一种高分子氟聚物基安全环保烟花发射药
阅读说明：本技术 一种高分子氟聚物基安全环保烟花发射药 (High-molecular fluorine polymer-based safe and environment-friendly firework propellant ) 是由 束庆海 吴启才 于 2021-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高分子氟聚物基安全环保烟花发射药,属于烟花爆竹技术领域。该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；活性金属粉25～70份,粒径10～75μm；硅烷偶联剂0.5～3份；粘结剂0.5～5份。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发射药生产中。(The invention relates to a high-molecular fluorine polymer-based safe and environment-friendly firework propellant, and belongs to the technical field of fireworks and crackers. The safe and environment-friendly firework propellant consists of the following components in parts by weight and particle size: 30-75 parts of high-molecular fluorine polymer with the particle size of 50-400 mu m; 25-70 parts of active metal powder, and the particle size is 10-75 mu m; 0.5-3 parts of a silane coupling agent; 0.5-5 parts of a binder. 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 propellant for fireworks and crackers.)
技术领域
本发明涉及一种高分子氟聚物基安全环保烟花发射药，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。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。
发明内容
本发明的目的是为了解决当前烟花爆竹用黑火药产物污染大、机械感度高、静电和火花感度高、生产和运输过程中安全性低的问题，提供一种高分子氟聚物基安全环保烟花发射药，本发明以高分子氟聚物/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。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明公开的一种高分子氟聚物基安全环保烟花发射药，以高分子氟聚物/活性金属/粘结剂为组成成分，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；活性金属粉25～70份，粒径10～75μm；硅烷偶联剂0.5～3份；粘结剂0.5～5份。
本发明公开的一种高分子氟聚物基安全环保烟花发射药的制备方法，用于制备所述一种高分子氟聚物基安全环保烟花发射药，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，步骤一到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6～12h。
作为优选，步骤一中高分子氟聚物为全氟聚醚、聚偏氟烯烃、聚氟烯烃、聚氟烷烃等。
有益效果：
1、本发明公开的一种高分子氟聚物基新型安全环保烟花发射药，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。
2、本发明公开的一种高分子氟聚物基新型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，可广泛应用于烟花爆竹用发射药生产中。
3、本发明公开的一种高分子氟聚物基新型安全环保烟花发射药，采用常规的金属粉末、氟聚物等为原料；采用化学改性、包覆、混粉、造粒、干燥等工艺，过程简单，无特殊工艺要求，成本低，便于批量生产。
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
一种高分子氟聚物基安全环保烟花发射药，由高分子氟聚物65份，粒径50～400μm；活性金属粉32份，粒径10～75μm；硅烷偶联剂1份；粘结剂2份组成。
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加入到乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将32份球形镁粉分散到溶液中，浸泡6h，过滤干燥，得到改性金属粉；其中，球形镁粉粒径10μm；
包覆：称取2份氟橡胶2311加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述32份改性金属粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆金属粉的分散液。
(2)制备烟花发射药颗粒
混粉：称取67份聚四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3h，得到浆料；其中，聚四氟乙烯粉粒径200μm；
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KH570加入到乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将45份球形镁粉分散到溶液中，浸泡6h，过滤干燥，得到改性金属粉；其中，球形镁粉为粒径10μm；
包覆：称取2份聚氨酯弹性体(分子量1000～3000)加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述45份改性金属粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆金属粉的分散液。
(2)制备烟花发射药颗粒
混粉：称取52份聚偏氟乙烯加入到上述氟橡胶包覆金属粉所得的分散液中，搅拌3h，得到浆料；其中，聚偏氟乙烯粉粒径100μm；
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加入到乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将55份球形镁粉分散到溶液中，浸泡6h，过滤干燥，得到改性金属粉；其中，球形镁粉，粒径为10μm；
包覆：称取2份氟橡胶2602加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述55份改性金属粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆金属粉的分散液。
(2)制备烟花发射药颗粒
混粉：称取42份聚六氟丙烯粉加入到上述氟橡胶包覆金属粉所得的分散液中，搅拌3h，得到浆料；其中，聚六氟丙烯粉粒径120μm；
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4
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加入到乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将21份球形镁粉分散到溶液中，浸泡6h，过滤干燥，得到改性金属粉；其中，球形镁粉为粒径10μm；
包覆：称取3份氟橡胶2311加入到乙酸乙酯中，搅拌至全部溶解，并将上述21份改性金属粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆金属粉的分散液。
(2)制备烟花发射药颗粒
混粉：称取75份聚四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3h，得到浆料；其中，聚四氟乙烯粉粒径200μm；
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。
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