專利名稱:用于產(chǎn)生彩色火焰的低煙煙火組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含氯煙火組合物。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的多彩煙花含有大量的金屬鹽和高氯酸鹽以形成期望的色彩。這樣的煙花由于小百分比未燃燒的爆炸物(star)或閃光物(flare)含有高氯酸鹽并且最后可能在飲用水中結(jié)束而影響環(huán)境。與已知煙花相關(guān)的另一個問題是形成大量的煙，這在封閉集合地點例如市內(nèi)體育場中引起嚴(yán)重問題。
在US 6，214139和US 5，917，146中，多種高氮低碳含量高能材料的金屬鹽作為用于低煙煙花組合物的可行成分存在。
然而，在這些文獻中提到的高氮低碳含量高能材料是不易于獲得的化合物。為了制備這些化合物，需要多步驟的合成。此外，在一部分的這些合成中，需要環(huán)境不友好、毒性或有害的化學(xué)前體。這兩個問題顯著增加了高氮低碳含量的金屬鹽的價格。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過提供可以在煙花中使用的低煙、無高氯酸鹽煙火組合物而減少煙花的環(huán)境影響，并且所述組合物包含在化學(xué)工業(yè)中可以廣泛獲得(所謂的批量生產(chǎn))的高氮含量、低碳含量材料。
令人驚訝地，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這個目的能夠在利用包含煙火燃料、發(fā)色劑(顏料或著色劑，colourant)和特定硝化纖維素(硝化纖維,nitrocellulose)的含氯煙火組合物時得以實現(xiàn)。
因此，本發(fā)明涉及一種含氯煙火組合物，其包含硝化纖維素、煙火燃料以及發(fā)色劑，其中該硝化纖維素來源于在制備該煙火組合物工藝期間已經(jīng)至少部分地溶解的纖維狀(或含纖維的，fibrous)硝化纖維素原料。
除了根據(jù)本發(fā)明的含氯煙火組合物基本上沒有高氯酸鹽和產(chǎn)生很少煙的事實，其還具有這樣的優(yōu)點，即具有高的可擠出性、良好控制的燃燒速度、以及產(chǎn)生漂亮的色彩圖案。
根據(jù)本發(fā)明的含氯煙火組合物基本上沒有高氯酸鹽。在本發(fā)明的上下文中，這意味著它們含有不高于通常雜質(zhì)水平(即痕量)的高氯酸鹽。因此，優(yōu)先地，基于總的煙火組合物，本發(fā)明的煙火組合物含有低于0. 05% (m/m)(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。
優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的煙火組合物中，基于總的煙火組合物，硝化纖維素以在20-96wt %范圍內(nèi)的量存在。更優(yōu)選地，基于總的煙火組合物，硝化纖維素以85-95wt %的量存在。
優(yōu)選地，依照本發(fā)明使用的硝化纖維素具有低于14wt %的氮含量。更優(yōu)選地，硝化纖維素具有在12-13. 5wt%范圍內(nèi)的氮含量。
合適地，至少3wt%的纖維狀硝化纖維素原料在制備煙火組合物的工藝期間已經(jīng)溶解。
優(yōu)選地，3_80wt%的纖維狀硝化纖維素原料在制備煙火組合物的工藝期間已經(jīng)溶解。
合適地，纖維狀消化纖維素原料是利用有機溶劑的混合物至少部分溶解的。合適溶劑包括丙酮、乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、異丙醇、丁醇、甲乙酮、以及甲基異丁基酮。優(yōu)選的溶劑包括丙酮和乙醇。優(yōu)選地，使用丙酮和乙醇的混合物。
優(yōu)選地，基于總的煙火組合物，其中發(fā)色劑以在l_10wt%范圍內(nèi)的量存在。
優(yōu)選地，發(fā)色劑選自由氨基四唑鍶、氨基四唑鋇、硝酸鍶、硝酸鋇和氯酸鋇組成的組。
優(yōu)選地，發(fā)色劑包括氨基四唑鍶或氨基四唑鋇。
合適地，基于總的煙火組合物，本發(fā)明的煙火組合物另外包含在l_80wt%范圍內(nèi)的量的氧化劑。
優(yōu)選地，氧化劑選自由NH4ClO4' KClO4' KC103、KNO3> NH4NO3' Sr (NO3) 2、Ba(NO3)2 和Ba(ClO3)2組成的組。
更優(yōu)選地，氧化劑包括NH4NO3、Sr (NO3) 2 或 Ba (NO3)20
本發(fā)明還涉及一種煙花制品，其包括根據(jù)本發(fā)明的煙火組合物。
另外，本發(fā)明還提供一種用于制備根據(jù)本發(fā)明的煙火組合物的方法，該方法包括混合硝化纖維素原料、發(fā)色劑和氯供體(氯原料物質(zhì)，chlorine donor)，并混合由此獲得的混合物與有機溶劑的混合物，擠出由此獲得的材料，以及蒸發(fā)在被擠出材料中存在的溶劑以便獲得多孔材料。
