防斷火安全引線的研究

劉　武，李　章，康　斌，劉亞利

（瀏陽市東信花炮集團煙花研究院，湖南 瀏陽，410300）

防斷火安全引線的研究

劉武，李章，康斌，劉亞利

（瀏陽市東信花炮集團煙花研究院，湖南 瀏陽，410300）

針對安全引線應用在花炮產(chǎn)品中出現(xiàn)的斷火問題，篩選出一種無毒無害、安全環(huán)保的高分子塑化劑，將其在安全引線表面包覆成膜，并對包膜后安全引線的耐有機溶劑、耐折斷、燃燒性能進行研究。結(jié)果表明4%濃度的高分子塑化劑包覆的引線燃燒穩(wěn)定、燃燒后殘渣量少，其各項性能指標符合GB 19595-2004標準。

引線；防斷火；高分子塑化劑；包覆

引線是一種專門用于火炮竹產(chǎn)品中起導向作用的器材[1]，是花炮產(chǎn)品的重要組成部分，主要用于點火、傳火及控制時間，被稱之為花炮的生命線。安全引線是以煙火藥為藥芯、以棉線作包纏物，織成外織層，外涂以防潮材料制成[2]。安全引線由于其防水、防潮、抗拉伸、燃燒穩(wěn)定等優(yōu)點，廣泛用于煙花炮竹中。但斷火現(xiàn)象時有發(fā)生，在組合盆花生產(chǎn)中斷火或滯燃現(xiàn)象約占0.5%，特別是大型焰火燃放會中的斷火現(xiàn)象，常常造成燃放效果缺失，字幕、架子煙花殘缺不全。這一致命缺陷也給產(chǎn)品銷售和燃放帶來重大安全隱患。

在花炮生產(chǎn)中，為了穩(wěn)定引線的傳火性，通常都在引線接火部位蘸上硝化纖維丙酮溶液（俗稱防潮水）。由于安全引線是由棉線包裹黑火藥、外表涂有清漆而制成，雖然其抗拉強度好、防水防潮性能好，但耐折性差，反復幾次折疊就出現(xiàn)散線、漏藥、斷火等現(xiàn)象；其次，表面清漆能被有機溶劑溶解，使得包裹火藥的棉線松散直至漏藥而出現(xiàn)斷火現(xiàn)象。國內(nèi)一些單位開展了新型引火線的研究，如聚乙烯塑料引火線[3]，雖然柔韌性好，防潮、防水、耐折，但其引火線是由藥芯與塑料管包裹而成，且塑料引火線燃燒時產(chǎn)生管道效應，不利于引線的側(cè)向點火，不適用小直徑和短間距、短延時的組合盆花產(chǎn)品使用。

要解決這一普遍存在的問題，必須研制出一種新的材料（或者尋找一種新的取代材料）。該材料必須要安全環(huán)保、無毒無害、工藝簡單、成本低廉、來源廣泛，并且防水、防潮、耐折、抗拉、不溶于有機溶劑。筆者通過比較法、篩選法、排除法，對近10種材料進行試驗，最終遴選出一種無毒無害、燃燒反應生成CO2和H2O物質(zhì)的安全環(huán)保的水溶性高分子塑化劑，其溶液有很好的粘接性和成膜性，能耐油類、潤滑劑和烴類等大多數(shù)有機溶劑。在高分子塑化劑中加入穩(wěn)定劑，對安全引線外表進行一層塑化，可使安全引線外表形成一層薄膜，成膜后耐折、抗拉強度和耐溶劑性提高，還有不可逆性。

1　高分子塑化劑包覆引線試驗研究

高分子塑化劑具有成膜性，在實際應用中膜涂層的厚薄尤為重要。涂層膜太薄不但不耐折，而且耐溶劑性差，表現(xiàn)為溶脹，安全引線外涂層清漆仍有可能被溶解出現(xiàn)散線漏藥現(xiàn)象。而涂層膜太厚，燃燒時煙霧大、殘渣多。

