專利名稱:一種改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于禮花彈開苞技術(shù)，特別是一種改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的禮花彈開苞藥是以黑火藥作為爆炸性主體材料制造的，通常將黑火藥與少量的粘合劑混合，加入大量的稻殼或棉籽殼等低密度的填充材料。黑火藥粘到了顆粒狀填充料的表面，烘干后成為顆粒狀開苞藥。由于原材料來源廣泛，制作過程簡(jiǎn)單，這種開苞藥已經(jīng)有數(shù)百年的應(yīng)用歷史，但稻殼等采用天然材料也帶來了性能不穩(wěn)定的問題。這種開苞藥在禮花彈開苞過程中，由于黑火藥和稻殼等填充料燃燒時(shí)本身也會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧，對(duì)禮花彈開苞后的造形或觀賞效果產(chǎn)生負(fù)面的影響。
采用具有微孔結(jié)構(gòu)的無煙煙花藥作為開苞藥，由于燃燒產(chǎn)物中的固體顆粒極少， 開苞過程對(duì)亮珠的點(diǎn)火成功率較低。在顆粒狀微氣孔煙花藥制備過程中，通過添加敏化劑或點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑的方法可以較好地解決點(diǎn)火能力不足的問題，但很多敏化劑或點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑同樣地在燃燒過程中也會(huì)產(chǎn)生一些煙霧。直接采用顆粒狀微氣孔無煙煙花藥作為開苞藥進(jìn)行禮花彈制作時(shí)，每發(fā)都需要預(yù)先進(jìn)行稱量，顆粒容易產(chǎn)生靜電而粘附到禮花彈殼的周圍，給裝藥帶來了一些困難，這些問題帶來了煙花裝藥生產(chǎn)過程的安全隱患。另外，顆粒狀的微氣孔無煙煙花藥在裝藥條件不合適時(shí)，會(huì)出現(xiàn)藥粒在發(fā)射過程殘留問題，對(duì)燃放過程的安全和環(huán)保都是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種模塊結(jié)構(gòu)的改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈開苞藥及其制備方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥，包括顆粒狀微氣孔煙花藥、有機(jī)粘合劑及點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑，其質(zhì)量百分比為顆粒狀微氣孔煙花藥為82% _99%，點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑為2-10%，有機(jī)粘合劑為0. 2-10%;所述點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑為金屬氧化物或熔點(diǎn)大于500°C的金屬鹽類化合物的一種或兩種以上的混合物； 所述有機(jī)粘合劑為水溶性粘合劑、淀粉、變性淀粉、硝化棉、聚乙烯醇縮丁醛、乙基纖維素、 醋酸纖維素、乙酸丁酸纖維素中的一種或兩種以上的混合物。
一種制備改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥的方法，包括以下步驟
步驟I、制備顆粒狀微氣孔煙花藥；
步驟2、將上述顆粒狀微氣孔煙花藥、有機(jī)粘合劑的溶液或溶膠以及點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑混合；其質(zhì)量百分比為顆粒狀微氣孔煙花藥為82% -99%，點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑為2-10%， 有機(jī)粘合劑為0. 2-10% ；
步驟3、將混合好的物料用模壓的方法制備成塊狀固體；
