✖


Jump to content

Пиротехнический состав

Пиротехнический состав — вещество или смесь веществ, предназначенные для воздействия посредством тепла, света, звука, газа/дыма или их комбинации в результате недетонационных самоподдерживающихся экзотермических химических реакций. Пиротехнические вещества не полагаются на кислород из внешних источников для поддержания реакции.

Типы

[ редактировать ]

Основными видами пиротехнических составов являются:

  • световой порошок – горит очень быстро, производит взрывы и/или яркие вспышки света.
  • порох - горит медленнее, чем порох-вспышка, выделяет большое количество газов.
  • твердое топливо - производит большое количество горячих газов, используемых в качестве источников кинетической энергии для ракет и снарядов.
  • пиротехнические инициаторы – производят большое количество тепла, пламени и/или горячих искр, используемых для воспламенения других составов.
  • газогенераторы - производят большое количество газа, либо в большом объеме за короткое время (для приводов и эжекторных зарядов, часто с использованием твердого топлива), либо с контролируемой скоростью потока (например, химические генераторы кислорода , часто с использованием термитоподобных составов)
  • заряды выброса - быстро горят, производят большое количество газа за короткое время, используются для выброса полезной нагрузки из контейнеров.
  • взрывные заряды - быстро горят, выделяют большое количество газа за короткое время, используются для фрагментации контейнера и выброса его содержимого.
  • дымовые композиции – горят медленно, производят дым , простой или цветной
  • композиции задержки - горят на постоянной медленной скорости, используются для введения задержек в очередь стрельбы.
  • пиротехнические источники тепла - выделяют большое количество тепла и практически не выделяют газов, трудногорящие, часто термитоподобные составы.
  • Бенгальские огни – производят белые или цветные искры.
  • сигнальные ракеты - горят медленно, производят большое количество света, используются для освещения или сигнализации.
  • цветные композиции фейерверков – производят свет, белый или цветной

Некоторые пиротехнические составы используются в промышленности и авиакосмической промышленности для получения больших объемов газа в газогенераторах (например, в подушках безопасности ), в пиротехнических крепежных изделиях и в других подобных применениях. Их также используют в военной пиротехнике, когда требуется производство большого количества шума, света или инфракрасного излучения; например, сигнальные ракеты-ловушки , световые порошки и светошумовые гранаты . новый класс составов реактивных материалов В настоящее время военные исследуют .

Многие пиротехнические составы, особенно содержащие алюминий и перхлораты, часто очень чувствительны к трению, ударам и статическому электричеству . Даже искра мощностью 0,1–10 миллиджоулей может вызвать срабатывание определенных смесей.

Используемые материалы

[ редактировать ]

Пиротехнические составы обычно представляют собой гомогенизированные смеси мелких частиц горючего и окислителей. Частицы могут представлять собой зерна или хлопья. Как правило, чем выше площадь поверхности частиц, тем выше скорость реакции и скорость горения. В некоторых целях связующие используются для превращения порошка в твердый материал.

Топливо

[ редактировать ]

Типичные топлива основаны на порошках металлов или металлоидов . В составе мгновенного порошка может использоваться несколько различных видов топлива. Некоторые виды топлива также могут служить связующими веществами. К распространенным видам топлива относятся:

