本发明涉及烟火药技术领域，尤其涉及一种难挥发溶剂的胶体微烟火药及其制备工艺。
背景技术
近年来，烟花发射药类和烟花效果药类在安全、低碳、环保方面对传统产品进行了大量的改进与创新，研发了不少新材料、新药物、新工艺，尤其是围绕烟花产品的无烟工程，政府和企业为此投入了大量的经费，组建了不少科研团队进行常年性研发。尽管如此，至今仍没有达到十分理想的效果，究其原因，主要因素还是都离不开钾盐类和铵盐类药物作氧化剂，与金属可燃剂的组合，这些研发成果虽然烟雾有所减少，但仍有不少烟雾，有些药剂组合物安定性能不好，组合物中溶剂容易挥发，而有的新材料由于材料成本和生产成本过高，也不能大量使用，总言之，从目前研发的新产品分析，因存在诸多缺陷和安全隐患之故难以应用于烟花生产。
鉴于现有技术中的多方因素制约及存在的诸多问题，本发明者采取逆向思维方式，经多年探索试验，寻求一种新的难挥发溶剂的胶体微烟药剂组合物，使之达到少烟、无尘、无味、无毒、安全、环保的理想效果。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的问题，提出一种组份比较简单，且具有安定性好，抗冲击、摩擦及高压的能力强，燃放时只有少量微烟的难挥发溶剂的胶体微烟火药，从而满足现有烟花生产安全标准和环保燃放的要求。
本发明的技术解决方案是：
所述一种难挥发溶剂的胶体微烟火药采用如下原料和工艺制得，其原料组份及重量份数比为：
纤维素硝酸脂87-94%；
难挥发水溶性胶1-3%；
二苯胺0.5-3%；
钝化剂1-3%；
石墨1-2%；
水2%；
所述组份纤维素硝酸脂优选溶解度为40%。
所述的一种难挥发溶剂的胶体微烟火药，其特征在于：所述胶体微烟火药各组份的优选实施重量百分比为：
纤维素硝酸脂用量为90%；
难挥发水溶性胶用量为2.5%；
二苯胺用量为1.5%；
钝化剂用量为2%；
石墨用量为2%；
水用量为2%；
所述组份纤维素硝酸脂优选溶解度为40%。
本发明所提出的一种难挥发溶剂的胶体微烟火药，其制备工艺流程是：
①原料筛选混合—②机械捏和—③机械挤压成型—④机械裁切--⑤机械钝化—⑥混合药干燥—⑦成品称量包装—⑧成品检验并入库储存。
采用本发明所提出的胶体微烟火药配制的烟花鞭炮产品与现有技术相比具有如下优点和积极效果：
1、采用本发明的技术方案制备的胶体微烟火药用于烟花鞭炮生产与燃放时，由于其产品组合物不含氯酸盐成分，感度低，所以安全性能高，一般的撞击和摩擦不会爆炸发生事故。
2、由于采用了本发明的胶体微烟火药用于配制烟花产品，彻底解决了烟花产品在燃放过程中出现的烟浓烟黑、烟雾大、金属粉末残留等问题，真正实现了无硫、少量微烟、环保低碳的合格标准。
3、在本发明的组份中由于加入钝化剂，可使燃速减慢，同时在添加二苯胺、凡士林及石墨组份又可起到对组合物的安定作用；因此，用本发明配制的烟花产品药物性能稳定，长期储存不变质，且燃放过程中有减速延时的功效作用，产品安定性好，成本低，经济效益高等优点。
本发明作为难挥发溶剂的胶体微烟火药经国家烟花爆竹产品质量监督检验中心检测结果见下表1：
依据gb10631-2013《烟花爆竹安全与质量》、gb11652-2012《烟花爆竹作业安全技术规程》、gb/t16814.1-2010《烟花爆竹药剂成份定性制定》、gb/t21241-2007《烟花爆竹禁限用药剂定性检测方法》、aq4104-2008《烟花爆竹烟火药安全性能与制定方法》、非标方法201703《烟火药烟雾通过率检测方法》、相关技术要求;
表1：国家烟花爆竹产品质量监督检验中心烟花安全性能检测报告。
no:wj20183558委托单位或个人：浏阳市象形精品烟花制造有限公司
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进一步加以说明。
本发明的一种难挥发溶剂的胶体微烟火药。其特点是，包括纤维素硝酸脂、溶性胶、二苯胺、钝化剂、石墨、水，上述组份的重量百分比为：纤维素硝酸脂87-94%；难挥发水溶性胶1-3%；二苯胺0.5-3%；钝化剂1-3%；石墨、1-2%；水2%；所述组份纤维素硝酸脂优选溶解度为40%。