步驟4、將上述塊狀固體烘干后得到改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥。[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為1)開苞藥對(duì)亮珠的點(diǎn)火能力顯著提高， 提高了亮珠的燒成率。2)在改善點(diǎn)火能力的同時(shí)，不影響煙花制品的環(huán)保性能以及禮花彈制造過程的工藝安全性。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一種改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥，包括顆粒狀微氣孔煙花藥、有機(jī)粘合劑及點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑，其質(zhì)量百分比為顆粒狀微氣孔煙花藥為82% -99%, 點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑為2-10 %，有機(jī)粘合劑為0. 2-10 %，所述點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑為熔點(diǎn)大于 500°C的金屬氧化物或金屬鹽類化合物中的一種或兩種以上的混合物；其中點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑優(yōu)選氧化銅、氧化鐵、氧化鎂、氧化鋅、二氧化鈦、硫酸鉀、氯化鉀中的一種或兩種以上的混合物；所述有機(jī)粘合劑為水溶性粘合劑、淀粉、變性淀粉、硝化棉、聚乙烯醇縮丁醛、乙基纖維素、醋酸纖維素、乙酸丁酸纖維素中的一種或兩種以上的混合物。
一種制備改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥的方法，包括以下步驟
步驟I、制備顆粒狀微氣孔煙花藥；
所述顆粒狀微氣孔煙花藥為現(xiàn)有技術(shù)，在發(fā)明人之前的專利《一種微氣孔無煙煙花藥及其制備方法》和《一種改善點(diǎn)傳火性能的微氣孔煙花藥及其制備方法》中已經(jīng)公開， 專利公開號(hào)分別為CN101844954A及CN101857516A。
步驟2、將上述顆粒狀微氣孔煙花藥、有機(jī)粘合劑的溶液或溶膠以及點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑混合；所述的點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑為金屬氧化物或熔點(diǎn)大于500°C的金屬鹽類化合物的一種或兩種以上的混合物,優(yōu)選為氧化銅、氧化鐵、氧化鎂、氧化鋅、二氧化鈦、硫酸鉀、氯化鉀中的一種或兩種以上的混合物。其質(zhì)量百分比為顆粒狀微氣孔煙花藥為82%-99%，點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑為0-10%，有機(jī)粘合劑為0. 2-10%。所述有機(jī)粘合劑為水溶性粘合劑、淀粉、變性淀粉、硝化棉、聚乙烯醇縮丁醛、乙基纖維素、醋酸纖維素、乙酸丁酸纖維素中的一種或兩種以上的混合物。
步驟3、將混合好的物料用模壓的方法制備成塊狀固體；
步驟4、將上述塊狀固體烘干后得到改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥。
將顆粒狀微氣孔煙花藥粘接成具有模塊結(jié)構(gòu)的改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥的詳細(xì)步驟如下
(I)材料混合
將有機(jī)粘合劑配成水溶液或者有機(jī)溶劑的溶液、溶膠或乳液,然后將上述溶液、溶膠或乳液與點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑加入到混合設(shè)備中混合一段時(shí)間，再加入顆粒狀微氣孔煙花藥一起混合。也可以將粘合劑的溶液、溶膠或乳液與點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑、顆粒狀微氣孔煙花藥同時(shí)混合?；旌系姆绞接猛ㄓ玫幕旌显O(shè)備和方法進(jìn)行，具體的設(shè)備和方法根據(jù)有機(jī)粘合劑材料的特點(diǎn)來確定，可以采用轉(zhuǎn)鼓式、攪拌式或其他類型的混合設(shè)備進(jìn)行?；旌蠒r(shí)間一般為 10-30分鐘，根據(jù)混合均勻程度，還可以采用更長(zhǎng)的時(shí)間。混合物料的溫度條件采用常溫即可，由于粘合劑溶液、溶膠或乳液的粘度偏大原因，也可以采用稍高的溫度，如40-60°C的溫度條件下進(jìn)行物料混合。有機(jī)粘合劑也可以直接采用商品的高分子類材料，可以是固體顆?；蚍勰⑺芤?、乳液或者溶膠，比如采用107膠、明膠固體顆粒、變性淀粉、阿拉伯膠等， 但最好選用環(huán)保性能好，燃燒過程不產(chǎn)生煙霧的材料。粘合劑還可以采用含有硝化棉的乳液或者溶膠、聚乙烯醇縮丁醛乙醇溶液、乙基纖維素乙醇溶液、醋酸纖維素乙醇溶液、乙酸丁酸纖維素乙醇溶液中的一種或兩種以上的混合物。
