1.本发明涉及一种安全火药及其制备方法。
背景技术：
2.火药，又称黑火药，是中国四大发明之一，其传统配方为一硝二磺三木炭(即硝酸钾、硫磺和木炭)，是重要的发射药之一，发展至今，虽然已经被无烟火药及三硝基甲苯等炸药取代，但现在还广泛用于生产烟花、鞭炮、模型火箭以及仿古的前堂上弹枪支的发射药，主要用药成分基本未曾改变。
3.众所周知，火药中含硫、含硝、甚至含金属，无论是传统的黑火药，还是现代的无烟火药、双基火药、tnt，火药的爆炸、烟花爆竹的爆炸、定向爆破、矿物开采的爆破都是化学性爆炸，都会产生大量的有毒残留物、粉尘、烟雾、二氧化硫、氮氧化合物等，具有很强的刺激性、腐蚀性、窒息性、麻醉性、溶血性、致畸性、致癌性，会严重的污染大气、水质及人类生存的环境，如2017年10月27日世界卫生组织国际癌症研究机构公布致癌物清单中，亚硝酸盐被列入2a致癌物清单。
4.此外，黑火药是一种机械混合物，它的制造过程都是在设备中进行物理加工。主要工序由硝酸钾、硫磺、木炭三种材料用球磨机球磨混合，药饼压制，机械粉碎、造粒，分筛、抛光、包装。由于硝酸钾、硫磺、木炭按比例合成就具备了火药的全部属性，在机械生产过程中的撞击、摩擦和升温等因素的影响，极易发生爆炸燃烧事故。
5.随着社会的进步，科技的高速发展，从根本上解决火药生产、烟花、爆竹用药的安全、环保、无毒的问题刻不容缓。
技术实现要素：
6.本发明的目的在于提供一种安全火药及其制备方法。
7.为实现上述发明目的，本发明提供一种安全火药，包括：粉状的还原剂，粉状的氧化剂和粉状的粘接剂；
8.所述氧化剂在所述安全火药中的质量分数为65％～70％；
9.所述粘接剂在所述安全火药中的质量分数为10％～16％；
10.所述还原剂与所述氧化剂质量之比为1:2；
11.所述粘接剂具有亲水性，其在吸水后处于具有粘性的粘性期，在失水干燥后处于无粘性的稳定固化期。
12.根据本发明的一个方面，所述还原剂的粒径大于所述氧化剂的粒径。
13.根据本发明的一个方面，所述还原剂的粒径为80～120目；
14.所述氧化剂的粒径为100～150目。
15.根据本发明的一个方面，所述粘接剂的粒径小于所述氧化剂的粒径。
16.根据本发明的一个方面，所述粘接剂的粒径至少为200目。
17.根据本发明的一个方面，所述还原剂包括：农作物粉、防腐剂；
18.所述防腐剂在所述还原剂中的占比小于或等于10％。
19.根据本发明的一个方面，所述还原剂还包括：工业碱；
20.所述工业碱在所述还原剂中的占比大于50％。
21.根据本发明的一个方面，所述农作物粉为作物秸秆粉、玉米芯粉中的至少一种；
22.所述氧化剂为硝酸钾；
23.所述粘接剂为羟甲基纤维素，羟丙基纤维素，瓜尔胶，黄原胶中的一种；
24.所述防腐剂为苯甲酸钠。
25.为实现上述发明目的，本发明提供一种用于前述的安全火药的制备方法，包括：
26.s1.将还原剂、氧化剂、粘接剂按照比例进行混合，以及向混合物中喷淋液体并搅拌；
27.s2.对步骤s1制备完成的混合物料进行挤压成型，获取成型物料；
28.s3.将所述成型物料暴露在空气中进行干燥处理，并获得成品。
29.根据本发明的一个方面，步骤s1中，向混合物中喷淋液体并搅拌的步骤中，所述液体的喷淋量小于所述混合物质量的30％，且所述液体为水或无机物溶液；
30.步骤s3中，对所述成型物料进行干燥处理，并获得成品的步骤中，所述成品的含水量为1％～2％。
31.根据本发明的一种方案，本发明的安全火药不仅制备成本低廉，而且使用性能更优。
32.根据本发明的一种方案，本发明的安全火药在制备过程中可采用湿法制备，制造过程更加安全。
33.根据本发明的一种方案，通过采用较高含量的氧化剂，能够有效的提高整个安全火药的性能。此外，还使得氧化剂能够更加充分的填充在还原剂的周围，使得安全火药在引燃后的燃烧更加充分和快速。
34.根据本发明的一种方案，将粘接剂的粒径设置为最小的，能够有效提高粘接剂在安全火药中的分布均匀性，使得安全火药成型后的强度和稳定性更高。此外，通过将粘接剂设置在上述粒径范围内，还能够在压制成品时更为充分的表现出其粘性，并充分的填充在氧化剂和还原剂的缝隙之间，使得成品的强度更优。
具体实施方式
35.下面结合具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
36.根据本发明的一种实施方式，本发明的一种安全火药，包括：粉状的还原剂，粉状的氧化剂和粉状的粘接剂。在本实施方式中，氧化剂在安全火药中的质量分数为65％～70％；粘接剂在安全火药中的质量分数为10％～16％；还原剂与氧化剂质量之比为1:2。在本实施方式中，粘接剂具有亲水性，其在吸水后处于具有粘性的粘性期，在失水干燥后处于无粘性的稳定固化期。
37.根据本发明，通过在火药中添加粘接剂的方式，可根据火药的应用场景进行相应的制造成型，进而能够使其满足整体安装的需要，保证本发明的使用安全性。此外，在本方案中，通过采用具有亲水性的粘接剂，可实现本发明在成型过程的湿法制作，通过在其中加