1.1耐有機溶劑的溶解性對比

圖1（a）為安全引線原樣，表面顏色為深綠色；圖1（b）為受硝化纖維有機溶劑（防潮水）溶解后的安全引線，表層清漆溶解，引線本體明顯溶脹變?yōu)闇\綠色；圖1（c）為經(jīng)包膜的安全引線，外層無溶解現(xiàn)象，表面為一層硝化纖維有機溶劑（防潮水）粘膠干燥后的本色。

圖1　耐有機溶劑的溶解性對比Fig.1　Comparison of dissolving resistance of organic solvent

1.2耐折性對比

圖2（a）為原樣安全引線經(jīng)360°反復折疊5次后有明顯的藥粉漏出;圖2 (b) 為高分子塑化劑包膜后的安全引線，經(jīng)360°反復折疊100次，表面仍有一層膜，沒有明顯漏藥。

圖2　包膜引線與原引線耐折性對比Fig.2　Comparison of folding resistance of the original fuse and the coated fuse

1.3不同濃度高分子塑化劑包膜耐溶解性比較

圖3（a）為用濃度為3%高分子塑化劑包膜后的引線，在有機溶劑中表現(xiàn)出較弱的溶解性，引線表面清漆被溶解，表面白中顯綠；圖3（b）為用濃度為4%高分子塑化劑包膜后的引線，在有機溶劑中無溶解性表現(xiàn)，表面有一層薄膜；圖3（c）用濃度為5%高分子塑化劑包膜后的引線，在有機溶劑中無溶解性表現(xiàn)，表面有一層薄膜。

圖3　不同濃度高分子塑化劑包膜耐溶解性比較Fig.3　Dissolving resistance of the fuse coated with different concentration of polymer plasticizer

1.4包膜與未包膜引線燃燒穩(wěn)定性對比

圖4(a)為安全引線原樣，其燃燒穩(wěn)定，火花火苗噴射一致。圖4(b) 為經(jīng)過4%高分子塑化劑包膜后的安全引線，其燃燒穩(wěn)定、火花火苗噴射一致，無明顯煙霧增加。

圖4　包膜引線與原引線燃燒穩(wěn)定性對比Fig.4　Comparison of combustion property of the original fuse and the coated fuse

1.5包膜與未包膜引線耐有機溶劑溶解性及燃燒性能

圖5　包膜引線及原引線耐溶解性及燃燒性能對比Fig.5　Comparison of dissolving resistance and combustion property of the original fuse and the coated fuse

圖5（a）為包膜引線，可見其耐有機溶劑溶解性強，并且燃燒穩(wěn)定。圖5（b）為原引線，可見其被有機溶劑溶解，燃燒不穩(wěn)定。表1為不同濃度高分子塑化劑包膜后引線的燃燒速度及燃燒殘渣情況，通過表1可以看出：溶液濃度為3%的高分子塑化劑包膜的安全引線燃燒殘渣較少，但成膜性能較差，耐溶劑性也差；溶液濃度為5%高分子塑化劑包膜的安全引線成膜性好，耐溶劑性強，但燃燒煙霧明顯增大，殘渣增多；溶液濃度為4%高分子塑化劑包膜的安全引線成膜性好，耐溶劑性強，燃燒煙霧與原樣比較無明顯增大，殘渣增加也較少；最終選定4%高分子塑化劑進行性能檢測試驗。通過表1數(shù)據(jù)，可知經(jīng)過高分子塑化劑溶液成膜的安全引線燃燒速度未超過GB 19595-2004中±4%的允許偏差。

表1　不同濃度高分子塑化劑包膜后引線的燃燒速度及燃燒殘渣對比Tab.1　Comparison of burning rate and combustion residue of fuse coated with different concentration of polymer plasticizer