有機(jī)粘合劑的用量按折干后的量，如果采用自身不能夠點(diǎn)燃的惰性粘合劑，相對(duì)于成品藥塊的質(zhì)量百分含量為0. 2% -10%。如果采用含有硝化棉或其他可以自身燃燒的粘合劑，用量可以選4% -10%。點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑用量為2-10%，包括氧化銅、氧化鐵、氧化鎂、氧化鋅、二氧化鈦、硫酸鉀、氯化鉀中的一種或兩種以上的混合物。
(2)模壓成型
將混合好的物料，轉(zhuǎn)移到模壓成型設(shè)備上進(jìn)行擠壓成塊。將物料加入到預(yù)先準(zhǔn)備好的模具中，然后置于液壓機(jī)上擠壓，擠壓好的藥塊從模具中脫出來即可。成型壓力根據(jù)粘合劑種類確定，一般不超過lOMPa，成型溫度為常溫或在稍高的溫度下進(jìn)行，如40-50°C。模具的形狀按照禮花彈的形狀尺寸以及結(jié)構(gòu)來確定，也可以根據(jù)禮花造型的需要做成更復(fù)雜形狀。模壓成型后的塊狀藥，可以是半球形、圓柱體形狀、長(zhǎng)方體形狀、半球殼形或其他形狀。
也可以采用其他成型方式，將混合好的物料制備成球形、圓柱體形狀、長(zhǎng)方體形狀或其他形狀的藥塊或藥粒。
(3)烘干
采用通常的烘干方式對(duì)塊狀藥進(jìn)行烘干，但最好采用熱風(fēng)或蒸汽加熱的烘干設(shè)備，烘干溫度最好不超過100°C。
為了更好地說明本發(fā)明的實(shí)施，下面進(jìn)行舉例闡述，這些過程和工藝條件并不代表發(fā)明的全部。只要是通過顆粒粘接模塊原理實(shí)現(xiàn)提高傳火速度和改善點(diǎn)傳火性能的工藝方法均可以被使用，不違背本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例I :
采用含有硝化棉97.0 %、二苯胺(安定劑)1.0%的單基廢火藥為原料制備顆粒狀微氣孔煙花藥。單基廢火藥在大量水存在的條件下經(jīng)過初步破碎，控制顆粒直徑不超過3mm，將帶水的單基廢火藥加入到成型反應(yīng)器中，濕的單基廢火藥藥粒的水分在 15% -30%，攪拌狀態(tài)下加入10倍于單基廢火藥藥粒質(zhì)量的乙酸乙酯溶劑，在45°C -60°C 溫度下攪拌溶解30-60min，然后連續(xù)往成型反應(yīng)器中的物料體系加入水；在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行乳化發(fā)泡操作，在此步驟中繼續(xù)加入水，所加的水的質(zhì)量為單基廢火藥藥粒質(zhì)量的6倍。 然后，在50-60°C溫度下繼續(xù)攪拌30min 60min，將成型反應(yīng)器中的物料的溫度調(diào)整到 650C _68°C時(shí)，將6倍于單基廢火藥藥粒質(zhì)量的含有0. 5%明膠分散劑的水溶液加入到成型反應(yīng)器中的物料體系中進(jìn)行成球，含有硝化棉的高分子溶膠逐步分散成細(xì)小的料團(tuán)。繼續(xù)保持物料溫度在65 °C -68 °C，并在300-350rpm的攪拌轉(zhuǎn)速下分散30分鐘，含硝化棉的高分子溶膠逐步分散成較均勻的近球狀液滴。接著，逐步升溫將溶劑緩慢地蒸餾出來并回收，當(dāng)溫度升到85°C后繼續(xù)攪拌10分鐘，將藥粒和母液進(jìn)行分離。分離出來的母液循環(huán)利用于下一次成型時(shí)作為分散介質(zhì)。分離出來的藥粒，在室溫下晾干并在安全烘箱中在50°C溫度條件下干燥24小時(shí)，得到顆粒狀微氣孔煙花藥，測(cè)試其堆積密度為0. 25g. cm-3,上述顆粒狀微氣孔煙花藥的粒徑范圍在0. lmm-5. 0mm,大部分顆粒的粒徑集中在0. 5mm-2. 0mm,藥粒表面和內(nèi)部含有大量孔隙，孔隙的直徑范圍為0. 01-500 Um0
采用常用的107膠作為有機(jī)粘接劑將顆粒狀微氣孔煙花藥粘接成塊狀固體。稱取200g烘干后的顆粒狀微氣孔煙花藥，加入固含量為7. 5%的107膠水40g，再補(bǔ)加IOg的粒徑小于200 的氧化鐵粉末，將三種物料一起混合均勻，然后采用液壓成型設(shè)備及半球形模具將含顆粒狀微氣孔煙花藥的混合物料壓制成直徑為50_的半球體形狀的藥塊，將成型后的藥塊在50°C下烘干24小時(shí)，得到模塊化開苞藥樣品，每個(gè)半球形藥塊的平均質(zhì)量為 9. 8g。