  • Металлы
    • Алюминий – наиболее распространенное топливо во многих классах смесей, а также средство подавления неустойчивости горения. Меньше энергии на массу, чем у углерода, но меньше выделения газа, что позволяет сохранять тепло в реакционной смеси. Высокотемпературное пламя с твердыми частицами, которые мешают красителям пламени. Реагирует с нитратами, за исключением нитрата аммония, с образованием оксидов азота, аммиака и тепла (реакция медленная при комнатной температуре, но бурная при температуре выше 80 °C и может самопроизвольно воспламениться); реакцию можно ингибировать слабой кислотой, например борной кислотой . Разъедается щелочными веществами. Чешуйчатые частицы легче воспламеняются и лучше подходят для пиротехники, чем сферические. В присутствии влаги реагирует с хлоратом и перхлоратом калия с образованием водорода. Размер частиц подбирается в соответствии с необходимой скоростью горения. [1]
    • Магний – более чувствителен и агрессивен, чем алюминий, увеличивает вероятность самовозгорания при хранении. Используется в фейерверках для повышения температуры пламени. Меньшее влияние на цвет пламени, чем у алюминия.
    • Магналий – алюминиево-магниевый сплав, более стабильный и менее дорогой, чем магний; менее реактивен, чем магний, легче воспламеняется, чем алюминий
    • Железо – дает золотые искры, часто используется.
    • Сталь – сплав железа и углерода, дает ветвящиеся желто-оранжевые искры.
    • Цирконий - производит горячие частицы, пригодные для воспламеняющих смесей, например, стандартный инициатор НАСА , а также средство подавления нестабильности горения.
    • Титан – производит горячие частицы, повышает чувствительность к ударам и трению; иногда используется сплав Ti4Al6V, который дает немного более яркие белые искры; вместе с перхлоратом калия используется в некоторых пиротехнических воспламенителях ; Крупный порошок дает ветвящиеся бело-голубые искры.
    • Ферротитан - сплав железа и титана, дает яркие желто-белые искры, используемые в пиротехнических звездах, ракетах, кометах и ​​фонтанах.
    • Ферросилиций - сплав железа и кремния, используемый в некоторых смесях, иногда заменяющий силицид кальция.
    • Марганец – используется для контроля скорости горения, например, в составах задержки.
    • Цинк - используется в некоторых дымовых составах вместе с серой, используемой в некоторых ранних любительских ракетных топливах, а также в пиротехнических звездах; тяжелым составам на основе цинка может потребоваться дополнительная подъемная сила, чтобы лететь достаточно высоко; чувствительны к влаге; может самопроизвольно воспламениться; редко используется в качестве основного топлива, за исключением составов дыма, может встречаться в качестве вторичного топлива для улучшения
    • Медь - используется в качестве синего красителя с другими видами топлива.
    • Латунь - сплав цинка и меди, используемый в некоторых формулах фейерверков в качестве синего красителя из-за содержания меди.
    • Вольфрам - используется для контроля и замедления скорости горения составов, в том числе в составах задержки.
    • Цирконий- никелевый сплав – используется в некоторых составах задержки военного назначения.
  • Гидриды металлов (более низкая теплота сгорания , чем у чистых металлов, но повышенная чувствительность/реакционная способность к воде):
    • Гидрид титана (II) - вместе с перхлоратом калия используется в некоторых воспламенителях.
    • Гидрид циркония (II) - вместе с перхлоратом калия используется в некоторых воспламенителях.
    • Гидрид алюминия – неустойчив при хранении (легко разлагается под воздействием влаги) и опасно реагирует при контакте с водой.
    • Декаборан - экспериментировали с некоторыми ракетными топливами.
  • Карбиды металлов
    • Карбид циркония - используется в некоторых ракетных топливах, а также подавитель нестабильности горения.
  • Металлоиды
    • Кремний - высокая температура пламени, при горении образуется расплавленное стекло, используется в некоторых составах для зажигания и зарядах задержки, обычно с четырехокисью свинца.
    • Бор - используется в некоторых запальных смесях.
