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照明剂配方研究

归档日期:07-07       文本归类:火工品      文章编辑:爱尚语录

  20 10 年0 8 月火工品n 叮T I A T O R S & P Y R O T E C H N I C S20 10 年第4 期文章编号: 10 0 3. 14 8 0 ( 20 10 )0 4 . 0 0 29 . 0 3照明剂配方研究杭寅, 郭三学( 中国人民武装警察部队工程学院, 陕西西安, 7 10 0 8 6 )摘要: 根据警用手持式照明炬的技术指标要求, 对照明剂的成分、 配方和制药工艺进行了研究及试验, 根据试验结果确定了照明剂配方, 使照明剂的燃烧时间和发光强度满足指标要求。关键词: 照明剂; 配方; 发光强度; 燃烧时间中图分类号: T Q 567 . 3文献标识码: AR e se a r c ho n th e F o r m u la tio no fIllu m in a tin gC o m p o sitio n sH A N GY in , G U OS a n - x u e( E n g in eerin gC o lle g eo f th eC h in e seP e o p le ’ SA r m e dP o lic eF o rce, X i’ a n ,7 10086)A b str a c t: In a c c o r d a n c e w ith th e te c h n ic a lta r g e tr eq u ir em en tso f h a n d h o ld illu m in a n tca n d lef o r p o lice, th eco m p ...

  20 10 年0 8 月火工品n 叮T I A T O R S & P Y R O T E C H N I C S20 10 年第4 期文章编号: 10 0 3. 14 8 0 ( 20 10 )0 4 . 0 0 29 . 0 3照明剂配方研究杭寅, 郭三学( 中国人民武装警察部队工程学院, 陕西西安, 7 10 0 8 6 )摘要: 根据警用手持式照明炬的技术指标要求, 对照明剂的成分、 配方和制药工艺进行了研究及试验, 根据试验结果确定了照明剂配方, 使照明剂的燃烧时间和发光强度满足指标要求。关键词: 照明剂; 配方; 发光强度; 燃烧时间中图分类号: T Q 567 . 3文献标识码: AR e se a r c ho n th e F o r m u la tio no fIllu m in a tin gC o m p o sitio n sH A N GY in , G U OS a n - x u e( E n g in eerin gC o lle g eo f th eC h in e seP e o p le SA r m e dP o lic eF o rce, X i a n ,7 10086)A b str a c t: In a c c o r d a n c e w ith th e te c h n ic a lta r g e tr eq u ir em en tso f h a n d h o ld illu m in a n tca n d lef o r p o lice, th eco m p o sitio n ,th ef o r m u la tio n ,th em a n u f a c tu r in g p r o c e sso fth eillu m in a tin gco m po sitio ns戤stu d ieda n dits f o rm u la tio nisd eterm in ed . T h ein u m m fin gco m p o sitio n snsa tisf yth eta rg et r e q u ir e m e n ts o f b u r n in gtim ea n dlu m in o u sin ten sity .K ey w o rd s: Illu m in a tin g co m lx 塔itio n s; F o rm u la tio n ; L u m in o u sin ten sity ; B u m in g tim e警用手持式照明炬是一种单兵手持式照明器具。