kg落锤25cm落高，测得所制备的烟花发射药撞击感度为0％、摩擦感度为0％。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。