將制好的藥塊在外徑76mm的禮花彈上進(jìn)行開苞裝藥和開苞試驗(yàn)。裝藥時(shí)先裝入亮珠40g到兩瓣殼體的內(nèi)表面，再裝入半球形開苞藥模塊，在其中帶引火線的一半球殼的延時(shí)引火線位置將部分藥挖去，以確保合理的間隙，開苞藥總質(zhì)量為18g，保證裝藥完成后亮珠和開苞藥均無松動(dòng)現(xiàn)象。最后，在殼體表面按常規(guī)的方法糊10層紙，烘干后進(jìn)行開苞測(cè)試。發(fā)射到空中進(jìn)行測(cè)試，禮花彈的開苞直徑為50米左右，亮珠全部被點(diǎn)著，無殘藥，錄像觀察表明開苞瞬間煙霧量很少。
作為對(duì)比，按照常規(guī)的裝藥方法直接采用上述顆粒狀微氣孔煙花藥進(jìn)行禮花彈開苞裝藥，裝藥量為18g，點(diǎn)燃后開苞直徑約35米，在地面進(jìn)行開苞測(cè)試，發(fā)現(xiàn)開苞過程殘藥約占裝藥總量的20-30%，亮珠的燒成率為50%左右。
作為對(duì)比，在制備模塊化藥塊的過程中不加氧化鐵粉末，裝藥量為18g，點(diǎn)燃后開苞直徑約35米，亮珠的燒成率為60%左右，在地面進(jìn)行開苞測(cè)試，發(fā)現(xiàn)開苞過程沒有殘藥產(chǎn)生，僅是點(diǎn)火能力較差。
作為對(duì)比，采用傳統(tǒng)含黑火藥型的開苞藥進(jìn)行裝藥，開苞藥的裝藥量為30g，同樣地裝亮珠40克，開苞直徑約60米，開苞瞬間有大量煙霧，基本無殘藥，但稻殼填充料有大量殘留，亮珠的燒成率為100%。
實(shí)施例2
采用硝化棉含量為99%及二苯胺(安定劑)含量為0. 5%的原料藥粒制備顆粒狀微氣孔煙花藥。先把原料藥粒加入到成型反應(yīng)器中，在攪拌狀態(tài)下加入10倍于原料藥粒質(zhì)量的乙酸乙酯溶劑，在45°C -60°C溫度下攪拌溶解30-60min，然后連續(xù)地往體系中加入質(zhì)量濃度為0. 5%的硝酸鉀水溶液；在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行乳化發(fā)泡操作，在此步驟中繼續(xù)加入質(zhì)量濃度為0. 5%的硝酸鉀水溶液，加入的硝酸鉀水溶液的量為原料藥質(zhì)量的6倍，然后在50-60°C溫度下繼續(xù)攪拌30min 60min，將體系溫度調(diào)整到65°C _68°C時(shí)，將6倍于原料藥粒質(zhì)量的含有0. 5%明膠水溶液加入到物料體系中進(jìn)行分散成球。繼續(xù)保持溫度 650C -68°C，并在300-350rpm的攪拌轉(zhuǎn)速下分散30分鐘，含硝化棉的膠團(tuán)逐步分散成較均勻的球狀液滴。接著，逐步升溫將溶劑緩慢地蒸餾出來并回收，當(dāng)溫度升到85°C后繼續(xù)攪拌 10分鐘，將近球形藥粒和母液進(jìn)行分離。分離出來的母液循環(huán)利用于下一次成型時(shí)作為分散介質(zhì)。分離出來的藥粒，在室溫下晾干并在安全烘箱中50°C干燥24小時(shí)，得到顆粒狀微氣孔煙花藥的堆積密度為0. 26g. cm—3，粒徑范圍在0. lmm-5. 0mm，大部分顆粒的粒徑集中在 0. 5mm-2. 0mm，藥粒表面和內(nèi)部含有大量孔隙，孔隙的直徑范圍為0. 01-500 Um0
在進(jìn)行模塊化開苞藥成型時(shí)改用淀粉漿糊作為有機(jī)粘合劑。稱取200g烘干后的顆粒狀微氣孔煙花藥，加入固含量為20%的淀粉漿糊40g，再補(bǔ)加20g水，先混合10分鐘， 再補(bǔ)加15g的粒徑小于200 u m的二氧化鈦粉末，再繼續(xù)混合30分鐘，然后采用液壓成型設(shè)備及半球形模具將物料壓制成直徑為50_的半球體形狀的藥塊，然后將成型后的藥塊在 50°C下烘干24小時(shí)，得到模塊化開苞藥樣品，藥塊的表觀密度為0. 31g/cm3。[0039]將制好的模塊化開苞藥藥塊在外徑76mm的禮花彈上進(jìn)行開苞裝藥和燃放開苞試驗(yàn)。裝藥時(shí)先裝入亮珠40g到兩瓣殼體的內(nèi)表面，再裝入半球形開苞藥藥塊，在其中帶引火線的一半球殼的延時(shí)引火線位置將部分藥挖去，以確保合理的間隙，總的開苞藥量為18g， 保證裝藥完成后亮珠和開苞藥均無松動(dòng)現(xiàn)象。最后，在殼體表面按常規(guī)的方法糊10層紙， 烘干后進(jìn)行開苞測(cè)試。點(diǎn)燃后開苞直徑為60米左右，亮珠全部被點(diǎn)著，無殘藥，錄像觀察表明開苞瞬間煙霧量很少。
實(shí)施例3-16
采用與實(shí)施例I相同的工藝過程和原材料制得顆粒狀微氣孔煙花藥。
