火药的成型方法与流程

本发明涉及火药成型的技术领域，具体地，涉及一种火药的成型方法。

背景技术：

火药是一种可由火花、火焰等引起剧烈燃烧的药剂。黑火药生产中极易发生燃烧爆炸事故，其中大部分是由于撞击、摩擦和火花所引起。黑火药生产厂房如发生爆炸，则厂房及其中设备将全部毁坏，爆炸时飞出的燃烧的黑火药粒有时还能引起邻近黑火药生产厂房的燃烧爆炸。为此，黑火药生产厂房内应保持足够的相对湿度，机器设备应保持接地良好，以减少静电积聚。凡易发生燃烧爆炸的工序，应尽量采取远距离操作，生产设备应防止黑火药粉尘扬出，应随时清除设备上和地面上的药尘，保持厂房整洁，防止操作中对黑火药的撞击摩擦。使得黑火药的生产难度加大，不仅生产效率较低，且存在较大的安全隐患。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种火药的成型方法，该成型方法利用凝胶注模成形工艺，在火药的生产过程中，将高分子化学单体聚合的思路引入到火药的成型中，让火药一直处于液态，从而难以撞击摩擦，消除了安全隐患，且大大的提高生产效率。

本发明采用以下技术方案：

根据本发明实施例的火药的成型方法，,包括以下步骤：

步骤s1，提供火药粉体；

步骤s2，将交联剂n,n′-亚甲基双丙烯酰胺和有机单体丙烯酰胺配置成预混液；

步骤s3，将火药粉体分散到所述预混液中，制得混合液；

步骤s4，向所述混合液中分别加入助剂、催化剂四甲基乙二胺溶液和引发剂过硫酸铵溶液并混匀，得到浆料，所述助剂含有铝粉、镁粉、铝镁合金粉、或其混合物；

步骤s5，将所述浆料注入非孔模具中，加热并形成湿坯；

步骤s6，将所述湿坯干燥得到成型的火药坯体。

优选地，所述铝粉与所述火药粉体的质量比为1：(90～100)。

优选地，所述步骤s1中，所述火药粉体为黑火药粉体，即硝酸钾、硫磺和木炭的混合物粉体。。

优选地，所述预混液中，所述n,n′-亚甲基双丙烯酰胺和所述丙烯酰胺的质量比为(1:10)-(1:20)。

优选地，所述n,n′-亚甲基双丙烯酰胺和所述丙烯酰胺的质量比为1:15。

优选地，所述预混液中所述n,n′-亚甲基双丙烯酰胺和所述丙烯酰胺合计含量为12-18wt％，所述四甲基乙二胺溶液中所述四甲基乙二胺的含量为8-12wt％。

优选地，所述n,n′-亚甲基双丙烯酰胺与所述黑火药粉体的质量百分比为0.25-0.31％，所述丙烯酰胺与所述黑火药粉体的质量百分比为4-5wt％，所述四甲基乙二胺与所述黑火药粉体的质量百分比为0.1-0.6wt％，所述过硫酸铵与所述黑火药粉体的质量百分比为0.4-0.6wt％。

优选地，所述n,n′-亚甲基双丙烯酰胺与所述黑火药粉体的质量百分比为0.31wt％，所述丙烯酰胺与所述黑火药粉体的质量百分比为5wt％，所述四甲基乙二胺与所述黑火药粉体的质量百分比为0.6wt％，所述过硫酸铵与所述黑火药粉体的质量百分比为0.6wt％。

优选地，所述浆料中的固相体积分数为48％-53％。

优选地，所述浆料中的固相体积分数为51％。

本发明的上述技术方案至少具有如下效果之一：

(1)生产过程火药的原料一直处于液态，难以撞击摩擦，消除了安全隐患，不但降低了工作人员的职业危险大大提高了工作效率，而且还降低了生产成本；

(2)该工艺简单，且成形容易、成型后的火药呈现固态，密度较大，气孔很少，强度高，致密，很难引起撞击摩擦；

(3)增加铝粉、镁粉和铝镁合金粉作为助剂，能够增强坯体的强度，密度，减少气孔，同时在火药作为烟花使用时能够增加五颜六色的美感；

(4)选用天然、无毒、环保型且用量少的凝胶体系且低成本适应工业化生产。

附图说明

图1为本发明实施例火药的成型方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面具体描述根据本发明实施例的火药的成型方法。

