專利名稱:一種用于煙花爆竹的復(fù)合氧化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于煙花爆竹的復(fù)合氧化劑及其制備方法，屬于煙花爆竹領(lǐng)域。
技術(shù)背景
氯酸鉀是煙花爆竹和其他煙火藥劑中重要的原材料。氯酸鉀是一種強(qiáng)氧化劑。卓楠等學(xué)者在其文章《改性氯酸鉀的研制》中指出，氯酸鉀具有分解溫度低、吸濕性小、爆炸性能好、儲(chǔ)存安定性好、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低等特性。以氯酸鉀為氧化劑生產(chǎn)的爆竹燃放效果好，其聲級(jí)值達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。除了要保證一定的燃放性能外，煙火藥劑的一項(xiàng)重要安全性指標(biāo)是機(jī)械感度(包括摩擦感度和撞擊感度)。但是含氯酸鉀類煙花爆竹藥劑的摩擦、撞擊機(jī)械感度過(guò)高，均接近100%，不能達(dá)到《煙花爆竹安全與質(zhì)量》(GB10631-2004)的要求，生產(chǎn)、運(yùn)輸過(guò)程中極易發(fā)生安全事故。由于氯酸鉀存在不利于安全生產(chǎn)的弊端，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了主張?zhí)蕴人徕浕蛘覍ぬ娲返暮袈?。此外，煙火藥劑的吸濕性也是影響煙花爆竹安全性的一?xiàng)重要指標(biāo)。高氯酸鹽和硝酸鹽均為煙火藥劑常用的氧化劑，其中硝酸鹽中的硝酸鉀及高氯酸鹽中的高氯酸鉀均為煙花爆竹煙火藥劑中常用的氧化劑。硝酸鉀具有價(jià)格低廉、含氧豐富、反應(yīng)溫度低、易于點(diǎn)火等優(yōu)點(diǎn)，但工業(yè)級(jí)產(chǎn)品存在吸濕的缺點(diǎn)，使之在煙花爆竹藥劑中的應(yīng)用受到一定的限制。高氯酸鉀具有含氧豐富、放氧迅速的優(yōu)點(diǎn)，但它反應(yīng)溫度較高、難于點(diǎn)火，且價(jià)格較高。二者各有特點(diǎn)，應(yīng)用于不同要求的藥劑中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決煙花爆竹的安全性問題，使用一種復(fù)合氧化劑來(lái)代替氯酸鉀作為煙花爆竹的氧化劑。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明的一種用于煙花爆竹的復(fù)合氧化劑，其組分按質(zhì)量比為
高氯酸鉀10 20
硝酸鉀20 25
高氯酸銨2 3
催化劑1 3
聚乙烯醇縮丁醛0.003 0.01。
一種用于煙花爆竹的復(fù)合氧化劑的制備方法，具體制備步驟如下
(1)以過(guò)渡金屬氧化劑為催化劑，將過(guò)渡金屬氧化物加入到高氯酸鉀和高氯酸銨的混合水溶液((1. 5 2. 0)g/mL)中，在50°C 100°C條件下攪拌，直至水分完全蒸發(fā)；蒸發(fā)過(guò)程中高氯酸鉀和高氯酸銨的混合物在過(guò)渡金屬氧化物表面上結(jié)晶，將結(jié)晶后的晶體研磨并過(guò)80目及以上篩；
(2)將過(guò)80目及以上篩的硝酸鉀和過(guò)渡金屬氧化物添加到(1)制備的晶體中，混合均勻；
(3)將( 制備的晶體加入到聚乙烯醇縮丁醛的三氯甲烷溶液中，之后加入沉淀劑正己烷，使溶液中的聚乙烯醇縮丁醛沉淀出來(lái)同時(shí)附著于晶體表面，得到以高氯酸鉀、硝酸鉀和高氯酸銨為有效成分、過(guò)渡金屬氧化物為催化劑的復(fù)合氧化劑。
(4)將復(fù)合氧化劑與硫磺、鋁粉、珍珠巖粉按質(zhì)量比9 :5:4: 1.4配制成煙火藥劑，并制成爆竹。
按《煙花爆竹安全與質(zhì)量》(GB10631-2004)中的規(guī)定，合格煙火藥劑的撞擊感度不大于50%，摩擦感度不大于60%，吸濕率不大于2% ；合格爆竹的最大聲級(jí)值不大于 140dB (A)。
有益效果
以復(fù)合氧化劑配制的煙火藥劑，撞擊感度、摩擦感度與以普通氯酸鉀為氧化劑配制的煙火藥劑的撞擊感度、摩擦感度相比大幅降低，達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)，其吸收率也達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；以復(fù)合氧化劑制備的爆竹，其聲級(jí)值可以達(dá)到以普通氯酸鉀為氧化劑的爆竹聲級(jí)水平，燃放效果不減，達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
