一种环保冷烟花及其制备方法与流程

1.本发明属于烟花爆竹领域，更具体地，涉及一种环保冷烟花及其制备方法。


背景技术：

2.传统喷画类烟花产生的光色，热量和动力主要来源于黑火药的燃烧。黑火药由硝酸钾，木炭和硫酸混合而成，由于其燃烧后生成硫化钾，氮氧化物，一氧化碳等污染空气的物质，故不适合在室内燃烧，室外的燃烧效果，也因为烟雾的遮挡和污染而大打折扣。且烟花在燃放、生产及运输过程中容易产生安全事故。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对以上不足，提供一种新型的环保冷烟花，并提供了其制备方法，解决传统喷花类烟花燃烧产生的烟雾问题和各种安全问题，通过配方设计降低氧化剂含量，使得烟花既具有美观的效果又环保安全。
4.为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
5.一种环保冷烟花，包括无色冷烟花和彩色冷烟花，
6.所述无色冷烟花包括以下重量份的组分：
7.50～60份硝化棉；10～12份二茂铁；25～30份钛粉；
8.所述彩色冷烟花包括以下重量份的组分：
9.37～48份硝化棉；13～15份二茂铁，20～25份钛粉，15～28份焰色材料。
10.优选的，所述硝化棉由退役的单基发射药粉碎后，经消烟处理得来。燃烧结束后，相比于传统烟火采用的黑火药等含炭可燃剂而言，不会产生烟，取而代之的是诸如co
x
、n2和h2o等气体产物，从而减少对环境的污染。
11.优选的，所述焰色材料为金属盐。所述金属盐为氯化铯，氯化铯，氯化锂，氯化锂，氯化锂，氯化钠，氯化钠，氯化铜(aq)，氯化铜(s)或碳酸锶中的一种或两种的组合物。
12.上述金属盐的焰色反应为：
13.氯化铯，焰色为亮紫色；氯化铯/氯化锂，质量比为90.9:9.1，焰色为紫红色；氯化锂，焰色为玫红色；氯化锂/氯化钠，质量比为75:25，焰色为橙红色；氯化钠，焰色为黄色；氯化铜(aq)，焰色为祖母绿色；氯化铜(s)，焰色为蓝色，碳酸锶，焰色为红色。可根据燃放需要选择其中一组作为焰色材料。
14.优选的，所述钛粉为50～60目的钝化钛粉。有效降低了烟花燃烧的火星温度，虽然药筒内的氧化还原反应能够引起钛粉燃烧，发出强烈的白光，此时钛粉表面的温度大概在250～400℃，钛粉吹出药筒后，在桶口处温度约为100～180℃，但是由于钛粉粒径较小，因而放出的热量可迅速与空气进行热交换，待与保持安全距离操作人员的皮肤接触时，其表面温度仅剩下40～45℃，在人体皮肤可短时间直接接触范围内，不会被高温灼伤。同时，采用60目钝化钛粉颗粒取代传统烟花粒径小于100目的钛铝等，使之更加安全。
15.上述的环保冷烟花的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
16.根据所需烟花颜色选择烟花配方；
17.根据所需烟花火焰高度设定装药量；
18.根据配方将各组份材料称重、混合均匀，然后进行组装。
19.上述组装步骤中，利用等高压药法控制药剂装填密度一致。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
21.(1)本发明所述环保冷烟花以二茂铁做为催化剂，同时与空气中氧气相结合做为烟花燃烧过程中的氧化剂，以消烟处理后的硝化棉做为可燃剂以钝化的钛粉做为功能添加剂，从而实现无毒、无烟、无刺激性气味的环保配方技术。
22.(2)本发明可根据配置的焰色材料的不同产生不同的颜色，燃放效果如蓝，绿，黄，橙红等多种明亮的单色，又如紫蓝、绿黄、绿白色的混合色。从而在不提高原材料和生产成本，又保证安全的前提下，提高烟花的艺术表现力，使烟花产品能够探索更多的应用场景。
