安全环保的彩色发烟剂配方研究(3)
发烟剂所进行的氧化还原反应，大多数是由它本身所含的氧来氧化可燃剂。发烟剂可以在隔绝空气的条件下燃烧使反应完全；也有部分药剂可以利用空气中的氧燃烧。
几种常用氧化剂物理及化学参数：
表2.1 几种常用氧化剂的物理及化学性质
名称 分子量 熔点（℃） 分解时放出1g氧的氧化剂量（g） 生成热
（kJ/mol） 分解热
(kJ/g)
KClO3 123 370 2.55 401 +0.33
KClO4 139 610（分解） 2.17 451 -0.04
Ba(NO3)2 162 592 3.27 991 -1.67
彩色发烟剂所使用的氧化剂有如下特征：①有效氧量的含量较高，且燃烧时能够放出氧；②固体，且熔点一般不高于500℃；③对人体没有害。高氯酸钾的含氧量丰富，但其分解温度高，导致体系燃烧温度较高，会导致染料分解；硝酸钾的分解温度虽然低，可是其分解时吸收热量较多，且吸湿性强，稳定性差。有色发烟剂所使用的氧化剂一般氯酸钾。这是因为它不仅分解的温度低，效果好，反应活性较高，成本低廉，同时其分解时放出热量，含氧丰富。但是，氯酸钾的机械感度高，稳定性差，导致含氯酸钾的发烟剂在撞击、摩擦、热等形式的能量作用下，易发生燃烧甚至爆炸，导致事故频繁发生，威胁人身安全，造成财产损失[10-13]。硝酸钡具有吸湿性小、本质安全、价格低廉等很多优势，很多烟火药中都使用硝酸钡作为氧化剂[14]。硝酸钡的缺陷也很显著，如密度大、热分解吸热量大、熔点高等。密度过大则将会影响到装药工艺，装药结构会发生变化，需要重新设计；热分解吸热量大，则导致发烟剂总体反应速度慢，燃烧状态不能稳定传递，出现熄火甚至断火的现象；熔点高将会导致点火困难。
鉴于前述的各种问题，想要在烟火产业中推广硝酸钡成为安全氧化剂，首要的工作，就是采用科学的方法，使硝酸钡的反应活性提高，要对硝酸钡进行材料改性，敏化后的硝酸钡才可以作为安全的氧化剂为大家所接纳。我校针对硝酸钡在性能上的缺陷，研究并优化了可以提高反应活性、降低密度的改性技术,大大提高了硝酸钡的点火可靠性。 针对硝酸钡所进行的改性工艺主要有：⑴采取添加金属氧化物催化剂的方法，提高硝酸钡在热分解时的活性的活化改性工艺；⑵采取无机盐发泡膨化的方法，从而降低密度的轻质化的改性工艺[15-17]。
2.2 可燃剂
发烟剂中的可燃剂应该满足以下要求：（1）燃烧温度及燃烧热值适当，既要能够文持稳定燃烧又要能防止染料分解；（2）易被氧化剂及空气中的氧氧化，而且燃烧时所需的氧量比较少；（3）反应能够放出一定的热量，确保发烟剂能够施放最佳的特种效应；（4）具有一定的粒度，以便能混合的均匀，使燃烧稳定；（5）杂质较少，避免产生副作用；