新型爆響劑的制備研究

李娟 劉玲 湖南安全技術職業學院

一、引言

在煙花爆竹產品中，爆響劑的經典配方為高氯酸鉀（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。爆竹企業在保證產品質量的同時，優先考慮經濟效益，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萬噸以上。燃放爆竹產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、綠色環保的新型爆響劑替代硫磺和二氧化硅，減少環境污染，成為當下煙花爆竹行業亟待解決的問題。

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，且燃燒時燃燒產物主要以氣體為主，不產生有毒有害的物質，基本能實現微煙、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爆響劑，能減少因燃放所造成的環境污染，實現高效、綠色和環保。

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為黃褐色，用膠頭滴管滴加0.1mol/L 氫氧化鈉溶液調整該溶液的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，溶液中慢慢出現黃色漂浮物，且越來越多。待所有溶液滴加完成后，繼續攪拌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，可以判斷制備的產物燃燒性能穩定，所產生的煙霧少，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生和二氧化硅粉塵的漂浮，極大程度降低了健康危害和環境污染。

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

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