如图1所示，根据本发明实施例的火药成型方法，包括以下步骤：

步骤s1，提供火药粉体；

其中，火药粉体可以为高氯酸钾、硫磺和木炭的混合物。

其中，高氯酸钾(kclo4)反应方程式为：

s+2kclo4+3c＝so2↑+3co2↑+2kcl

优选地火药的粉体中高氯酸钾、炭和硫磺的质量百分数分别为80.276wt％、10.438wt％和9.290wt％，采用该比例一方面可以更加接近黑火药的配方比例，另一方面该火药成型后具有较高的硬度。

另外，作为火药粉末，本发明的火药粉体也可以为黑火药粉体，即硝酸钾、硫磺和木炭的混合物。

黑火药的反应方程式为：

2kno3+s+3c＝＝＝＝k2s+n2↑+3co2↑

步骤s2，将交联剂n,n′-亚甲基双丙烯酰胺和有机单体丙烯酰胺配置成预混液；

其中，n,n′-亚甲基双丙烯酰胺和所述丙烯酰胺的质量比为(1:10)-(1:20)，也就是说，n,n′-亚甲基双丙烯酰胺(mbam)和所述丙烯酰胺(am)的质量比可以在1:10到1:20之间，凝胶注模成型工艺的中单体丙烯酰胺的使用量一般为干粉质量的4wt％～5wt％，n,n′-亚甲基双丙烯酰胺与所述火药粉体的质量百分比为0.25-0.31wt％，该比例混成的预混液能够大大提高坯体的强度，am与mbam的质量比会对坯体强度产生影响，比例适宜时制成的坯体强度较高，优选地，n,n′-亚甲基双丙烯酰胺和丙烯酰胺的质量比为1:15，所述n,n′-亚甲基双丙烯酰胺与所述火药粉体的质量百分比为0.31wt％，所述丙烯酰胺与所述火药粉体的质量百分比为5wt％，通过该比例能得到强度更高，密度更大的坯体。

步骤s3，将火药粉体分散到所述预混液中，制得混合液；

步骤s4，向所述混合液中分别加入助剂、催化剂四甲基乙二胺溶液和引发剂过硫酸铵溶液并混匀，得到浆料，其中，助剂含有铝粉、镁粉、铝镁合金粉、或其混合物；

催化剂的加入有效地降低了反应的活化能，催化剂在常温下可使聚合反应控制在10～60min内进行，时间长短与催化剂的加入量有关，本发明的催化剂的加入量为四甲基乙二胺与所述火药粉体的质量百分比为0.1-0.6wt％，该比例能够有效的提高聚合物反应速率，优选地，四甲基乙二胺与所述火药粉体的质量百分比为0.6wt％。

引发剂过硫酸铵的分解温度为40℃左右，在较低温度下引发反应不会由于水溶液的蒸发使坯体的气孔率增加。在凝胶反应中，过硫酸铵加入量不宜过多，否则引发剂占据过多空间，会导致聚合物网络变得太短反而影响凝胶结构的形成。经过实验，本发明的引发剂过硫酸铵的加入量为火药粉体的质量的0.4-0.6wt％。优选地为0.6wt％，采用该用量的引发剂可以得到较高密度和强度的坯体。

助剂的加入可以有效的改善坯体的成型效果，加入适量的助剂可以增大坯体的密度，减少气孔，强度增大，本发明的铝粉选用量优选为所述助剂与所述火药粉体的质量比为1：(90～100)。添加该质量比的助剂后，使坯体的密度大大增加，气孔较少，且强度也大大增高。且将镁粉、铝粉及铝镁合金粉加入到火药中，在作为烟花炮竹使用时，燃烧的镁粉和铝粉能够发出五颜六色的光，增加烟花的美感。

步骤s5，将所述浆料注入非孔模具中，加热并形成湿坯；

步骤s6，将所述湿坯干燥得到成型的火药坯体，其中干燥的温度不宜过高，其温度可以根据需要就行调整。

根据本发明的一个优选实施例中，预混液中所述n,n′-亚甲基双丙烯酰胺和所述丙烯酰胺合计含量为12-18wt％，所述四甲基乙二胺溶液中所述四甲基乙二胺的含量为8-12wt％。其中预混液是n,n′-亚甲基双丙烯酰胺溶液和丙烯酰胺溶液混合的混合液体，其合计含量为预混液中n,n′-亚甲基双丙烯酰胺与丙烯酰胺含量之和所占混合液的比例，该含量更加有力与坯体的形成，提高坯体的强度。