入适量的水，即可使得粘接剂表现出粘性，以使得氧化剂和还原剂在粘接剂的作用下相互紧密粘连，这样不仅有益于加工成型，还得益于水的作用极大的提高了加工安全性，有效的避免了制造过程中产生的火花、静电等。此外，通过添加粘接剂使得氧化剂和还原剂之间的接触更为紧密，对于火药的燃烧性能有益，此外，具有亲水性的粘接剂还能够在成型干燥后对氧化剂和还原剂中水分具有吸附作用，不仅能够保持粘结强度，还能够有效抑制氧化剂和还原剂中所存在的水分，对保证火药的触发、燃烧具有益。
38.根据本发明的一种实施方式，还原剂的粒径大于氧化剂的粒径。在本实施方式中，还原剂的粒径为80～120目；氧化剂的粒径为100～150目。
39.通过采用上述较高含量的氧化剂，能够有效的提高整个安全火药的性能。此外，还使得氧化剂能够更加充分的填充在还原剂的周围，使得安全火药在引燃后的燃烧更加充分和快速。
40.根据本发明的一种实施方式，粘接剂的粒径小于氧化剂的粒径。在本实施方式中，粘接剂的粒径至少为200目。
41.通过上述设置，将粘接剂的粒径设置为最小的，能够有效提高粘接剂在安全火药中的分布均匀性，使得安全火药成型后的强度和稳定性更高。此外，通过将粘接剂设置在上述粒径范围内，还能够在压制成品时更为充分的表现出其粘性，并充分的填充在氧化剂和还原剂的缝隙之间，使得成品的强度更优。
42.根据本发明的一种实施方式，还原剂包括：农作物粉、防腐剂。在本实施方式中，防腐剂在所述还原剂中的占比小于或等于10％。
43.通过上述设置，在还原剂中添加防腐剂的方式，有效避免了还原剂被微生物的分解失效，进而有利于保证本发明的长久使用性能。此外，通过将防腐剂设置在上述范围内在保证了较少防腐剂以保证火药使用寿命的同时，还有效的减少了火药的制备成本。
44.根据本发明的一种实施方式，防腐剂为苯甲酸钠。
45.通过采用苯甲酸钠不仅能够起到防腐的性能，还能够通过防腐剂增加还原剂中的钠含量，进而对提高本发明中氧化剂和还原剂反应过程的爆炸性能有益。
46.根据本发明的一种实施方式，还原剂还包括：工业碱。在本实施方式中，工业碱在还原剂中的占比大于50％(例如，其添加量可以为55％、60％等)。
47.通过在还原剂中增加工业碱(即碳酸钠)的量，进一步增加了还原剂中的钠含量，进而对进一步提高本发明中氧化剂和还原剂反应过程的爆炸性能有益。此外，由于工业碱的制造成本低廉，进而其可在增加本发明的还原剂中钠含量的同时，进一步降低了本发明的生产成本。此外，由于工业碱的性能更加稳定，进而其添加的量相对较高的情况下，还有益于保证本发明的使用寿命。
48.根据本发明的一种实施方式，农作物粉为作物秸秆粉、玉米芯粉中的至少一种。
49.通过上述设置，在安全火药中采用作物秸秆和/或玉米芯时，由于这种还原剂中的糖分含量较普通还原剂更高，能够被氧化剂更加容易的引燃，其产生大量的气体，以使得本发明的安全火药的使用性能更优。此外，通过选用作物秸秆和/或玉米芯，不仅其取材简单方便，成本低廉，而且还有效的解决了作物秸秆和/或玉米芯焚烧处理所导致的环境污染问题。
50.根据本发明的一种实施方式，本发明中的氧化剂为硝酸钾。
51.通过采用硝酸钾作为氧化剂，其吸湿性小，进而在本发明中通过添加亲水性粘接剂的同时，通过采用较低吸湿能力的硝酸钾，其有效避免粘接剂亲水性的影响，使得本发明在反应过程中更为快速。
52.根据本发明的一种实施方式，粘接剂为羟甲基纤维素，羟丙基纤维素，瓜尔胶，黄原胶中的一种。
53.通过采用上述粘接剂，其在遇水时，能够产生粘性的同时，还具有膨胀效果，进而对保证与其他物料的充分混合和粘连有益。
54.根据本发明的一种实施方式，本发明的一种用于前述的安全火药的制备方法，包括：
55.s1.将还原剂、氧化剂、粘接剂按照比例进行混合，以及向混合物中喷淋液体并搅拌；
56.s2.对步骤s1制备完成的混合物料进行挤压成型，获取成型物料；
57.s3.将成型物料暴露在空气中进行干燥处理，并获得成品。
58.根据本发明的一种实施方式，步骤s1中，向混合物中喷淋液体并搅拌的步骤中，液体的喷淋量小于混合物质量的30％，且液体为水或无机物溶液。
59.根据本发明的一种实施方式，步骤s3中，对成型物料进行干燥处理，并获得成品的步骤中，成品的含水量为1％～2％。
60.通过将本发明的成品含水量控制在上述范围内,有效的避免了水分过多对成品性能的影响,同时,通过控制成品中具有较低的含水量使得成品中粘接剂的稳定性得到保障,使得还原剂和氧化剂在粘接剂的作用下保持紧密,以达到优良的燃烧效率和较高的反应效率.
61.上述内容仅为本发明的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。
62.以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。