    • Сурьма - используется в некоторых фейерверках для создания блестящих эффектов, токсична, горит ярко-белым цветом; обычно используется 200–300 меш; с нитратом калия и серой дает белый огонь
  • Неметаллические неорганические
    • Сера – стимулятор воспламенения, увеличивает скорость горения; повышает чувствительность к температуре, ударам и трению, опасен в сочетании с хлоратами; обычно используется с нитратами; используется в качестве добавки; может содержать остаточные кислоты, в композициях, чувствительных к кислоте, рекомендуется сочетание с карбонатами или другими щелочными стабилизаторами.
    • Красный фосфор – чрезвычайно опасен, особенно в сочетании с хлоратами ( смесь Армстронга ); используется в шапках ; также используется в спичках и некоторых военных инфракрасных ракетах; токсичный
    • Белый фосфор - используется в зажигательном оружии и для создания дымовых завес в военных целях , самопроизвольно воспламеняется на воздухе; еще более токсично
    • Силицид кальция - используется в некоторых специальных составах.
    • Трисульфид сурьмы – активатор воспламенения; мелкий порошок повышает чувствительность, обостряет грохот салютов; токсичен и чувствителен к статическому электричеству; [2] излучает яркий белый свет, кристаллы также используются в качестве топлива в блестящих композициях, а также в белых кометах и ​​пиротехнических звездах. Чувствителен к трению и ударам; степень сенсибилизации зависит от окислителя (чувствителен к трению и удару с хлоратом калия, к трению с перхлоратом калия, к удару с перхлоратом аммония, нечувствителен ни к тому, ни к другому с нитратом калия).
    • Сульфид мышьяка ( реальгар ) – токсичен, чувствителен к удару и трению. Используется для составов отчетов из-за его чувствительности к хлорату даже в небольших количествах. Используется в составах желтого дыма из-за низкой температуры кипения.
    • Трисульфид фосфора - используется для изготовления спичек.
    • Фосфид кальция - при намокании выделяет фосфин , используется в некоторых военно-морских сигнальных ракетах.
    • Тиоцианат калия
  • На основе углерода
    • Углерод
      • Древесный уголь – дает тусклые золотые искры.
      • Графит - также используется в качестве глушителя в ракетном топливе, чтобы предотвратить передачу тепла излучением в нижние слои топлива и избежать связанных с этим взрывов.
      • Углеродная сажа - дает длительные мелкие золотые искры в фейерверках, также используется в качестве глушителя в ракетном топливе.
    • Асфальт – топливо на основе углерода, также используется в качестве связующего. Некоторые формы содержат аммиак; не следует сочетать с хлоратами. [1]
    • Древесная мука
  • Органические химикаты
    • Бензоат натрия - часто используется в смесях для свистков вместе с перхлоратом калия.
    • Салицилат натрия - используется в некоторых смесях для свистков.
    • Галловая кислота – используется в некоторых смесях для свистков; чувствителен к ударам и трению, есть более безопасные альтернативы
    • Пикрат калия - используется в некоторых составах свистков, безопаснее, чем галловая кислота, но все же опасен, с тяжелыми металлами (например, свинцом) образует взрывоопасные соли.
    • Терефталевая кислота - топливо в некоторых составах дыма.
    • Гексамин - низкореактивное вспомогательное топливо.
    • Антрацен - топливо в некоторых составах дыма, производит черный дым.
    • Нафталин - топливо в некоторых составах дыма.
    • Лактоза – используется вместе с хлоратом калия во многих составах дыма; дешевое низкореактивное вспомогательное топливо
    • Декстроза - используется в некоторых любительских твердых ракетных топливах.
    • Сахароза - используется в некоторых дымовых композициях.
    • Сорбитол - используется вместе с нитратом калия в качестве любительского твердого ракетного топлива.
    • Декстрин – также связующее
    • Стеарин , стеариновая кислота – вспомогательное топливо, возможная замена древесного угля и/или серы в некоторых составах; удлиняет пламя, может снизить чувствительность к трению; флегматизирующий агент
    • Гексахлорэтан - используется во многих военных дымовых составах.
  • Органические полимеры и смолы, также иногда служащие связующими веществами.