根据警用手持式照明炬的预期技战术性能, 照明剂主要应满足发光强度I一> 500 0 0 cd 、 燃烧时间t, > 7 0 s的技术要求。 笔者对该照明剂配方展开研究。1照明剂成分选择1. 1氧化剂的选择目前, 常用照明剂主要有钡盐照明剂和钠盐照明剂, 其氧化剂分别为硝酸钡和硝酸钠。 在采用硝酸钡和硝酸钠作为氧化剂时, 其光波的主要辐射体为B a O和№【1】 , B a O 为分子辐射, N a 为原子辐射。 N a 的原子辐射比较集中, 其主波长在( 58 0 22)斗m , 为人眼可见敏感区, 同时N a 焰的发光性质有利于提高药剂的燃烧温度[ 21, 而根据依据斯蒂芬. 波耳兹曼定律可知, 温度升高有利于提高辐射光能, 因此, 以硝酸钠为氧化剂的照明剂相比以硝酸钡为氧化剂的照明剂具有更强的发光强度, 且燃速更慢【3】 。 虽然硝酸钠易吸湿, 但可以通过造粒、 压制成型和表面包覆等方法进行改进, 因此与硝酸钡相比, 选用硝酸钠为氧化剂时发光强度高、 燃烧时间长、 照明效果好。1. 2可燃剂的选择目前照明剂常用的可燃剂是镁和铝。 镁的熔点、沸点和空气中的发火点都比较低, 因此引燃性好, 同时在高温下镁易于蒸发, 能借助空气中的氧产生二次燃烧, 从而获得额外的热而提高烟火效应[ 4】 。 镁的氧化物M g O 具有高熔点和高沸点, 基于黑体辐射原理,生成灼热凝聚相产物, 有助于提高照明剂的辐射能力。 所以使用镁为可燃剂时照明剂发火点适中, 有较强的光辐射能力及较好的发光效率。收稿日期; 20 10 0 8 - 17作者简介: 杭寅( 19 8 6- ), 男, 在读硕士研究生, 从事非致命武器研究。万方数据 1. 3粘接剂的选择粘接剂主要起增强制品机械强度、 降低药剂感度和改善药剂物理化学安定性等作用。 照明剂中常用酚醛树脂作粘合剂, 其制备工艺简单、 机械感度比较低,并且原料丰富、 价格低廉。 酚醛树脂作为粘合剂又可作为可燃剂提供热量, 同时生成的气体产物能够有利于形成火焰。 但由于气相产物的生成能降低照明剂的发光效应, 因此酚醛树脂用量应控制在10%以内。1. 4 缓燃剂的选择为了延长照明剂的燃烧时间, 以满足指标要求,同时又不影响照明剂的发光效应, 综合市售常用缓燃剂的结构、 性质、 加工条件和使用要求等, 选择了纯度高、 价格便宜、 毒眭小、 热稳定性好目熔点高的氟化钙为缓燃剂。2照明剂配方设计为了提高照明剂的有效装药载荷和发光效率, 照明剂燃烧时常借助空气中的氧燃烧, 基于此点, 配方确定以负氧平衡为原则。 根据照明剂的成分, 提出了4 组不同配比的设计方案, 如表l所示。表1T a b . 1T h ep r o p o r tio no f th eillu m in a tin gc o m p o sitio n sd e sig n照明剂配比设计方案竺垒!里!型塑逊4 5堕E 蔓1 + 4 5型塑堂堑型墅迹106竺趔3( 外加)3( 外加)3( 外加)24 74 73504 010兰:曼i!墨2三!丛塑旦2根据设计方案, 对4 组不同配比的照明剂进行氧平衡计算:( 1)1。 配方的氧平衡计算硝酸钠反应生成氧气的反应方程式为:2N a N 0 3_ . - - - - 2N a 20 + 2. 50 2+ N 2则放出lg 氧气需要硝酸钠的量口为2. 1259 ;镁在空气中燃烧反应方程式为:2M g + O 产2M g O则借lg 氧燃烧所需镁的量b 为1. 59 ;酚醛树脂与氧气反应的方程式为:C 13H 1202+ 1502= 13C 02+ 6H 20则借lg 氧燃烧所需酚醛树脂的量C 为0 . 