[發明專利]廢紙硝化纖維素火藥的制備方法

有效

• 申請號: 201310443645.8
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103497076A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 白雪
• 申請（專利權）人: 白雪
• 主分類號: C06B25/20
• 分類號: C06B25/20;C08B5/02;C08B5/08
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰;錢成岑

技術領域

本發明屬于硝化纖維素火藥的生產制造領域，尤其涉及利用廢紙來生產硝化纖維素及火藥的工藝技術領域。

背景技術

硝化纖維素是一種含有能量的特殊材料，也是制造火藥的原材料，用這種材料制造的火藥燃燒時沒有煙霧，因此又名無煙藥，用它制造的煙花爆竹具有成本較高，但能量大，燃燒后無煙，對環境污染小的特點。是目前煙花爆竹行業大量使用的黑火藥的理想替代產品，黑火藥的特點是成本低、能量小，燃燒后煙霧多，因此對環境的污染大。

目前在煙花爆竹行業中使用的含能材料主要是黑火藥，其它的含能材料因為價格很高其用量都極少。黑火藥的主要組分是硝酸鉀、硫磺、木炭，經過計量配方、混合、干燥等生產工藝制得。

硝化纖維素發明100多年來工業上都是用棉花來制造的（因此棉花含有大量的α-纖維素，這種硝化纖維素有一個通俗的名稱：硝化棉），但是通常意義上的棉花不能直接用于生產硝化棉，必須要先通過精制加工后才能用于硝化棉的生產，這種通過精制后的棉花在行業內有個通俗名稱：精制棉。近些年也有用木漿泊（一種用木材來制造的含纖維素材料）作為原材料來制造硝化纖維素的。硝化纖維素的生產過程主要是將精制棉或木漿泊與含有硝酸、硫酸的混合酸起化學反應后再經過一系列的后處理工序加工而制得。

黑火藥之所以能在煙花爆竹行業中大量使用，是因為它的價格很低，是一種廉價的火藥，價格低是它的優勢。但是黑火藥在燃燒過程中產生大量有害的煙霧和細小的粉塵顆粒，因此對環境的污染很大，而且它的能量較小，這些是它的缺點。

硝化棉及無煙藥燃燒后沒有煙霧和細小的粉塵顆粒，對環境的污染很小，且能量大，這些是它的優點。但其生產過程中使用的原材料（精制棉或木漿泊）價格很高，且生產過程復雜，造成其成本很高（是黑火藥的幾倍），因此過高的成本使得它在煙花爆竹行業中的用量極少，這是它的缺點，而且現有的硝化棉生產技術也是無法用廢紙來生產硝化纖維素的。

發明內容

本發明的目的在于：提出一種利用廢紙制備硝化纖維素火藥的制備方法，制備一種成本低、能量高、燃燒后對環境污染小的火藥，用它來替代現在煙花爆竹行業大量使用的黑火藥，從而大幅度地減少燃放煙花爆竹時對環境的污染，同時還滿足人們燃放煙花爆竹的娛樂性和實用性。

本發明目的通過下述技術方案來實現：

一種廢紙硝化纖維素及火藥的制備方法，依次包括以下步驟：

1、廢紙除雜：將廢紙中的雜質處理使之得到凈化，具體步驟依次包括在水中浸泡、粉碎、脫脂，其中脫脂溫度＜150℃，脫脂壓力＜10㎏/c㎡，脫脂時間＜10小時，脫脂堿液質量百分濃度＜10%，凈化后的廢紙纖維素中α-纖維素質量百分含量＞70%，雜質質量百分含量＜30%；

2、纖維素烘干：將廢紙纖維素進行干燥除去其中多余的水分，控制其水分質量百分含量＜10%；

3、酯化反應：將干燥后的廢紙纖維素與硝化酸進行酯化反應，得到廢紙硝化纖維素，通過分離出其中的硝化酸后，得到的廢紙硝化纖維素的氮含量：1%＜氮含量＜15%；醇醚溶解度＞1%；

4、安定性處理：將酯化好廢紙硝化纖維素進行煮洗，煮洗時加入少量碳酸鈉，除去廢紙硝化纖維素中的殘余酸，煮洗時間＞5小時，煮洗溫度＜110℃；

5、脫水：除去廢紙硝化纖維素中多余的水分，處理后的水分質量百分含量：5%＜水分含量＜60%；

6、成型處理和烘干包裝得到廢紙硝化纖維素火藥成品，成品中安定劑的質量百分含量：0.01%＜安定劑＜10%，成品儲存時間＞3年。

上述方案中，所述雜質是指廢紙中所夾雜的油墨、金屬、泥沙等不利于硝化纖維素生產過程和產品本身的質量和安全性能的物質。所述醇醚溶解度是指在體積比1:2的乙醇-乙醚混合溶劑中的溶解度。安定性處理主要目的是解決，從酯化反應得來的廢紙硝化纖維素中還含有少量的殘余酸，它的存在會使廢紙硝化纖維素在自身長期儲存或者加工成火藥后的長期儲存中極易發生分解燃燒事故，因此通過安定性處理進一步除去廢紙硝化纖維素中的殘余酸，使之達到長期儲存3年以上的目的。而由于安定處理過程都是在水中進行，因此處理好的廢紙硝化纖維素需要除去其中多于的水分，由此安定性處理后需進行脫水步驟。烘干包裝中將成型處理后的廢紙火藥經過干燥除去其中的水分和溶劑，達到滿足規定的質量性能的要求。

作為優選方式，所述脫脂堿液為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈣或硅酸鈉。