金屬鹽可以通過使相應(yīng)的金屬化合物與5-氨基四唑發(fā)生反應(yīng)而獲得。優(yōu)選地，金屬鹽通過使相應(yīng)的金屬氫氧化物、金屬硫酸鹽、金屬氯化物或金屬硝酸鹽與5-氨基四唑發(fā)生反應(yīng)而獲得。更優(yōu)選地，金屬鹽通過使相應(yīng)的金屬氫氧化物或金屬硝酸鹽與5-氨基四唑發(fā)生反應(yīng)而獲得。最優(yōu)選地，金屬鹽通過使相應(yīng)的金屬氫氧化物與5-氨基四唑發(fā)生反應(yīng)而獲得。
5-氨基四唑可以為無水形式或含有結(jié)晶水。
合適地，在金屬鹽中使用的金屬選自由鈣、鍶、鋇、銅、鉀、鐵、鎂、鋰、硼、鈦、銻和鋁組成的組。
優(yōu)選地，金屬是鍶、鋇或銅。
各種金屬鹽的混合物可以合適地使用以產(chǎn)生期望的顏色。
合適地，使用的金屬鹽可以借助于酸來質(zhì)子化。
合適地，酸選自由鹽酸、氫溴酸、氫碘酸、氫氟酸、硝酸、氯酸和高氯酸組成的組。
優(yōu)選地，酸是鹽酸、氯酸或高氯酸。
合適地，氧化劑選自由硝酸銨、硝酸鋇、氯酸鋇、硝酸鍶和硝酸鉀組成的組。
優(yōu)選地，氧化劑包括硝酸銨。
煙火燃料選自由硝化纖維素、纖維素、5-氨基-1H-四唑(CH3N5)、硝酸胍、阿拉伯膠、赤桉樹膠和蟲膠。
優(yōu)選地，煙火燃料包括硝化纖維素或纖維素。
依據(jù)本發(fā)明使用的煙火燃料可以以液體形式以及粉末形式施加。除了硝化纖維素和纖維素外，也可以使用不同的化合物作為煙火燃料，例如5-氨基IH四唑。
根據(jù)本發(fā)明的煙火組合物含有氯。合適地，基于總的煙火組合物，本發(fā)明的煙火組合物包含在l_20wt%范圍內(nèi)，優(yōu)選在0. 2-5wt%范圍內(nèi)的量的氯。氯可以由發(fā)色劑或單獨的氯供體提供?；诳偟臒熁鸾M合物，這樣的氯供體合適地以l-20wt%的量存在。
氯優(yōu)選由氯化銨提供?？梢允褂闷渌穆裙w，如在現(xiàn)有煙火制造技術(shù)中描述的那些，例如氯化橡膠如氯化聚丙烯(Parlon)、Pergut、阿洛波林(Alloprene)(商品名)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯、六氯乙烷或六氯苯(C6C16)、或氯化蠟或氯化石蠟。
更優(yōu)選地，氯由氯化銨提供。
依據(jù)本發(fā)明使用的煙火組合物可以包括其他常規(guī)組分(燃燒速率調(diào)節(jié)劑、穩(wěn)定齊U、加工助劑、鈍感劑(flegmatizer)等)，它們對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知常識。如果存在，基于總的煙火組合物，這些組分將以低于10wt%的量存在。
本發(fā)明還涉及一種煙花制品，其包含根據(jù)本發(fā)明的煙火組合物。
另外，本發(fā)明涉及如上所述的5-氨基四唑的金屬鹽在煙花制品中的用途。
具體實施方式
實施例
實施例1
制備的依據(jù)本發(fā)明且為紅色超低煙無高氯酸鹽爆炸物形式的煙火組合物(代碼MZ5A)具有以下組成100克(94. 79wt % )硝化纖維素(NC)纖維，13. 5wt % N，來自Bergerac ;5. 27克(5wt % )由本發(fā)明的發(fā)明人合成的氨基四唑鍶(Sr-AT) ;() 22克(0. 21wt% )NH4Cl,正面分析(pro analyse), Merck KGaG,目錄號1. 01145. 1000。
NC在Heraeus爐中在45°C下干燥兩天以除去所有水分。Sr-AT和NH4Cl晶體利用研缽和搗錘研碎成細(xì)粉末，以確保得到精細(xì)混合物。錐形燒瓶裝入35. 14g丙酮和50g乙醇。攪拌該混合物直至均勻混合。使用該溶劑混合物以形成NC :丙酮的比率為74 26。
開始，在小型S-葉片混合機(IKA混合機)中，將一半的溶劑混合物加入到50g的NC中。在10分鐘之后,刮掉混合刀片上的結(jié)塊,之后再啟動混合機。在15分鐘之后,加入另一 25g的NC，之后再啟動混合機。在20分鐘之后，將被精細(xì)粉末化的NH4Cl和Sr-AT加入到混合機中。在35分鐘之后,加入剩余的NC和溶劑。在啟動之后繼續(xù)混合60分鐘之后，清空混合機。將該混合物插入Rosand雙筒毛細(xì)管流變儀(Rosand Double Barrel CapillaryRheometer)。在該Rosand流變儀的筒下方,安裝IOmm的擠出嘴。在裝填之后,活塞以IOOmm/min的速度向下移動，同時壓力保持在2. 5和3. 2MPa(25_32bar)之間。在Rosand流變儀下方，收集壓出物并手工切割成Icm長的圓柱體。這些圓柱體爆炸物在40°C下在Heraeus爐中干燥12小時，以便除去所有溶劑，然后將爆炸物在40°C下在Gallenkamp真空爐中干燥5小時。
