含合金还原剂的低成本环保开爆药及其制备方法
阅读说明：本技术 含合金还原剂的低成本环保开爆药及其制备方法 (Low-cost environment-friendly explosive containing alloy reducing agent and preparation method thereof ) 是由 束庆海 吴启才 于 2021-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了含合金还原剂的低成本环保开爆药及其制备方法,所述开爆药包括由活性金属合金的粉末形成的还原剂,该开爆药可替换传统的黑火药,无需其组分中的硝酸钾、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,同时,相对于现有技术中的新型氟聚物型开爆药,具有明显更低的成本。(The invention discloses a low-cost environment-friendly explosive containing an alloy reducing agent and a preparation method thereof, wherein the explosive comprises a reducing agent formed by active metal alloy powder, the explosive can replace the traditional black powder without substances which are extremely harmful to the environment and have higher sensitivity, such as potassium nitrate, sulfur and the like in the components, and the obtained product has the advantages of no sulfur, no nitrogen and micro smoke, environmental friendliness, low mechanical sensitivity, high safety and the like, and has obviously lower cost compared with the novel fluoropolymer explosive in the prior art.)
技术领域
本发明涉及开爆药的
技术领域
。背景技术
在烟花爆竹生产中，传统的开爆药多采用黑火药，但由于黑火药在环保、安全等方面的巨大隐患，新型烟花药剂逐渐成为研究热点，但现有的新型药剂，如发明人在其他发明创造中开发出的氟聚物型开爆药，多需要使用特定形态的活性金属，如球形的镁粉、铝粉等特殊规格的活性金属原材料，这些金属原材料的成本多在数十万每吨的水平，价格极其昂贵，难以满足广泛推广的成本需求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种具有较好反应活性且成本低廉、无硫无氮的环保开爆药，其既可解决传统黑火药污染大、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，同时可解决新型安全环保开爆药成本高的问题。
本发明首先提供了如下的技术方案：
含金属基还原剂的低成本环保开爆药，其包括由活性金属合金的粉末形成的还原剂。
根据本发明的一些优选实施方式，所述活性金属合金选自铝镁合金、镁铝锌合金、镁钛合金、铝镁钛合金、铝镁锰合金、镁锂合金中的一种或多种。
根据本发明的一些优选实施方式，所述活性金属合金选自铝镁合金和/或镁铝锌合金。
根据本发明的一些优选实施方式，所述活性金属合金选自镁合金，其中镁元素与其他金属元素的质量比为1:4～1:1。
如，所述还原剂选自牌号为AZ40M的镁铝锌合金粉，或牌号为FLMH4的铝镁合金粉。
根据本发明的一些优选实施方式，其还包括有机粘结剂、氧化物促爆剂和聚四氟乙烯。
根据本发明的一些优选实施方式，所述有机粘结剂选自聚醋酸丁酸纤维素、聚氨酯弹性体、氟橡胶、硅橡胶中的一种或多种。
根据本发明的一些优选实施方式，所述氧化物促爆剂选自高氯酸铅、氯酸钾、高氯酸钾、高氯酸锌、高锰酸钾中的一种或多种。
根据本发明的一些优选实施方式，各原料按质量份包括：所述有机粘结剂0.5-5份、所述金属基还原剂10-80份、所述氧化物促爆剂10-70份、所述聚四氟乙烯20-100份。
根据本发明的一些优选实施方式，所述金属基还原剂的粒径为10-75μm。
根据本发明的一些优选实施方式，所述促爆剂的粒径为10-120μm。
本发明进一步提供了所述开爆药的一种制备方法，其包括：
(1)将粘结剂加入有机溶剂中，完全溶解后获得粘结剂溶液；
(2)将所述还原剂分散至所述粘结剂溶液内，搅拌浸泡1-6h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液；
(3)将促爆剂及聚四氟乙烯加入至所述分散液中，搅拌一定时间，得到混合浆料；
(4)将所述混合浆料进行造粒、干燥，得到所述开爆药。
根据本发明的一些优选实施方式，所述有机溶剂选自乙酸乙酯。
根据本发明的一些优选实施方式，所述浸泡的时间为1-3h。
根据本发明的一些优选实施方式，所述搅拌的速率为100-400rpm。
