[发明专利]无硫无氯烟火药组合物

说明书

本发明公开了一种无硫无氯烟火药组合物，包括下述组分：氧化剂、催化剂、起爆药、燃烧剂，氧化剂为硝酸盐，催化剂为茂金属及其衍生物，起爆药为高能镍配位化合物，燃烧剂为木炭。本发明的无硫无氯烟火药组合物安全性高，环保无污染、易保存、燃烧性好、推力强，具有优良的性能。

技术领域

本发明涉及一种烟火药组合物，特别是一种无硫无氯烟火药组合物。

背景技术

黑火药作为各种烟花烟火制品的主要动力源，几乎成为了所有烟花炮竹必备的火药。其主要成分是氯酸盐、硫磺、木炭，然而现有的黑火药中的硫的成分感度较高，不是特别稳定，在烟花炮竹的制备生产过程中时常伴随意外的发生，造成的人员伤亡以及经济损失不可估量，酿成了严重的后果，而硫元素燃烧后释放的二氧化硫气体极度刺鼻并且有毒，每一次烟花的释放，就造成环境的污染。由于氯酸钾感度非常高，目前国家明令禁止在烟花爆竹生产中使用氯酸钾，高氯酸钾作为氯酸钾的替代药稳定性较好、机械敏感度较低、氧化能力强，但仍然有较高的感度，并且高氯酸盐是具有高度扩散性的持久性污染物，抑制人体对碘的吸收，影响人体甲状腺的正常功能，扰乱人体正常的新陈代谢，影响胎儿和婴儿神经中枢的正常生长和发育，若高氯酸盐如以粉尘形式出现，会对置身于此状态下人的黏液膜、眼睛和皮肤产生刺激，发生呼吸障碍和咳嗽等不良症状，如果长期工作在此环境中，会出现肝、肾脏损伤和血红细胞破坏等症状，同时其也可能对基因表达层面存在潜在影响及对免疫系统产生影响，因此急需研究环保高效的氧化剂及其配方。另外，黑火药由于燃放燃速问题，不能充分燃烧，产生大量的烟尘。

北京理工大学的唐桂林等经过研究，采用碳氢氧化合物、碳氢氮化合物、硝基化合物和含水碳氢氧化合物替代黑火药中的硫元素。经过实验测定，四种新的黑火药燃烧后产生的气体无毒，烟量大大减少，燃烧后固体残留物明显减少，并且机械感度和摩擦感度大幅度降低。

美国科学家研制出一种金色火药，它的成分是黑火药中使用的KNO₃和抗坏血酸，而并没有加入硫磺与木炭。它的能量效应是黑火药的1.25倍左右，并且燃后残渣少了很多。但是由于抗坏血酸极易受潮，并且成本相较于木炭硫磺过高许多，之后未能被广泛应用。德国与法国等国家也试图尝试利用KNO₃与合成胶进行配比制成特殊黑火药，并为此发表专利，但是这种火药的燃放性能和点火性能不能满足各种作为发射药剂的需要。

现在工厂普遍采用的无硫黑火药是在硝酸钾和木炭中加入金属粉末（一般添加百分之一的铝粉），该类型无硫黑火药在性能上能够满足使用要求，但是金属粉末容易氧化，这就给火药在保存上带来了难度。

中国发明专利CN106316725B公开了一种无硫发射药及制备方法，该无硫发射药含有：高氯酸钾、填充剂、粘合剂、硬脂酸钙及邻苯二甲酸氢钾，该无硫发射药摩擦感度和撞击感度低、吸湿率小、推力强同时降低了对环境的污染。

中国发明专利CN104761417B公开了一种无硫烟花爆竹发射药，由以下重量份的原料制备而成：对苯二甲酸20～25份、苯酐15～20份、氢氧化钾20～30份、樟脑粉3.5～4.5份、麻杆粉15～17份、香粉8～9份、石墨粉12～13份、高氯酸钾30-40份、强剂粉0.3～0.5份以及水10.5～11.5份。该发射药使用量少，且燃烧的产物不含硫、砷、铅、汞以及硫化物，大幅度减少了大气污染。

中国发明专利CN102924193B提供一种烟花用安全、环保、多孔结构的微烟发射药，各组分的重量份数比为：30-50份高能氧化剂、1-5份催化剂、10-80份单基粉、1-5份安定剂、1-5份粘合剂、10-30份起爆药、10-20份气孔发泡剂、1-5份燃速改良剂；所述的高能氧化剂为高氯酸硝酰、高氯酸铵、高锰酸钾中的任意一种；所述的催化剂为重铬酸铵或二茂铁；所述的安定剂为戊醇或二苯胺；所述的粘合剂为端羟基聚丁二烯；所述的起爆药为硝基胍或硝酸肼镍；所述的气孔发泡剂为炭黑或硝酸盐；所述的燃速改良剂为高氯酸锰或高氯酸铜。该发射药撞击感度在40%左右，摩擦感度在5%左右，12米跌落试验无燃烧或爆炸，吸湿率≤0.8％，75℃稳定性测试结果均为“安定”。