При использовании металлического топлива важен размер металлических частиц. Большее соотношение площади поверхности к объему приводит к более быстрой реакции; это означает, что частицы меньшего размера дают более быстрогорящий состав. Форма также имеет значение. Сферические частицы, подобные тем, которые образуются при распылении расплавленного металла, нежелательны. Тонкие и плоские частицы, например, полученные при измельчении металлической фольги, имеют более высокую поверхность реакции и поэтому идеальны, когда требуется более быстрая реакция. Использование наночастиц может существенно повлиять на скорость реакции; метастабильные межмолекулярные композиты используют это.

Подходящее металлическое топливо само по себе может быть опасным, даже до того, как оно смешано с окислителем. Требуется осторожное обращение во избежание образования пирофорных металлических порошков.

окислители

[ редактировать ]

Перхлораты , хлораты и нитраты являются наиболее часто используемыми окислителями для флэш-порохов. Другие возможности включают перманганаты , хроматы и некоторые оксиды . Как правило, чем меньше окислителя, тем медленнее горение и тем больше света получается. При использовании при очень высоких температурах сульфаты можно использовать в качестве окислителей в сочетании с очень сильновосстанавливающими топливами.

Используемые окислители включают:

  • Перхлораты (также выступающие донорами хлора):
    • Перхлорат калия – распространен, относительно стабилен. Практически негигроскопичен. Низкая растворимость в воде. Образует высокотемпературное пламя и дым хлорида калия. Более безопасная замена хлората калия. Ударочувствительный с фосфором,
    • Перхлорат аммония – наиболее распространенный окислитель современных твердых ракетных топлив; более чувствителен к механическим раздражителям, чем перхлорат калия. Редко в фейерверках; создает горячее пламя, усиливает красители бария, стронция и меди , действуя как донор хлора. Реагирует с магнием во влажном состоянии с выделением тепла и аммиака, может самовоспламеняться. При контакте с нитратом калия (например, в виде черного пороха) образуется перхлорат калия и гигроскопичная нитрат аммония; с нитратом натрия такой реакции нет. Реагирует с хлоратом калия с образованием нестабильного, постепенно разлагающегося хлората аммония ; такого сочетания следует избегать. [1]
    • Перхлорат нитрония
  • Хлораты (также служат донорами хлора, несовместимы с солями аммония из-за образования нестабильного взрывоопасного хлората аммония , несовместимы с серой и другими кислотными химическими веществами из-за образования самовозгорающегося диоксида хлора ; очень опасны для фосфора; не следует сочетать с углеводородным топливом/связующими веществами). , например, асфальт или гуммиарабик следует по возможности заменять более безопасными перхлоратами):
    • Хлорат калия – гораздо менее стабилен, чем перхлорат, опасен, по возможности избегайте его. Высокая скорость горения, легкое зажигание. Немного более гигроскопичен, чем нитрат калия. Выделяет дым хлорида калия. Может выступать в качестве донора хлора. Высокая чувствительность к ударам и трению с серой и сульфидами. С солями аммония образуется нестабильный хлорат аммония. Используется в композициях из спичечных головок, некоторых цветных дымах , а также в небольших петардах и игрушечных колпаках. [1]
    • Хлорат бария - также служит зеленым красителем в фейерверках; чувствительный, лучше избегать. Практически негигроскопичен. Композиции могут самопроизвольно возгораться под воздействием солнечного света. Очень хороший зеленый краситель, даже в низкотемпературном пламени. [1]
    • Хлорат натрия - гораздо менее стабилен, чем перхлорат, опасен, также служит желтым красителем, гигроскопичен.
  • Нитраты (при смешивании с алюминием в качестве стабилизатора следует добавлять борную кислоту):
    • Калийная селитра – очень распространена, используется в виде черного пороха и самых разнообразных составов. Не очень гигроскопичен. При более низких температурах (с обычным топливом, таким как канифоль или шеллак) не очень эффективен, плохо горит, образует нитрит калия. При более высоких температурах хорошо разлагается с древесным углем и серой или магнием. Не обеспечивает достаточную температуру для образования цветного пламени, за исключением случаев добавления магния. Дает хорошие искры. Присутствие в пыли делает пыль опасной и очень легковоспламеняющейся. [1]
    • Нитрат натрия – тоже желтый краситель, гигроскопичен. Дает интенсивный желтый свет, используемый для освещения композиций. Присутствие в пыли делает пыль опасной. При более низких температурах образуется нитритная зола, при более высоких температурах полностью разлагается. [1]
    • Нитрат кальция – тоже красно-оранжевый краситель.
    • Нитрат аммония – используется в некоторых менее распространенных композиционных ракетных топливах, гигроскопичен, разлагается при слишком низкой температуре; при сухом состоянии реагирует с Al, Zn, Pb, Sb, Bi, Ni, Cu, Ag, Cd; во влажном состоянии реагирует также с Fe. Образует взрывчатое соединение с медью.
    • Нитрат бария – наиболее распространенный окислитель/краситель для зеленого и белого цветов, но с несколько слабым красящим эффектом; требует донора хлора. Также используется в порохах-вспышках и некоторых военных инфракрасных ракетах. Барий также служит стабилизатором смесей; [3] разлагается при более высоких температурах, чем нитраты более легких металлов, и способствует более высоким температурам горения. С алюминием образуются яркие серебряные искры; при использовании с алюминием рекомендуется добавлять борную кислоту в качестве стабилизатора. Не очень гигроскопичен. [1]
    • Нитрат стронция – наиболее распространенный окислитель/краситель красного цвета в вспышках, пожарах и звездах; стронций также служит стабилизатором смесей. [4] При более низких температурах (при использовании органического топлива) образуется зола нитрита стронция, которая может погасить пламя; полностью разлагается при более высоких температурах (с магнием). Краситель для низкотемпературного пламени, краситель и окислитель для горячего пламени.
    • Нитрат цезия - используется в некоторых составах военных инфракрасных ракет.
  • Перманганаты :
  • Хроматы :
    • Хромат бария - используется в составах замедления, например, в ракетах для фейерверков.
    • Хромат свинца - используется в композициях задержки.
    • Дихромат калия - нечасто используется в качестве окислителя; может использоваться в качестве поверхностной обработки для пассивации частиц магния, а также в качестве катализатора и в некоторых спичках; часто добавляют перхлорат калия
  • Оксиды и пероксиды :
  • Сульфаты (реакции требуют высоких температур и сильно восстанавливающего топлива):
    • Сульфат бария - высокотемпературный окислитель, например, для стробоскопических составов, зеленый краситель.
    • Сульфат кальция – высокотемпературный окислитель, например, для стробоскопических составов, красно-оранжевый краситель.
    • Сульфат калия – высокотемпературный окислитель, фиолетовый краситель.
    • Сульфат натрия – высокотемпературный окислитель, желтый краситель.
    • Сульфат стронция – высокотемпературный окислитель, красный краситель.
  • Органические химикаты
  • Другие