本发明所述的一种难挥发溶剂的胶体微烟火药，其特征在于：所述胶体微烟火药各组份的优选实施重量百分比为：纤维素硝酸脂用量为90%；难挥发水溶性胶用量为2.5%；二苯胺用量为1.5%；钝化剂用量为2%；石墨用量为2%；水用量为2%；所述组份纤维素硝酸脂优选溶解度为40%。
更优地，在本发明的实施方式中，所述一种难挥发溶剂的胶体微烟火药，其制备工艺流程如下：
①将上述组份中的优选原料筛选混合成组合物；
②将混合后的组合物用机械捏和均匀；
③对捏和好的组合物进行机械挤压成型，该制备流程中，将胶状组合物挤压成型为条状，但根据不同烟花燃放药物要求不同，形状也不同，如可挤压为粒状或片状成品药剂，其成型的大小、长短尺寸不一，视燃放需要而定；
④将成型后的条状组合物再进行机械裁切成短条状胶体火药；
⑤再将裁切好的短条状胶体火药进行机械钝化；
⑥然后将钝化处理后制得的短条状胶体微烟火药干燥，可以是自然干燥或烘干；
⑦最后将干燥后难挥发溶剂的胶体微烟火药成品称量包装，其成品含水量不少于2%；
⑧对称量包装好的成品抽样检验后入库储存。
本发明的实施方式中，纤维素硝酸脂即为硝化棉，为一种白色的纤维状物质，爆炸威力比黑火药大2～3倍，自然点170℃，极易燃烧，闪点12.78℃，熔点160~170℃，爆速6300m/s(含氮13%)，硝化棉遇火星、高温、氧化剂及大多数有机胺会发生燃烧和爆炸，如温度超过40℃时能分解而自燃，一般加入水或乙醇作湿润剂。燃爆速度快，用醇、醚混合溶剂（1:3）处理后其燃爆速度会明显减慢，其爆炸反应方程式为：
2(c6h7o11n3)n→3nn2↑+7nh2o↑+3nco2↑+9nco↑，由于其爆炸不产生任何烟尘，所以也被称作“无烟火药”，学名纤维素硝酸酯，旧称硝化纤维、硝化棉。nc是一个聚合物。其分子量很大。它的分子式是[c6h7o2（ono2）a（oh）3-a]n，工业上把硝化棉分为1号强棉（含氮≥13.13%），2号强棉（含氮11.9%～12.4%），3号弱棉(含氮11.8%～12.1%)，为便于理解，又有文献把含氮＞12.4%的称火棉。本发明实施中优选硝化棉为3号弱棉，要求含氮为11.8%-12.1%。工业品是经过了安定处理的白色纤维粉末，不溶于水，溶于丙酮，在工业应用中一般常用醇醚混合剂作溶剂，硝化棉不但易着火，感度也较高，撞击感度50%（2kg落锤，8cm落高，火胶棉）。
基于硝化棉的极快燃爆速度，本发明中采用难挥发的溶剂胶（糯米粉浆糊胶或樟脑油等进行塑化处理，以进一步将燃速减慢。为便于加工，含氮量适中，故本发明提出采用溶解度为40%的硝化棉。因在混合溶剂进行塑化处理成型后，加入2%的水，使溶剂不易挥发，故又称难挥发性溶剂火药，在烟花组份中加入纤维素硝酸脂，即硝化棉后，其产品燃放时微烟，安全可靠。
本发明中提出的二苯胺，是作为组份中的安定剂，为了提高纤维素硝酸脂的安定性，就需要加入一定量的二苯胺作为组份的安定剂，在组合物中能吸收分解生成物，并能与分解生成物作用生成较稳定的化合物，这样就使本发明组合物的分解速度减慢，增长了仓储保管期。
本发明组份中的钝感剂，是降低火炸药敏感度的物质，能包覆于炸药颗粒表面，填充炸药中的空隙，可减少炸药间的摩擦，分散外界作用力和吸收热量，从而降低产生热点的概率而使炸药钝感。其钝感机理一、吸热与隔热理论，利用钝感剂的大热容和小导热系数吸收炸药受到机械作用后产生的热点处的热量，降低温度，并阻止已形成热点的进一步传导；二、缓冲与润滑理论，利用钝感剂的塑性较好、强度降低、易变形的性质，与其包覆炸药品粒处于炸药晶体之间时，不但起吸热和隔热作用，所以又为吸热剂和绝热体，导热率小的材料可能有较强的钝感作用。还起到缓冲与润滑作用，降低炸药晶粒之间摩擦及应力集中现象，从而降低了热点产生的概率，也就降低了炸药的机械感度。其种类有石蜡钝感剂、石墨钝感剂、硬脂酸钝感剂、健合剂型钝感剂、含能钝感剂、聚合物钝感剂及化学钝感剂。常用钝感剂：石蜡、沥青、樟脑、硬脂酸、矿物油、硅油、聚乙烯蜡、石墨、氮化硼、二硫化钼、小苏打、碳酸锶、碳酸钙或其组合。
最后需加以说明的是，本发明所描述的上述实施方式仅用以说明本发明的技术方案而不能理解为对本发明作任何限制。本领域的普通技术人员应当理解，本发明具有公知的多种材料替代/替换，而不脱离本发明的实质意义的前提下，其均应涵盖在本发明的保护范围之中。