新型爆響劑的制備研究

李娟 劉玲 湖南安全技術(shù)職業(yè)學院

一、引言

在煙花爆竹產(chǎn)品中，爆響劑的經(jīng)典配方為高氯酸鉀（高鉀）、鋁粉（銀粉）、硫磺和珍珠巖（二氧化硅）。其中高氯酸鉀為氧化劑，鋁粉和硫磺為還原劑，珍珠巖為填充物。爆竹企業(yè)在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，優(yōu)先考慮經(jīng)濟效益，價廉的硫磺所使用的比例高達20%左右。此外，為了減少裝藥量，還會使用密度較小的珍珠巖（二氧化硅）作為填充物。每年全國用于制作爆竹的硫磺和珍珠巖用量均為數(shù)萬噸以上。燃放爆竹產(chǎn)生了大量的二氧化硫等有毒有害氣體和不容易分解的二氧化硅粉塵，使PM2.5 濃度升高，給城市環(huán)境帶來嚴重污染，給人們身心健康造成傷害。尋求價格低廉、綠色環(huán)保的新型爆響劑替代硫磺和二氧化硅，減少環(huán)境污染，成為當下煙花爆竹行業(yè)亟待解決的問題。

2，4，6-三硝基間苯二酚鋇（斯蒂酚酸鋇）是一種敏感度較低的起爆藥，具有較好的火焰感度，具有良好的物理、化學安定性，吸濕性小，與一般材料的相容性好，且燃燒時燃燒產(chǎn)物主要以氣體為主，不產(chǎn)生有毒有害的物質(zhì)，基本能實現(xiàn)微煙、少煙。

本研究制備出新型爆響劑2，4，6-三硝基間苯二酚鋇（斯蒂酚酸鋇），并驗證其性能。實驗表明采用新型爆響劑取代傳統(tǒng)爆響劑，能減少因燃放所造成的環(huán)境污染，實現(xiàn)高效、綠色和環(huán)保。

二、制備原理

在弱酸性條件下，2，4，6-三硝基間苯二酚與一定量氧化鎂生成可溶性的2，4，6-三硝基間苯二酚鎂（斯蒂芬酸鎂）溶液，邊攪拌邊慢慢加入硝酸鋇溶液，冷卻，經(jīng)水洗滌、過濾，烘干即為2，4，6-三硝基間苯二酚鋇（斯蒂酚酸鋇）。

三、實驗

（一）試劑與儀器

試劑：2，4，6-三硝基間苯二酚（A.R.），氧化鎂固體試劑（A.R.），氫氧化鈉固體試劑（A.R.），硝酸鋇固體試劑（A.R.）。

儀器：DZKW-S-4 電熱恒溫水浴鍋（蘇州江東精密儀器有限公司），JJ-1 精密電動攪拌器（金壇市國旺實驗儀器廠），AL204 分析天平（梅特勒-托利多），101-1AB 恒溫鼓風干燥箱（北京林茂科技儀器有限公司）。

（二）實驗步驟

稱取一定量2，4，6-三硝基間苯二酚，加入適量水溶解，邊攪拌邊慢慢加入MgO固體。待溶液顏色由綠色變?yōu)辄S褐色，用膠頭滴管滴加0.1mol/L 氫氧化鈉溶液調(diào)整該溶液的pH 值為4～5。用抽濾瓶進行過濾，濾液即為2，4，6-三硝基間苯二酚鎂溶液。

以硝酸鋇為母液，在攪拌條件下，慢慢滴加過濾后的2，4，6-三硝基間苯二酚鎂溶液，剛開始反應時，溶液無明顯現(xiàn)象，隨著2，4，6-三硝基間苯二酚鎂溶液的增多，溶液中慢慢出現(xiàn)黃色漂浮物，且越來越多。待所有溶液滴加完成后，繼續(xù)攪拌15min。停止攪拌，靜置溶液，接著用抽濾瓶進行過濾，將過濾后所得黃色沉淀物置于60℃的烘箱中烘干30min 即為2，4，6-三硝基間苯二酚鋇（斯蒂酚酸鋇）。

通過燃燒性能的測定，可以判斷制備的產(chǎn)物燃燒性能穩(wěn)定，所產(chǎn)生的煙霧少，可以判斷2，4，6-三硝基間苯二酚鋇（斯蒂酚酸鋇）燃燒爆炸性能符合新型爆響劑的要求（如圖2 所示）。

圖1 過濾后斯蒂芬酸鋇

圖2 斯蒂芬酸鋇性能檢測

四、結(jié)論

以2，4，6-三硝基間苯二酚和氧化鎂、硝酸鋇為原料可以制備出符合要求煙花爆竹用新型爆響劑2，4，6-三硝基間苯二酚鋇，該產(chǎn)品具有以下特點：

（1）新型爆響劑中沒有使用硫磺、珍珠巖，燃放后沒有二氧化硫等有毒有害氣體的產(chǎn)生和二氧化硅粉塵的漂浮，極大程度降低了健康危害和環(huán)境污染。

（2）新型爆響劑燃燒后產(chǎn)物基本以氣體為主，固體氧化物少，懸浮顆粒量少，煙塵少，煙塵含量降低30%～50%，實現(xiàn)了微煙、少煙，實現(xiàn)了煙花爆竹的綠色、環(huán)保。

（3）新型爆響劑來源廣泛，價格低廉，制作成本與當前成本相比，大約下降10%，市場接受力好。

（4）爆響劑制作成的產(chǎn)品燒成率高，爆炸聲級符合國家標準要求，實現(xiàn)了產(chǎn)品的高效性。