4 29 ;假定1。 配方现有10 0 9 , 则其中含硝酸钠4 59 、 镁4 59 、 酚醛树脂10 9 。 因此照明剂氧差刀为:力= ~一一厶( 2)同理可计算出2。 配方的氧差: n - - - 23. 09 ;力: 一45一笪一望- - 32. O , 一J口bC3。 配方的氧差: n - - - 22. 6; 4。 配方的氧差: n - - - 15. 79。通过计算可见, 4 组不同配比的照明剂均为负氧平衡, 满足预定配比设计原则。3照明剂制药工艺3. 1原材料准备取适量酚醛树脂、 氟化钙分别进行研磨, 将研磨后的酚醛树脂过10 0 目筛5次。 同样将硝酸钠、 镁粉进行过筛, 取10 0 目筛下物放人烘盘。3. 2制药工艺采用筛}昆法, 取原材料10 0 目筛下物, 按配比准确称量, 在55目筛上用扁刷混通56次, 倒入烧杯,造粒。 按10 0 9 ( 药量): 8 0 m L ( 溶液)比例混合,搅拌成稠糊状, 用20 目筛强迫过筛网, 待晾干后再过20 目筛和55目筛, 取55目筛上物为造粒成品,然后在60 。 C 下烘干6h N 。3. 3装药工艺为了保证装药密度均匀性, 对照明剂进行分层压装。 根据装药量, 装药压力控制在250 0 。 27 0 0 k g /cm 2,分4 次装药, 每次装药17 9 , 保压10 s。 药柱直径为22m m 、 高度为18 0 m m 、 密度为1. 9 8 9 /cm 3。4 照明剂性能试验和配比确定4 . 1照明剂性能测试采用光强测量仪( 上海研德仪器有限公司)和秒表对照明剂的光照度和燃烧时间进行测定, 测高1. S in , 测定距离为10 m 。 如果选取距离过短, 则光强计算会产生较大误差; 如果选取距离过长, 则对探测器探头的灵敏度要求过高。试验布置如图1所示。 布置完成后, 将仪器通电,启动计算机测试程序, 使计算机程序进入数据采集预万方数据 备状态。 先后将4 组不同配比的照明剂置于铁架上,通过导火索引燃照明剂。 探测器接收照明剂燃烧产生的光信号并转化为电信号传输给测量仪, 经过数据采集和处理在计算机上显示测试结果。 图2为照明剂燃烧现场, 表2为测试结果。图1试验布置T e stin ga r r a n g e m e n tF ig . 1图2燃烧现场F ig . 2B u r n in gs c e n e表2照明剂测试结果!璺垒: 兰!壁!!!!坠!垒旦!坐望!!堑里苎垒里g !Q 坐I!塑i垡殳望墨方x表面光照度芜黧蒋篙/I揽” 秽2 + 4 9 250 24 7 951352 550 858. 2350 14 8 94 9 14 9 155. 44 。 4 9 850 64 9 254 851153. 84 . 2光强计算根据点光源平方反比定律可计算出照明剂的发光强度。I= E IP( 1)式( 1)中: E 为光照度, k ; j为发光强度, cd ;尺为测试距离, m 。根据试验数据对发光强度进行计算, 结果见表3。表3发光强度计算结果T a b . 3C a lc u la tio nr e su ltso flu m in o u sin te n sity签幽廑丝4 . 3配方确定j兰!塑主Q Q Q垒2螋i! ! 鲤根据试验和计算结果可见, 1 4 配方在4 组试验中发光强度最高为5. 29 × |04 0d , 燃烧时间最长为64 . 5s,但尚不满足指标要求的燃烧时间, 因此应调整缓燃剂氟化钙的外加含量进行配方优化。为了满足照明剂燃烧时间, 给1。 配方外加不同量的氟化钙重新造粒并试验。 试验数据见图3。OW “蝴图3燃烧时间与外加氟化钙含量的关系R e la tio nb e tw e e nb u r n in gtim ea n da d d itio n a lF ig . 3c o n t e n t o fC a F z由图3可知, 在1 4 配方的基础上, 照明剂燃烧时间随着外加氟化钙含量的增加而延长, 当外加5%氟化钙时, 照明剂燃烧时间为7 2. 