防断火安全引线的研究

刘　武，李　章，康　斌，刘亚利

（浏阳市东信花炮集团烟花研究院，湖南 浏阳，410300）

防断火安全引线的研究

刘武，李章，康斌，刘亚利

（浏阳市东信花炮集团烟花研究院，湖南 浏阳，410300）

针对安全引线应用在花炮产品中出现的断火问题，筛选出一种无毒无害、安全环保的高分子塑化剂，将其在安全引线表面包覆成膜，并对包膜后安全引线的耐有机溶剂、耐折断、燃烧性能进行研究。结果表明4%浓度的高分子塑化剂包覆的引线燃烧稳定、燃烧后残渣量少，其各项性能指标符合GB 19595-2004标准。

引线；防断火；高分子塑化剂；包覆

引线是一种专门用于火炮竹产品中起导向作用的器材[1]，是花炮产品的重要组成部分，主要用于点火、传火及控制时间，被称之为花炮的生命线。安全引线是以烟火药为药芯、以棉线作包缠物，织成外织层，外涂以防潮材料制成[2]。安全引线由于其防水、防潮、抗拉伸、燃烧稳定等优点，广泛用于烟花炮竹中。但断火现象时有发生，在组合盆花生产中断火或滞燃现象约占0.5%，特别是大型焰火燃放会中的断火现象，常常造成燃放效果缺失，字幕、架子烟花残缺不全。这一致命缺陷也给产品销售和燃放带来重大安全隐患。

在花炮生产中，为了稳定引线的传火性，通常都在引线接火部位蘸上硝化纤维丙酮溶液（俗称防潮水）。由于安全引线是由棉线包裹黑火药、外表涂有清漆而制成，虽然其抗拉强度好、防水防潮性能好，但耐折性差，反复几次折叠就出现散线、漏药、断火等现象；其次，表面清漆能被有机溶剂溶解，使得包裹火药的棉线松散直至漏药而出现断火现象。国内一些单位开展了新型引火线的研究，如聚乙烯塑料引火线[3]，虽然柔韧性好，防潮、防水、耐折，但其引火线是由药芯与塑料管包裹而成，且塑料引火线燃烧时产生管道效应，不利于引线的侧向点火，不适用小直径和短间距、短延时的组合盆花产品使用。

要解决这一普遍存在的问题，必须研制出一种新的材料（或者寻找一种新的取代材料）。该材料必须要安全环保、无毒无害、工艺简单、成本低廉、来源广泛，并且防水、防潮、耐折、抗拉、不溶于有机溶剂。笔者通过比较法、筛选法、排除法，对近10种材料进行试验，最终遴选出一种无毒无害、燃烧反应生成CO2和H2O物质的安全环保的水溶性高分子塑化剂，其溶液有很好的粘接性和成膜性，能耐油类、润滑剂和烃类等大多数有机溶剂。在高分子塑化剂中加入稳定剂，对安全引线外表进行一层塑化，可使安全引线外表形成一层薄膜，成膜后耐折、抗拉强度和耐溶剂性提高，还有不可逆性。

1　高分子塑化剂包覆引线试验研究

高分子塑化剂具有成膜性，在实际应用中膜涂层的厚薄尤为重要。涂层膜太薄不但不耐折，而且耐溶剂性差，表现为溶胀，安全引线外涂层清漆仍有可能被溶解出现散线漏药现象。而涂层膜太厚，燃烧时烟雾大、残渣多。

1.1耐有机溶剂的溶解性对比

图1（a）为安全引线原样，表面颜色为深绿色；图1（b）为受硝化纤维有机溶剂（防潮水）溶解后的安全引线，表层清漆溶解，引线本体明显溶胀变为浅绿色；图1（c）为经包膜的安全引线，外层无溶解现象，表面为一层硝化纤维有机溶剂（防潮水）粘胶干燥后的本色。

图1　耐有机溶剂的溶解性对比Fig.1　Comparison of dissolving resistance of organic solvent

1.2耐折性对比

图2（a）为原样安全引线经360°反复折叠5次后有明显的药粉漏出;图2 (b) 为高分子塑化剂包膜后的安全引线，经360°反复折叠100次，表面仍有一层膜，没有明显漏药。

图2　包膜引线与原引线耐折性对比Fig.2　Comparison of folding resistance of the original fuse and the coated fuse

1.3不同浓度高分子塑化剂包膜耐溶解性比较

图3（a）为用浓度为3%高分子塑化剂包膜后的引线，在有机溶剂中表现出较弱的溶解性，引线表面清漆被溶解，表面白中显绿；图3（b）为用浓度为4%高分子塑化剂包膜后的引线，在有机溶剂中无溶解性表现，表面有一层薄膜；图3（c）用浓度为5%高分子塑化剂包膜后的引线，在有机溶剂中无溶解性表现，表面有一层薄膜。