2　性能檢測

2.1試樣制備

4%高分子塑化劑制備：取4份高分子塑化劑溶于100份水溶劑中，攪拌，親和潤濕溶脹30min，然后置于水浴鍋中逐漸加熱并以50~70轉(zhuǎn)/min攪拌，攪拌不宜太快。待達到水浴水沸后保溫3h，加入0.01%~ 0.05%（以高分子塑化劑為準）穩(wěn)定劑，冷卻至室溫，以不銹鋼或塑料容器儲存?zhèn)溆谩?/p>

其制作工藝簡單，只需在原有引線生產(chǎn)線增加一個高分子塑化劑料池，待安全引線做完清漆外涂層干燥后，再做一層塑化劑涂層，干燥后就可以備用了。

2.2性能檢測

（1）外觀：目測整潔，無霉變、潮濕、漏藥、散漿、散紗和析硝等現(xiàn)象。（2）燃燒性：引線燃燒傳

火時無爆燃、熄火、透火、頓火現(xiàn)象；（3）燃速：量取φ 2mm×1 000mm的試樣3根，點燃后使用兩塊精度為0.01s的秒表進行檢測，取平均值，允許偏差為±4%。結(jié)果燃速100m/s符合技術(shù)質(zhì)量要求。（4）吸濕率：量取φ 2mm×20mm試樣10根，兩端用有機溶劑封閉（以防水分從端頭吸入），在溫度為（102±2）℃的恒溫箱內(nèi)放置2h，冷卻至室溫稱量。再將試樣置于裝有硝酸鉀飽和溶液的干燥器中，（20±2）℃恒溫24h后稱量，試樣吸濕率≤5.0%；（5）熱安定性：量取φ 2mm×1 000mm試樣3根，在溫度為（75±2）℃、48h后，試樣表面無發(fā)粘、無自燃現(xiàn)象。（6）旁燃性：試樣引火線的旁燃時間≥3s。（7） 承重性：將試樣懸掛（5 000±5%）g重物60d，外層纏線不斷裂；（8）抗水性：取φ 2mm×1 000mm的試樣5根，將兩頭夾住成U形，直接浸入水中，兩端不能浸水，浸水時間為60min，取出后，用吸水紙將浸水表面水跡吸去，用火源引燃浸入水中后的引線，結(jié)果燃燒性能穩(wěn)定。（9）噴火強度：用火焰感度儀步長測試，有效噴火距離≥50mm[4]。

3　結(jié)論

（1）高分子塑化劑優(yōu)良的成膜應用，有效地解決了安全引線因不耐折，易被有機溶劑侵蝕而引起斷火的問題。（2）高分子塑化安全引線的性能測試完全符合GB 19595-2004標準。（3）選擇4%（W/V）高分子塑化劑濃度為最佳比例。（4）包膜后的引線安全環(huán)保，質(zhì)量可靠。

[1] 歐陽衛(wèi)國.花炮技術(shù)[M].長春:吉林科學技術(shù)出版社,2009.

[2] GB 19595-2004煙花爆竹 引火線 [S].中華人民共和國國家標準,2004.

[3] 胡松濤.塑料引火線燃燒性能的實驗研究[J].火工品,2014 (2):5-8.

[4] 錢森元,等.黑火藥及導火索[M].北京:國防工業(yè)出版社,1983.

Study on the Safe Fuse with Anti Fire off Property

LIU Wu，LI Zhang，KANG Bin，LIU Ya-li
(Institute of Firework, Liuyang Dongxin Firework Group, Liuyang，410300)

To solve the fire off problem of safe fuse in the application of fireworks, a new type of polymer plasticizer was developed, which is non-toxic and harmless, safe and environmental. Then the polymer plasticizer was coated around the surface of safe fuse, and the properties of the coated fuse, such as organic solvent resistance, water proof and combustion, were studied. The results indicated that the safe fuse coated by polymer plasticizer of 4% concentration burned stable, the combustion residue was little, and all indexes meet the GB 19595-2004 standard requirement.

Fuse；Anti fire off；Polymer plasticizer；Coating

TQ567

A

1003-1480（2015）02-0054-03

2014-10-16

劉武（1982-），男，工程師，從事煙花爆竹工藝研究及產(chǎn)品開發(fā)。