23.(3)本发明所用二茂铁不是做为功能添加剂引入配方，而是做为催化剂，并和空气中氧气组合，形成烟花燃烧过程中的氧化剂，由于二茂铁的特殊性质，将现有烟花配方中的氧化剂含量由25％左右，降低到10～15％，烟花的燃放、生产及运输更加安全，而且代替了现有烟花中的高氯酸铵，杜绝了氯化氢等有毒气体的出现。
附图说明
24.图1为实施例所述环保冷烟花燃放单元的燃烧实验现象图；图中，a为红色喷花，b为蓝色喷花，c为黄色喷花。
25.图2为实施例所述装药量实验结果图，图中，a为6.0g，b为9.0g，c为12.0g。
具体实施方式
26.下面将结合具体实施例更详细地描述本发明的优选实施方式。
27.本发明所述环保冷烟花，其设计过程包括如下步骤：
28.a烟花颜色的选定
29.依据设计要求，选定红色、蓝色、黄色喷花进行环保冷烟花燃放单元的制作，实验结果如图1所示。
30.b装药量的选定
31.烟花火焰高度与装药量有关，利用等高压药法，控制药剂装填密度一致，依据实验操作步骤，考察装药量分别为6.0、9.0和12.0g烟花火焰高度的影响，实验结果如图2所示。图中可看出，烟花火焰高度与装药量直接相关，装药量越多，火焰越高。可依据烟花燃放需要确定大致确定装药量范围。
32.c氧化剂配比的选定
33.依据发明目的，选定无色喷花造型为研究对象，进行烟花配方中氧化剂二茂铁用量的调整，考察其对烟花温度、燃烧时间及剧烈程度的影响，实验结果如表1所示。
34.表1二茂铁质量分数对烟花燃放温度、燃烧时间等的影响
[0035][0036]
注：“ ”表示正向结果，二茂铁质量为2.0g
[0037]
从表中实验结果易选定氧化剂质量分数为10.0％时，烟花喷桶口和火星温度最低为47.2和40.3℃，满足预期设计的低温冷烟花的设计目标。
[0038]
d烟花配方的调整
[0039]
以无色喷花为例，根据吕
‑
查德里方法和hess定律进行组分氧平衡计算，结果如表2所示。
[0040]
表2烟花组分氧平衡计算
[0041][0042]
在此基础上，进行配方设计与计算，配方优化后的结果如表3所示。其中，燃放单元的装药量选定为9.0g，氧化剂二茂铁的质量分数依据前期实验选定为10.0％。
[0043]
表3配方优化前后的氧平衡计算
[0044][0045]
通过表3计算可知，经过优化后的配方处于负氧平衡状态，不是自供氧体系，该配方就满足安全性要求。在优化后的无色喷花配方基础上，根据对烟花美观和效果的要求，加入不同金属盐，可得到颜色各异的彩色喷花烟花，具体配方可见如下各实施例。
[0046]
实施例1
[0047]
一种红色环保冷烟花，其配方如表4所示(以9.0g装药量为例)：
[0048]
表4红色环保冷烟花配方
[0049][0050]
实施例2
[0051]
一种蓝色环保冷烟花，其配方如表5所示(以9.0g装药量为例)：
[0052]
表5蓝色环保冷烟花配方
[0053][0054]
实施例3
[0055]
一种黄色环保冷烟花，其配方如表6所示(以9.0g装药量为例)：
[0056]
表6黄色环保冷烟花配方
[0057][0058]
实施例4
[0059]
一种环保冷烟花的制备方法，包括以下步骤：
[0060]
根据所需烟花颜色，按照本发明所述配比选择烟花配方；
[0061]
根据所需烟花火焰高度设定装药量；
[0062]
根据配方将各组份材料称重、混合均匀，然后进行组装，组装步骤中，利用等高压药法控制药剂装填密度一致。
[0063]
本发明可根据配置的焰色材料的不同产生不同的颜色，燃放效果如蓝，绿，黄，橙红等多种明亮的单色，又如紫蓝、绿黄、绿白色的混合色。从而在不提高原材料和生产成本，又保证安全的前提下，提高烟花的艺术表现力，使烟花产品能够探索更多的应用场景。
[0064]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和技术原理的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的，这些修改和变更也应视为本发明的保护范围。