图3　不同浓度高分子塑化剂包膜耐溶解性比较Fig.3　Dissolving resistance of the fuse coated with different concentration of polymer plasticizer

1.4包膜与未包膜引线燃烧稳定性对比

图4(a)为安全引线原样，其燃烧稳定，火花火苗喷射一致。图4(b) 为经过4%高分子塑化剂包膜后的安全引线，其燃烧稳定、火花火苗喷射一致，无明显烟雾增加。

图4　包膜引线与原引线燃烧稳定性对比Fig.4　Comparison of combustion property of the original fuse and the coated fuse

1.5包膜与未包膜引线耐有机溶剂溶解性及燃烧性能

图5　包膜引线及原引线耐溶解性及燃烧性能对比Fig.5　Comparison of dissolving resistance and combustion property of the original fuse and the coated fuse

图5（a）为包膜引线，可见其耐有机溶剂溶解性强，并且燃烧稳定。图5（b）为原引线，可见其被有机溶剂溶解，燃烧不稳定。表1为不同浓度高分子塑化剂包膜后引线的燃烧速度及燃烧残渣情况，通过表1可以看出：溶液浓度为3%的高分子塑化剂包膜的安全引线燃烧残渣较少，但成膜性能较差，耐溶剂性也差；溶液浓度为5%高分子塑化剂包膜的安全引线成膜性好，耐溶剂性强，但燃烧烟雾明显增大，残渣增多；溶液浓度为4%高分子塑化剂包膜的安全引线成膜性好，耐溶剂性强，燃烧烟雾与原样比较无明显增大，残渣增加也较少；最终选定4%高分子塑化剂进行性能检测试验。通过表1数据，可知经过高分子塑化剂溶液成膜的安全引线燃烧速度未超过GB 19595-2004中±4%的允许偏差。

表1　不同浓度高分子塑化剂包膜后引线的燃烧速度及燃烧残渣对比Tab.1　Comparison of burning rate and combustion residue of fuse coated with different concentration of polymer plasticizer

2　性能检测

2.1试样制备

4%高分子塑化剂制备：取4份高分子塑化剂溶于100份水溶剂中，搅拌，亲和润湿溶胀30min，然后置于水浴锅中逐渐加热并以50~70转/min搅拌，搅拌不宜太快。待达到水浴水沸后保温3h，加入0.01%~ 0.05%（以高分子塑化剂为准）稳定剂，冷却至室温，以不锈钢或塑料容器储存备用。

其制作工艺简单，只需在原有引线生产线增加一个高分子塑化剂料池，待安全引线做完清漆外涂层干燥后，再做一层塑化剂涂层，干燥后就可以备用了。

2.2性能检测

（1）外观：目测整洁，无霉变、潮湿、漏药、散浆、散纱和析硝等现象。（2）燃烧性：引线燃烧传

火时无爆燃、熄火、透火、顿火现象；（3）燃速：量取φ 2mm×1 000mm的试样3根，点燃后使用两块精度为0.01s的秒表进行检测，取平均值，允许偏差为±4%。结果燃速100m/s符合技术质量要求。（4）吸湿率：量取φ 2mm×20mm试样10根，两端用有机溶剂封闭（以防水分从端头吸入），在温度为（102±2）℃的恒温箱内放置2h，冷却至室温称量。再将试样置于装有硝酸钾饱和溶液的干燥器中，（20±2）℃恒温24h后称量，试样吸湿率≤5.0%；（5）热安定性：量取φ 2mm×1 000mm试样3根，在温度为（75±2）℃、48h后，试样表面无发粘、无自燃现象。（6）旁燃性：试样引火线的旁燃时间≥3s。（7） 承重性：将试样悬挂（5 000±5%）g重物60d，外层缠线不断裂；（8）抗水性：取φ 2mm×1 000mm的试样5根，将两头夹住成U形，直接浸入水中，两端不能浸水，浸水时间为60min，取出后，用吸水纸将浸水表面水迹吸去，用火源引燃浸入水中后的引线，结果燃烧性能稳定。（9）喷火强度：用火焰感度仪步长测试，有效喷火距离≥50mm[4]。

3　结论

（1）高分子塑化剂优良的成膜应用，有效地解决了安全引线因不耐折，易被有机溶剂侵蚀而引起断火的问题。（2）高分子塑化安全引线的性能测试完全符合GB 19595-2004标准。（3）选择4%（W/V）高分子塑化剂浓度为最佳比例。（4）包膜后的引线安全环保，质量可靠。

[1] 欧阳卫国.花炮技术[M].长春:吉林科学技术出版社,2009.

[2] GB 19595-2004烟花爆竹 引火线 [S].中华人民共和国国家标准,2004.

[3] 胡松涛.塑料引火线燃烧性能的实验研究[J].火工品,2014 (2):5-8.

[4] 钱森元,等.黑火药及导火索[M].北京:国防工业出版社,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

刘武（1982-），男，工程师，从事烟花爆竹工艺研究及产品开发。