[发明专利]低烟烟火组合物

说明书

提供了低烟烟火组合物。所述组合物可包括作为氧化剂的硝酸铈铵、燃料源、稳定剂和粘合剂。在组合物内使用硝酸铈铵作为氧化剂可使得减少在组合物的燃烧期间生成的烟的量，这对于某些烟火应用可为有益的。在某些构造中，组合物可包括作为氧化剂的硝酸铈铵、作为燃料源的硝化纤维素和钛、作为稳定剂的氰基胍、作为燃烧速率催化剂的氧化铜和任何合适的粘合剂。组合物的按重量百分比计的硝酸铈铵的量的范围可在20‑80％、30‑40％或30.0‑37.5％之间。在某些配置中，硝酸铈铵的量可为约36.7重量％。

相关申请的交叉引用

本申请要求Lyle Salmi等人于2019年4月10日提交的题为“低烟烟火组合物(Low-Smoke Pyrotechnic Composition)”的美国临时专利申请序列No.62/832,003的优先权，该美国临时专利申请目前正在审查中，其全部公开内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明一般地涉及用于烟火中的成分或组分，并且更具体地，作为在烟火中使用的黑火药(black powder，黑粉末)的低烟替代物。

背景技术

黑火药已经在烟火装置中使用了数千年。其是大约75％硝酸钾、15％木炭和10％硫的紧密混合物。虽然其最初的发展旨在将其用作爆炸性武器，但是其用途迅速扩展到土木工程和娱乐领域中。其历史开端应该不足为奇，因为有许多积极的特性使黑火药成为用于烟火中的有吸引力的组成物(composition，组合物)。首先，由于硫的存在及其低熔点，黑火药很容易点燃。其次，黑火药由容易获得且相对便宜的组分制成。最后，黑火药不仅能够有效地推动或“提升”其他烟火组成物，而且还在燃烧期间形成大量的热的固体颗粒，这促进次级烟火组合物的点燃。

对在燃烧时提供可接受的燃烧速率、生成大量的气体并且成功引发和推动其他烟火组合物的燃烧的黑火药替代品存在着高的需求。在当前的烟火装置中使用的黑火药对于某些应用来说是不期望的，因为它典型地以烟和其他固体颗粒物质的形式从组合物的燃烧中产生大量固体副产物。当前的黑火药替代品典型地无法可靠地点燃次级烟火组合物。

因此，需要适合用于烟火应用中的气体生成组合物，其需要类似的气体生成和传热性质同时还减少烟输出。

发明内容

本发明涉及一种低烟烟火组合物，其可适合用于期望由组合物的燃烧产生的烟产生(production，产量)或其他固体颗粒物质产生最少的应用中。

本发明的低烟烟火组合物包括硝酸铈铵(CAN)(化学式：H₈N₈CeO₁₈)作为氧化剂以限制在组合物的燃烧期间的固体副产物的产生，包括烟生成。低烟烟火组合物内的硝酸铈铵生成大量的可用于传播燃烧的氧和生成可用于推进的氮气，同时与其他常见氧化剂相比还提供了在燃烧期间的明显减少的烟和颗粒物质生成。

根据本发明的一个实施方案，低烟烟火组合物可包括燃料源、稳定剂、粘合剂和作为氧化剂的硝酸铈铵。在某些实施方案中，除了硝酸铈铵之外，组合物还可包括另外的氧化剂；然而，硝酸铈铵必须存在于本发明的组合物中。根据本发明的各种实施方案的低烟烟火组合物可包括：任何合适的一种燃料源或多种燃料源，包括但不限于金属和非金属燃料源；任何合适类型的一种稳定剂或多种稳定剂；以及任何合适类型的一种粘合剂或多种粘合剂。

根据本发明的一个实施方案，低烟烟火组合物可包括20-80重量％硝酸铈铵、5-60重量％燃料源(一种或多种)、1-20重量％稳定剂(一种或多种)和0-15重量％粘合剂(一种或多种)。

根据一个或多个实施方案，低烟烟火组合物还可包括燃烧速率催化剂。燃烧速率催化剂可包括任何合适类型(一种或多种)的燃烧速率催化剂或生热化合物。可以至少部分地基于期望的效果和特定的烟火应用来选择特定的燃烧速率催化剂或生热化合物或其组合。