本发明具备以下有益效果：
本发明所用还原剂成本低廉，来源广泛易得，与其他成分结合后，采用简单的混粉、搅拌、造粒和干燥工艺即可制得性能稳定的开爆药，其适宜工业化批量生产，制备过程安全可控；
本发明的开爆药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；
相对于采用球形镁粉、铝粉等活性金属还原剂的开爆药，本发明的成本可降低数十倍，与市场上广泛应用的军工硝成本相当，具有十分广泛的应用价值；
在一些具体实施例中，依据GJB 772A-1997机械感度的测试方法，测得本发明的开爆药的撞击感度为6％～2％、摩擦感度为0％，安全性能较传统烟花开爆药显著提升，依据GJB 772A-1997着火点的测试方法，测得本发明的开爆药着火点温度约为312℃，安定性较传统烟花开爆药大幅提升。
附图说明
图1为本发明制得的开爆药的堆积品图像。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例和附图仅用于对本发明进行示例性的描述，而并不能对本发明的保护范围构成任何限制。所有包含在本发明的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本发明的保护范围。
根据本发明的技术方案，一种具体的金属基低成本环保开爆药的制备方法包括以下步骤：
(1)将粘结剂加入乙酸乙酯中，以100-400rpm的速率搅拌1-6h至其全部溶解，得到粘结剂溶液；
(2)将粒径为10-75μm的合金还原剂分散至所述粘结剂溶液内，以100-400rpm的速率搅拌浸泡1-6h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液；
(3)将粒径为10-120μm的促爆剂及聚四氟乙烯加入至所述分散液中，搅拌一定时间，得到混合浆料；
(4)将所得混合浆料通过造粒机进行挤出造粒，并进行干燥，得到所述开爆药；
其中，优选的，步骤(2)中浸泡时间为1-3h；
其中，
粘结剂可选如聚醋酸丁酸纤维素、聚氨酯弹性体、氟橡胶、硅橡胶中的一种或多种；
合金还原剂可选不同活性金属熔炼而制得的合金的粉末，如铝镁合金、镁锌合金、镁钛合金、铝镁钛合金、铝镁锰合金、镁锂合金等的粉末，优选为铝镁合金和/或镁锌合金粉末；
促爆剂可选自高氯酸铅、氯酸钾、高氯酸钾、高氯酸锌、高锰酸钾中的一种或多种；
各原料按质量份的组成可如：所述有机粘结剂0.5-5份、所述金属基还原剂10-80份、所述氧化物促爆剂10-70份、所述聚四氟乙烯20-75份。
所得开爆药的公斤级堆积样品如附图1所示。
本发明进一步提供了以下实施例，实施例中所用份数均表示质量份：
实施例1
通过以下步骤制备所述开爆药：
(1)分散包覆
称取1份聚醋酸丁酸纤维素(CAB-551-0.2)加入到乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将30份铝镁合金粉(牌号FLMH4)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
将64份聚四氟乙烯和5份促爆剂高氯酸铅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；
(3)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
通过以下步骤制备所述开爆药：
(1)分散包覆
称取2份分子量为1000-6000聚氨酯弹性体加入到乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将60份金属还原剂镁铝锌合金粉(牌号AZ40M)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
将30份聚四氟乙烯和8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；
(3)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
通过以下步骤制备所述开爆药：
(1)分散包覆
称取2份氟橡胶(牌号2311)加入到乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将30份合金中镁和铝的质量比1:4的镁铝合金粉分散到溶液中，搅拌2h，得到粘结剂包覆还原剂的分散液；
(2)混粉
将60份聚四氟乙烯和8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；
(3)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。
对上述实施例所得产品进行测试，其结果如下：
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6％～2％、摩擦感度均为0％，安全性能较传统烟花开爆药显著提升。
依据GJB 772A-1997着火点的测试方法，所制备的开爆药着火点温度为312℃，安定性较传统烟花开爆药大幅提升。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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