2s, 满足照明剂燃烧时间t, > 7 0 s的要求。 继续增加氟化钙的含量, 燃烧时间变化不大。 同时, 经试验观察到外加氟化钙含量大于7 %时, 照明剂发光强度受到影响。 因此, l 配方中外加5%氟化钙比较理想。 综上分析得出照明剂最终配方( w f )为4 5%硝酸钠、 4 5%镁粉、 10 %酚醛树脂以及外加5%氟化钙。5结论通过计算和试验, 确定了照明剂各组成分的配比, 使照明剂能满足燃烧时间和发光强度的性能要求, 因此该种配方的照明剂可应用于武警部队警用手持式照明炬。参考文献:【1】 韩秀凤, 杨利, 许又文. 红外照明剂的组分选择与配方设计叨. 含能材料, 2001, 9( 4): 172.【2】 胡继国. 导弹用曳光环研究叨. 火工品, 1997( 2): 1519.【3】 焦清介, 霸书红. 烟火辐射学[ M 】 . 北京: 国防工业出版社,20 0 9 .f 4】 潘功配腐等烟火学口叼. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社,20 0 7 .【5】 胡继国. 烟火型声光监视报警器【J】 . 火工品, 1998( 3): 16. - 19.万方数据 照明剂配方研究作者:杭寅, 郭三学, HANG Yin, GUO San-xue作者单位:中国人民武装警察部队工程学院, 陕西, 西安, 710086刊名:火工品英文刊名:INITIATORS & PYROTECHNICS年, 卷(期) :2010(4) 参考文献(5条)1. 韩秀凤; 杨利; 许又文 红外照明剂的组分选择与配方设计[期刊论文]-含能材料 2001(04)2. 胡继国 导弹用曳光环研究 1997(02)3. 焦清介; 霸书红 烟火辐射学 20094. 潘功配 高等烟火学 20075. 胡继国 烟火型声光监视报警器 1998(03) 本文读者也读过(8条)1. 韩秀凤. 杨利. 许又文 红外照明剂的组分选择与配方设计[期刊论文]-含能材料2001, 9(4)2. 杨利. 杨硕. 许又文 烟火药红外照明机理研究[期刊论文]-火工品1999(2)3. 赵陕冬. 马永忠. 陈学龙. ZHAO Shan-dong. MA Yong-zhong. CHEN Xue-long 一种新型蓝色发烟剂设计研究[期刊论文]-火工品2009(2)4. 张全可. 刘传新. 赵洪海. 丁跃伟. 同作龙. ZHANG Quan-ke. LIU Chuan-xin. ZHAO Hong-hai. DING Yue-wei. TONGZuo-long 有色发烟器材用新型点火装置的设计[期刊论文]-火工品2010(2)5. 罗军. 廖世鹏. 黄丹平. 廖俊必. LUO Jun. LIAO Shi-peng. HUANG Dan-ping. LIAO Jun-bi 点火装置火花测试结果的分析途径[期刊论文]-火工品2009(3)6. 张建忠. 侯聪花. 胡双启. 张景林. ZHANG Jian-zhong. HOU Cong-hua. HU Shuang-qi. ZHANG Jing-lin 不同配比安全点火药B/KNO3的研究[期刊论文]-中国安全科学学报2010, 20(2)7. 周守强. 郑亚. 鞠玉涛. 周超. 张家仙. ZHOU Shou-qiang. ZHENG Ya. JU Yu-tao. ZHOU Chao. ZHANG Jia-xian 膏体推进剂火箭多次点火系统设计与仿线. 李东海. 丁玉奎. 许贵君. LI Dong-hai. DING Yu-kui. XU Gui-jun 库存照明弹药照明炬照明时间研究[期刊论文]-军械工程学院学报2009, 21(1) 本文链接: http: //d. g. wanfangdata. com. cn/Periodical_hgp201004008. aspx

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