(1)將1. 7g高氯酸鉀和0. 21g高氯酸銨溶于50mL去離子水中，加熱至80°C使溶質(zhì)全部溶解，形成高氯酸鉀和高氯酸銨的混合溶液。
(2)將0. 07g的氧化鐵加入到(1)的混合溶液中。在80°C條件下攪拌，直至水分完全蒸發(fā)。蒸發(fā)過(guò)程中高氯酸鉀和高氯酸銨的混合物在氧化鐵上進(jìn)行結(jié)晶，將晶體研磨并過(guò)200目篩。
(3)將過(guò)200目篩的1. Og硝酸鉀和0. 04g氧化銅添加到(2)制備的晶體中，混合均勻。
(4)將(3)制備的晶體2. 5g加入到IOmL 0. 25g/L的聚乙烯醇縮丁醛的三氯甲烷溶液中，水浴加熱至50°C，同時(shí)攪拌潤(rùn)濕20min。以2mL/min的速度勻速滴加沉淀劑正己烷 20mL，使溶液中的聚乙烯醇縮丁醛沉淀出來(lái)同時(shí)附著于晶體表面。滴加完畢后，繼續(xù)攪拌2 個(gè)小時(shí)，并在后期自然降溫。反應(yīng)結(jié)束將固體過(guò)濾出，放入60°C的烘箱中干燥3小時(shí)后得到以高氯酸鉀、硝酸鉀和高氯酸銨為有效成分、氧化鐵和氧化銅為催化劑的復(fù)合氧化劑。
(4)將(3)制備的復(fù)合氧化劑與硫磺、鋁粉、珍珠巖粉按質(zhì)量比9 5 4 1.4 配制成煙火藥劑，并制成爆竹。
以復(fù)合氧化劑配制的煙火藥劑的撞擊感度為0%，摩擦感度為36%，吸濕率為 1. 8% ；以復(fù)合氧化劑制備的爆竹的最大聲級(jí)值為127. OdB(A)。
實(shí)施例2
(1)將1. 7g高氯酸鉀和0. 24g高氯酸銨溶于50mL去離子水中，加熱至80°C使溶質(zhì)全部溶解，形成高氯酸鉀和高氯酸銨的混合溶液。
(2)將0. Ig的氧化鐵加入到(1)的混合溶液中。在80°C條件下攪拌，直至水分完全蒸發(fā)。蒸發(fā)過(guò)程中高氯酸鉀和高氯酸銨在氧化鐵上進(jìn)行結(jié)晶，將晶體研磨并過(guò)200目篩。
(3)將過(guò)200目篩的0.9g硝酸鉀和0. Ig氧化銅添加到(2)制備的晶體中，混合均勻。
(4)將(3)制備的晶體2. 5g加入到IOmL 0. 25g/L的聚乙烯醇縮丁醛的三氯甲烷溶液中，水浴加熱至50°C，同時(shí)攪拌潤(rùn)濕20min。以2mL/min的速度勻速滴加沉淀劑正己烷 20mL，使溶液中的聚乙烯醇縮丁醛沉淀出來(lái)同時(shí)附著于晶體表面。滴加完畢后，繼續(xù)攪拌2 個(gè)小時(shí)，并在后期自然降溫。反應(yīng)結(jié)束將固體過(guò)濾出，放入60°C的烘箱中干燥3小時(shí)后得到以高氯酸鉀、硝酸鉀和高氯酸銨為有效成分、氧化鐵和氧化銅為催化劑的復(fù)合氧化劑。
(4)將(3)制備的復(fù)合氧化劑與硫磺、鋁粉、珍珠巖粉按質(zhì)量比9 5 4 1.4 配制成煙火藥劑，并制成爆竹。
以復(fù)合氧化劑配制的煙火藥劑的撞擊感度為0%，摩擦感度為38%，吸濕率為 1. 8% ；以復(fù)合氧化劑制備的爆竹的最大聲級(jí)值為126. 5dB(A)。
實(shí)施例3
(1)將1. 8g高氯酸鉀和0. 15g高氯酸銨溶于50mL去離子水中，加熱至80°C使溶質(zhì)全部溶解，形成高氯酸鉀和高氯酸銨的混合溶液。
(2)將0. 04g的氧化鐵加入到(1)的混合溶液中。在80°C條件下攪拌，直至水分完全蒸發(fā)。蒸發(fā)過(guò)程中高氯酸鉀和高氯酸銨在氧化鐵上進(jìn)行結(jié)晶，將晶體研磨并過(guò)200目篩。
(3)將過(guò)200目篩的1. 4g硝酸鉀和0. 12g氧化銅添加到(2)制備的晶體中，混合均勻。
(4)將(3)制備的晶體2. 5g加入到IOmL 0. 25g/L的聚乙烯醇縮丁醛的三氯甲烷溶液中，水浴加熱至50°C，同時(shí)攪拌潤(rùn)濕20min。以2mL/min的速度勻速滴加沉淀劑正己烷 20mL，使溶液中的聚乙烯醇縮丁醛沉淀出來(lái)同時(shí)附著于晶體表面。滴加完畢后，繼續(xù)攪拌2 個(gè)小時(shí)，并在后期自然降溫。反應(yīng)結(jié)束將固體過(guò)濾出，放入60°C的烘箱中干燥3小時(shí)后得到以高氯酸鉀、硝酸鉀和高氯酸銨為有效成分、氧化鐵和氧化銅為催化劑的復(fù)合氧化劑。