實施例2制備的根據(jù)本發(fā)明且為青綠色超低煙無高氯酸鹽爆炸物的煙火組合物(代碼MZ6)具有以下組成:100克(93. 35wt%)硝化纖維素纖維，13. 5wt% N，來自Bergerac ；5. 26克(4. 91wt% )由本發(fā)明的發(fā)明人合成的氨基四唑鋇；1. 86克(1. 74wt% )NH4C1，正面分析(pro analyse) ,Merck KGaG0所述組合物以與在實施例1中描述的紅色超低煙無高氯酸鹽爆炸物混合物相同的方式制備。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很明顯，使用Rosand流變儀以在實驗室規(guī)模(即通常小規(guī)模批次)上生產(chǎn)爆炸物，而同時允許使用者可以檢測重要重要的流變參數(shù)，這些參數(shù)對于大規(guī)模擠出工藝來說很關(guān)鍵。Theyson雙螺桿擠出機(共旋轉(zhuǎn)，自刮凈，45_，1305螺桿長度，29L/D)對于本說明書描述的煙火爆炸物的大規(guī)模生產(chǎn)是合適的和具有吸引力選擇。
權(quán)利要求
1.一種含氯煙火組合物，其含有基于總的煙火組合物低于O. 05質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的高氯酸鹽，所述組合物包含硝化纖維素和發(fā)色劑，其中所述硝化纖維素來源于纖維狀硝化纖維素原料，3-80wt %的所述纖維狀硝化纖維素原料在制備所述煙火組合物的工藝期間已經(jīng)溶解。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的組合物，其中，基于總的煙火組合物，所述硝化纖維素以在 20-96wt %范圍內(nèi)的量存在。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的組合物，其中，所述硝化纖維素具有低于14wt%的氮含量。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的組合物，其中，所述硝化纖維素的氮含量在12-13.5wt%的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的組合物，其中，基于總的煙火組合物，所述硝化纖維素以 85-95wt%的量存在。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1-5中任一項所述的組合物，其中，基于總的煙火組合物，所述發(fā)色劑以在l_10wt%范圍內(nèi)的量存在。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1-5中任一項所述的組合物，其中，所述發(fā)色劑選自由氨基四唑鍶、氨基四唑鋇、硝酸鍶、硝酸鋇和氯酸鋇組成的組。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1-4中任一項所述的組合物，其中，基于總的煙火組合物，氯以 l-20wt%的量存在。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1-5中任一項所述的組合物，其中，所述氯由氯化銨、氯化橡膠、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、六氯乙烷、六氯苯、氯化蠟或氯化石蠟提供。
10.根據(jù)權(quán)利要求
3或4中任一項所述的組合物，另外包含氧化劑，其中基于總的煙火組合物，所述氧化劑的量在l_80wt%的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的組合物，其中，所述氧化劑選自由KNO3、NH4N03、Sr(N03)2和 Ba (NO3) 2組成的組。
12.根據(jù)權(quán)利要求
1-5中任一項所述的組合物，其中所述發(fā)色劑為5-氨基四唑的金屬鹽，基于總的煙火組合物，所述5-氨基四唑的金屬鹽的量在1-1 Owt %的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的組合物，其中，所述金屬包括鋇、鍶或銅。
14.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的組合物，其中，所述硝化纖維素具有低于14wt%的氮含量。
15.一種煙花制品，包括根據(jù)權(quán)利要求
1-14中任一項所述的煙火組合物。
專利摘要
本發(fā)明提供一種基本上沒有高氯酸鹽的含氯煙火組合物，該組合物包含硝化纖維素和發(fā)色劑，其中該硝化纖維素來源于在制備所述煙火組合物的工藝期間已經(jīng)至少部分溶解的纖維狀硝化纖維素原料。本發(fā)明進一步提供一種包含所述煙火組合物的煙花制品，以及一種用于制備所述煙火組合物的方法。
文檔編號C06C15/00GKCN101679138 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200880012170
公開日2013年4月17日 申請日期2008年4月16日
發(fā)明者魯特格爾·韋布, 馬蒂杰恩·澤布雷吉斯, 約翰·弗朗西斯庫斯·塞文貝爾根, 穆爾克·彼得·范羅伊恩 申請人:克里爾斯巴克有限責(zé)任公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4),