一种氟聚物基微烟安全环保烟花开爆药及其制备方法与流程

1.本发明涉及烟花爆竹生产技术领域，特别涉及一种氟聚物基微烟安全环保烟花开爆药及其制备方法。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.高分子氟聚物基安全环保开爆药的基本原理是高分子氟聚物和活性金属之间的剧烈氧化还原反应，瞬间对外释放3000℃以上的高温，对空气进行膨胀做功。反应的副产物也会形成一定量的碳粉，一方面影响了烟花燃放的视觉效果，另一方面造成了一定程度的颗粒排放。针对上述问题，开发具有减碳设计的安全环保烟花开爆药具有十分重要的意义。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种氟聚物基微烟安全环保烟花开爆药及其制备方法。
6.为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
7.一种高分子氟聚物基微烟安全环保烟花开爆药，包括：高分子氟聚物、活性还原剂、促爆剂、粘结剂和减尘剂。
8.由以下重量份配比和粒径的组分组成：
9.高分子氟聚物20～75份，粒径50～400μm；活性还原剂8～47份，粒径10～75μm；促爆剂5～35份，粒径10～120μm；减尘剂0.5～15份；粘结剂0.5～5份。
10.作为优选，减尘剂为高沸点脱碳氧化物，具体为：二氧化硅或二氧化锰。
11.作为优选，粘结剂为：氟橡胶、聚氨酯弹性体、聚醋酸丁酸纤维素、硅橡胶、酚醛树脂、环氧树脂的其中一种。
12.作为优选，促爆剂为：高氯酸铅、高氯酸钾、氯酸钾、高锰酸钾的其中一种。
13.本发明还公开了一种氟聚物基微烟安全环保烟花开爆药的制备方法，包括以下步骤：
14.步骤一：将粘结剂加入乙酸乙酯中，搅拌均匀，并在惰性气氛保护下，将活性还原剂分散到溶液中，浸泡2h，过滤干燥，得到粘结剂包覆的活性还原剂；
15.步骤二：将高分子氟聚物、促爆剂和减尘剂加入到步骤一所得的分散液中，搅拌均匀，得到浆料；
16.步骤三：将步骤二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。
17.作为优选，步骤一和步骤二中所述的搅拌时间为1～6h，搅拌速率为100～200rpm/min。
18.作为优选，步骤一中所述的浸泡时间为1～3h。
19.与现有技术相比，本发明的优点在于：
20.1、采用高分子氟聚物、活性还原剂、减尘剂和促爆剂为原料，均为普通化学品试剂，来源广泛易得，采用简单的混粉、搅拌、造粒和干燥工艺即可制备，适宜工业化批量生产，过程安全可控。
21.2、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。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下列举实施例，对本发明做进一步详细说明。
23.实施例1
24.一种氟聚物基微烟安全环保烟花开爆药的制备方法，具体步骤如下：
25.(1)分散包覆
26.表面改性：称取1份粘结剂加入到乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将50份活性还原剂分散到溶液中，浸泡2h，过滤干燥；其中，活性还原剂为球形，粒径10μm；
27.(2)混粉造粒
28.混粉：称取50份的聚偏氟乙烯粉、促爆剂和减尘剂二氧化硅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；其中，聚偏氟乙烯粉粒径160μm；
29.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。
30.实施例2
31.一种氟聚物基微烟安全环保烟花开爆药的制备方法，具体步骤如下：
32.(1)分散包覆
33.表面改性：称取1份粘结剂加入到乙酸乙酯中，搅拌0.5h，并在惰性气氛保护下，将20份活性还原剂分散到溶液中，浸泡2h，过滤干燥；其中，活性还原剂为球形，粒径10μm；
34.(2)混粉造粒
35.混粉：称取80份的聚偏氟乙烯粉、促爆剂和减尘剂二氧化锰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；其中，聚偏氟乙烯粉粒径160μm；
36.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。
37.依据gjb 772a
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1997机械感度的测试方法，采用10kg落锤25cm落高，从多个批次制备的烟花开爆药样品中进行抽样检测。
38.测得本发明制得产品的撞击感度均为0％、摩擦感度均为0％，较传统的黑火药(机械感度30％以上)，安全性能跨越提升。此外，配方组成不含硫、氮等元素，反应产物杜绝了氮氧化物、硫氧化物的产生，根本上解决了烟花药对空气的污染难题。
39.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。


技术特征：
1.一种高分子氟聚物基微烟安全环保烟花开爆药，其特征在于，包括：高分子氟聚物、活性还原剂、促爆剂、粘结剂和减尘剂；由以下重量份配比和粒径的组分组成：高分子氟聚物20～75份，粒径50～400μm；活性还原剂8～47份，粒径10～75μm；促爆剂5～35份，粒径10～120μm；减尘剂0.5～15份；粘结剂0.5～5份。2.根据权利要求1所述的一种高分子氟聚物基微烟安全环保烟花开爆药，其特征在于：减尘剂为高沸点脱碳氧化物，具体为：二氧化硅或二氧化锰。3.根据权利要求1所述的一种高分子氟聚物基微烟安全环保烟花开爆药，其特征在于：粘结剂为：氟橡胶、聚氨酯弹性体、聚醋酸丁酸纤维素、硅橡胶、酚醛树脂、环氧树脂的其中一种。4.根据权利要求1所述的一种高分子氟聚物基微烟安全环保烟花开爆药，其特征在于：促爆剂为：高氯酸铅、高氯酸钾、氯酸钾、高锰酸钾的其中一种。5.根据权利要求1所述的一种高分子氟聚物基微烟安全环保烟花开爆药的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将粘结剂加入乙酸乙酯中，搅拌均匀，并在惰性气氛保护下，将活性还原剂分散到溶液中，浸泡2h，过滤干燥，得到粘结剂包覆的活性还原剂；步骤二：将高分子氟聚物、促爆剂和减尘剂加入到步骤一所得的分散液中，搅拌均匀，得到浆料；步骤三：将步骤二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。6.根据权利要求5所述的一种高分子氟聚物基微烟安全环保烟花开爆药的制备方法，其特征在于：步骤一和步骤二中所述的搅拌时间为1～6h，搅拌速率为100～200rpm/min。7.根据权利要求6所述的一种高分子氟聚物基微烟安全环保烟花开爆药的制备方法，其特征在于：步骤一中所述的浸泡时间为1～3h。

技术总结
本发明公开了一种氟聚物基微烟安全环保烟花开爆药及其制备方法，包括：高分子氟聚物、活性还原剂、促爆剂、粘结剂和减尘剂。由以下重量份配比和粒径的组分组成：高分子氟聚物20～75份，粒径50～400μm；活性还原剂8～47份，粒径10～75μm；促爆剂5～35份，粒径10～120μm；减尘剂0.5～15份；粘结剂0.5～5份。本发明优点在于：取缔了传统的黑火药组分中硝酸钾、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，可广泛应用于烟花爆竹用开爆药生产中。药生产中。


技术研发人员：束庆海 吴启才
受保护的技术使用者：苏州果石雨新材料科技有限公司 安徽石东能源科技有限公司
技术研发日：2021.07.21
技术公布日：2021/10/8