Соответствующие натриевые соли можно заменить калиевыми.

Добавки

[ редактировать ]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Косанке, К. (2004). Пиротехническая химия . Уайтуотер, Колорадо: Journal of Pyrotechnics, Inc., с. 30. ISBN  978-1-889526-15-7 . OCLC   61996957 .
  2. ^ Американское химическое общество . Химия.орг. Проверено 15 октября 2010 г.
  3. ^ Барий - Элементы в фейерверках . Chemistry.about.com (11 июня 2010 г.). Проверено 15 октября 2010 г.
  4. ^ Стронций - Элементы в фейерверках . Chemistry.about.com (11 июня 2010 г.). Проверено 15 октября 2010 г.
  5. ^ Пиротехнический заряд задержки - Патент 4419153 . Freepatentsonline.com (13 мая 1982 г.). Проверено 15 октября 2010 г.
  6. ^ EnergyStorm - Смеси титана и бора как переменные источники тепла. Архивировано 29 марта 2009 г. в Wayback Machine . Energystorm.us. Проверено 15 октября 2010 г.
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы по теме пиротехнических химикатов .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pyrotechnic_composition&oldid=1232542880"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 6465044356e9b32e232a41740538d46a__1720070040
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/64/6a/6465044356e9b32e232a41740538d46a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Pyrotechnic composition - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)