新型爆响剂的制备研究

李娟 刘玲 湖南安全技术职业学院

一、引言

在烟花爆竹产品中，爆响剂的经典配方为高氯酸钾（高钾）、铝粉（银粉）、硫磺和珍珠岩（二氧化硅）。其中高氯酸钾为氧化剂，铝粉和硫磺为还原剂，珍珠岩为填充物。爆竹企业在保证产品质量的同时，优先考虑经济效益，价廉的硫磺所使用的比例高达20%左右。此外，为了减少装药量，还会使用密度较小的珍珠岩（二氧化硅）作为填充物。每年全国用于制作爆竹的硫磺和珍珠岩用量均为数万吨以上。燃放爆竹产生了大量的二氧化硫等有毒有害气体和不容易分解的二氧化硅粉尘，使PM2.5 浓度升高，给城市环境带来严重污染，给人们身心健康造成伤害。寻求价格低廉、绿色环保的新型爆响剂替代硫磺和二氧化硅，减少环境污染，成为当下烟花爆竹行业亟待解决的问题。

2，4，6-三硝基间苯二酚钡（斯蒂酚酸钡）是一种敏感度较低的起爆药，具有较好的火焰感度，具有良好的物理、化学安定性，吸湿性小，与一般材料的相容性好，且燃烧时燃烧产物主要以气体为主，不产生有毒有害的物质，基本能实现微烟、少烟。

本研究制备出新型爆响剂2，4，6-三硝基间苯二酚钡（斯蒂酚酸钡），并验证其性能。实验表明采用新型爆响剂取代传统爆响剂，能减少因燃放所造成的环境污染，实现高效、绿色和环保。

二、制备原理

在弱酸性条件下，2，4，6-三硝基间苯二酚与一定量氧化镁生成可溶性的2，4，6-三硝基间苯二酚镁（斯蒂芬酸镁）溶液，边搅拌边慢慢加入硝酸钡溶液，冷却，经水洗涤、过滤，烘干即为2，4，6-三硝基间苯二酚钡（斯蒂酚酸钡）。

三、实验

（一）试剂与仪器

试剂：2，4，6-三硝基间苯二酚（A.R.），氧化镁固体试剂（A.R.），氢氧化钠固体试剂（A.R.），硝酸钡固体试剂（A.R.）。

仪器：DZKW-S-4 电热恒温水浴锅（苏州江东精密仪器有限公司），JJ-1 精密电动搅拌器（金坛市国旺实验仪器厂），AL204 分析天平（梅特勒-托利多），101-1AB 恒温鼓风干燥箱（北京林茂科技仪器有限公司）。

（二）实验步骤

称取一定量2，4，6-三硝基间苯二酚，加入适量水溶解，边搅拌边慢慢加入MgO固体。待溶液颜色由绿色变为黄褐色，用胶头滴管滴加0.1mol/L 氢氧化钠溶液调整该溶液的pH 值为4～5。用抽滤瓶进行过滤，滤液即为2，4，6-三硝基间苯二酚镁溶液。

以硝酸钡为母液，在搅拌条件下，慢慢滴加过滤后的2，4，6-三硝基间苯二酚镁溶液，刚开始反应时，溶液无明显现象，随着2，4，6-三硝基间苯二酚镁溶液的增多，溶液中慢慢出现黄色漂浮物，且越来越多。待所有溶液滴加完成后，继续搅拌15min。停止搅拌，静置溶液，接着用抽滤瓶进行过滤，将过滤后所得黄色沉淀物置于60℃的烘箱中烘干30min 即为2，4，6-三硝基间苯二酚钡（斯蒂酚酸钡）。

通过燃烧性能的测定，可以判断制备的产物燃烧性能稳定，所产生的烟雾少，可以判断2，4，6-三硝基间苯二酚钡（斯蒂酚酸钡）燃烧爆炸性能符合新型爆响剂的要求（如图2 所示）。

图1 过滤后斯蒂芬酸钡

图2 斯蒂芬酸钡性能检测

四、结论

以2，4，6-三硝基间苯二酚和氧化镁、硝酸钡为原料可以制备出符合要求烟花爆竹用新型爆响剂2，4，6-三硝基间苯二酚钡，该产品具有以下特点：

（1）新型爆响剂中没有使用硫磺、珍珠岩，燃放后没有二氧化硫等有毒有害气体的产生和二氧化硅粉尘的漂浮，极大程度降低了健康危害和环境污染。

（2）新型爆响剂燃烧后产物基本以气体为主，固体氧化物少，悬浮颗粒量少，烟尘少，烟尘含量降低30%～50%，实现了微烟、少烟，实现了烟花爆竹的绿色、环保。

（3）新型爆响剂来源广泛，价格低廉，制作成本与当前成本相比，大约下降10%，市场接受力好。

（4）爆响剂制作成的产品烧成率高，爆炸声级符合国家标准要求，实现了产品的高效性。