(4)將(3)制備的復(fù)合氧化劑與硫磺、鋁粉、珍珠巖粉按質(zhì)量比9 5 4 1.4 配制成煙火藥劑，并制成爆竹。
以復(fù)合氧化劑配制的煙火藥劑的撞擊感度為4%，摩擦感度為38%，吸濕率為 1. 8% ；以復(fù)合氧化劑制備的爆竹的最大聲級(jí)值為126. 3dB(A)。
實(shí)施例4
(1)將1. 7g高氯酸鉀和0. 17g高氯酸銨溶于50mL去離子水中，加熱至80°C使溶質(zhì)全部溶解，形成高氯酸鉀和高氯酸銨的混合溶液。
(2)將0. 09g的氧化鐵加入到(1)的混合溶液中。在80°C條件下攪拌，直至水分完全蒸發(fā)。蒸發(fā)過(guò)程中高氯酸鉀和高氯酸銨在氧化鐵上進(jìn)行結(jié)晶，將晶體研磨并過(guò)200目篩。
(3)將過(guò)200目篩的1. 4g硝酸鉀和0. 13g氧化銅添加到(2)制備的晶體中，混合均勻。
(4)將(3)制備的晶體2. 5g加入到IOmL 0. 25g/L的聚乙烯醇縮丁醛的三氯甲烷溶液中，水浴加熱至50°C，同時(shí)攪拌潤(rùn)濕20min。以2mL/min的速度勻速滴加沉淀劑正己烷 20mL，使溶液中的聚乙烯醇縮丁醛沉淀出來(lái)同時(shí)附著于晶體表面。滴加完畢后，繼續(xù)攪拌2 個(gè)小時(shí)，并在后期自然降溫。反應(yīng)結(jié)束將固體過(guò)濾出，放入60°C的烘箱中干燥3小時(shí)后得到以高氯酸鉀、硝酸鉀和高氯酸銨為有效成分、氧化鐵和氧化銅為催化劑的復(fù)合氧化劑。
(4)將(3)制備的復(fù)合氧化劑與硫磺、鋁粉、珍珠巖粉按質(zhì)量比9 5 4 1.4
5配制成煙火藥劑，并制成爆竹。
以復(fù)合氧化劑配制的煙火藥劑的撞擊感度為4%，摩擦感度為38%，吸濕率為 1. 8% ；以復(fù)合氧化劑制備的爆竹的最大聲級(jí)值為126. OdB(A)。
權(quán)利要求
1. 一種用于煙花爆竹的復(fù)合氧化劑的制備方法，其特征在于(1)將過(guò)渡金屬氧化物加入到高氯酸鉀和高氯酸銨的混合水溶液1.5 2. Og/mL中， 在50°C 100°C條件下攪拌，直至水分完全蒸發(fā)；蒸發(fā)過(guò)程中高氯酸鉀和高氯酸銨的混合物在過(guò)渡金屬氧化物表面上結(jié)晶，將結(jié)晶后的晶體研磨并過(guò)80目及以上篩，過(guò)渡金屬氧化物為氧化鐵；(2)將過(guò)80目及以上篩的硝酸鉀和過(guò)渡金屬氧化物添加到(1)制備的晶體中，混合均勻，過(guò)渡金屬氧化物為氧化銅；(3)將( 制備的晶體加入到聚乙烯醇縮丁醛的三氯甲烷溶液中，之后加入沉淀劑正己烷，使溶液中的聚乙烯醇縮丁醛沉淀出來(lái)同時(shí)附著于晶體表面，得到以高氯酸鉀、硝酸鉀和高氯酸銨為有效成分、過(guò)渡金屬氧化物為催化劑的復(fù)合氧化劑。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種用于煙花爆竹的復(fù)合氧化劑及其制備方法，屬于煙花爆竹領(lǐng)域。一種用于煙花爆竹的復(fù)合氧化劑，包含按質(zhì)量比為高氯酸鉀、硝酸鉀、高氯酸銨、催化劑、聚乙烯醇縮丁醛。將復(fù)合氧化劑各組分分別經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、研磨、混合之后，在其外部沉淀一層聚乙烯醇縮丁醛，最終得到復(fù)合氧化劑。將復(fù)合氧化劑與硫磺、鋁粉、珍珠巖粉配制成煙火藥劑，并制成爆竹。經(jīng)測(cè)試，煙火藥劑的機(jī)械感度、吸濕率、爆竹聲級(jí)值均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。
文檔編號(hào)C06B33/14GKCN101597195 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 200910088600
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2009年7月13日
發(fā)明者劉振翼, 鄧楠, 錢新明, 魏思凡, 黃平 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3), 非專利引用 (1),