由于固相体积分数(即改变水的含量)对浆料黏度的变化较大，因而通过确定浆料中的固相体积分数来进一步提高坯体的强度和密度。本发明中所述浆料中的固相体积分数为48％-53％。该范围的固相体积分数可以提高坯体的强度同时缩短坯体固化的时间，优选地，所述浆料中的固相体积分数为51％。

本发明实施例的火药的成型方法能够生产过程火药的原料一直处于液态，难以撞击摩擦，消除了安全隐患，不但降低了工作人员的职业危险大大提高了工作效率，而且还降低了生产成本，该工艺简单，且成形容易、成型后的火药呈现固态，密度较大，气孔很少，强度高，致密，很难引起撞击摩擦，选用天然、无毒、环保型且用量少的凝胶体系且低成本适应工业化生产。

为使本领域的技术研究人员能够更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实验设备：

混合搅拌器；模具；dhg-电热恒温鼓风干燥箱(dhg-4a，巩义市予华仪器有限责任公司)。

实施例1

1)黑火药配置，按照硝酸钾：硫磺：木炭的摩尔比为2：1:3配置50g黑火药。将量好的50g黑火药放入混合均匀；

2)称取n,n′-亚甲基双丙烯酰胺0.125g，丙烯酰胺2g配置成预混液,其中预混液中，n,n′-亚甲基双丙烯酰胺和丙烯酰胺合计含量为12wt％。

3)将50g火药粉体分散到所述预混液中，制得混合液；

4)称取0.05g四甲基乙二胺和0.2g过硫酸铵，分别配置成溶液，加入至混合液中，再称取0.5g铝镁合金粉加入混合液中并混匀，得到浆料，其中，四甲基乙二胺溶液的浓度为12wt％，浆料中的固相体积分数为48％。

5)将所述浆料注入非孔模具中，加热并形成湿坯；

6)将所述湿坯干燥得到成型的火药坯体。

该坯体的固化时间相对短，密度较大，气孔量很少，强度高。

实施例2

1)火药的配置，按照高氯酸钾、炭和硫磺的质量百分数分别为80.276wt％、10.438wt％和9.290wt％配置50g火药，将量好的50g火药混合均匀；

2)称取n,n′-亚甲基双丙烯酰胺0.1550g，丙烯酰胺2.5g配置成预混液,采用混合搅拌器搅拌均匀，其中预混液中，n,n′-亚甲基双丙烯酰胺和丙烯酰胺合计含量为18wt％；

3)将50g火药粉体分散到所述预混液中，制得混合液；

4)称取0.3g四甲基乙二胺和0.3g过硫酸铵，分别配置成溶液，加入至混合液中，再称取0.5556g铝粉加入混合液中并混匀，得到浆料，其中，四甲基乙二胺溶液的浓度为8wt％，浆料中的固相体积分数为53％。

5)将所述浆料注入非孔模具中，加热并形成湿坯；

6)将所述湿坯干燥得到成型的火药坯体。

该坯体的固化时间短，密度较大，气孔少，强度高。

实施例3

1)黑火药配置，按照硝酸钾：硫磺：木炭的摩尔比为2：1:3配置50g黑火药，将量好的50g黑火药混合均匀；

2)称取n,n′-亚甲基双丙烯酰胺0.1550g，丙烯酰胺2.5g配置成预混液,采用混合搅拌器搅拌均匀，其中预混液中，n,n′-亚甲基双丙烯酰胺和丙烯酰胺合计含量为15wt％；

3)将50g火药粉体分散到所述预混液中，制得混合液；

4)称取0.3g四甲基乙二胺和0.3g过硫酸铵，分别配置成溶液，加入至混合液中，再称取0.5g镁粉加入混合液中并混匀，得到浆料，其中，四甲基乙二胺溶液的浓度为10wt％，浆料中的固相体积分数为51％。

5)将所述浆料注入非孔模具中，加热并形成湿坯；

6)将所述湿坯干燥得到成型的火药坯体。

该坯体的固化时间短，密度较大，只有针尖大的很少的气孔，强度高。

虽然已参考具体的实施方式描述了本发明，但本领域技术人员将理解，在不偏离本发明的范围下，可进行各种变化，并且等价物可替代其要素。因此，本发明不局限于所公开的具体的实施方式，而是其包括落入所附权利要求范围内的所有实施方式。