采用與實(shí)施例I類似的工藝過程制備模塊化開苞藥的藥塊，僅改變模塊化開苞藥的成型過程所用的點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑種類和用量，得到的模塊藥的性能以及在禮花彈開苞測(cè)試的效果對(duì)比見下表。
權(quán)利要求
1.一種改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥，其特征在于，包括顆粒狀微氣孔煙花藥、有機(jī)粘合劑及點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑，其質(zhì)量百分比為顆粒狀微氣孔煙花藥為82%-99%，點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑為2-10%，有機(jī)粘合劑為O. 2-10% ;所述點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑為熔點(diǎn)大于500°C的金屬氧化物或金屬鹽類化合物中的一種或兩種以上的混合物；所述有機(jī)粘合劑為水溶性粘合劑、淀粉、變性淀粉、硝化棉、聚乙烯醇縮丁醛、乙基纖維素、醋酸纖維素、乙酸丁酸纖維素中的一種或兩種以上的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥，其特征在于點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑為氧化銅、氧化鐵、氧化鎂、氧化鋅、二氧化鈦、硫酸鉀、氯化鉀中的一種或兩種以上的混合物。
3.一種制備權(quán)利要求
I所述改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟I、制備顆粒狀微氣孔煙花藥；步驟2、將上述顆粒狀微氣孔煙花藥、有機(jī)粘合劑的溶液或溶膠以及點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑混合；其質(zhì)量百分比為顆粒狀微氣孔煙花藥為82%-99%，點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑為2-10%，有機(jī)粘合劑為 O. 2-10% ；步驟3、將混合好的物料用模壓的方法制備成塊狀固體；步驟4、將上述塊狀固體烘干后得到改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述制備改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥的方法，其特征在于,步驟2中所用的點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑為氧化銅、氧化鐵、氧化鎂、氧化鋅、二氧化鈦、硫酸鉀、 氯化鉀中的一種或兩種以上的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述制備改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥的方法，其特征在于，所述有機(jī)粘合劑為水溶性粘合劑、淀粉、變性淀粉、硝化棉、聚乙烯醇縮丁醛、乙基纖維素、醋酸纖維素、乙酸丁酸纖維素中的一種或兩種以上的混合物。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種改善點(diǎn)火能力的無煙型禮花彈用開苞藥及其制備方法，在禮花彈用的模塊化開苞藥的制備過程中加入熔點(diǎn)較高的可以提高點(diǎn)火能力但不影響其環(huán)保性能的點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑。首先制備顆粒狀微氣孔煙花藥，再將顆粒狀微氣孔煙花藥粘接成模塊化無煙開苞藥。改善點(diǎn)火能力的模塊化無煙開苞藥的粘接成型過程包括將成型用的粘合劑、點(diǎn)火性能增強(qiáng)劑與顆粒狀微氣孔煙花藥混合，然后將混合好的物料用模壓的方法制備成藥塊，最后烘干。這種模塊化開苞藥對(duì)亮珠的點(diǎn)火能力顯著提高，但不影響煙花制品的環(huán)保性能，也不會(huì)影響禮花彈制造的工藝安全性。
文檔編號(hào)C06B25/20GKCN102584504SQ201210012798
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月16日
發(fā)明者李生有, 潘仁明, 藺向陽(yáng) 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan