《号论烟火中的化学》PPT课件.ppt

论烟火中的化学,指导老师：满苏尔老师班级：06-7班姓名：努尔阿洪。阿卜力孜学号：20050704150012,目录,烟火,烟火的化学成分,烟火的类型,烟火的组成,结论,烟火的燃放流程,烟火,烟火是中华民族古老发明的艺术结晶，燃放烟火也是我国传统民俗。逢年过节，遇有喜事，老百姓燃放烟火能够增添喜庆气氛。烟火具有丰富的艺术美。按照标准的定义烟火是以烟火药为原料制成的工艺美术品,通过着火作用燃烧，爆炸，并伴有声、光、色、烟、雾等效果的娱乐产品。为了了解烟火所产生的这些特效的原因，我们要知道烟火里面的物质和这些物质的特殊性质。,烟火的组成,烟花主要由三部分组成，筒壳体、火药、引线。筒壳体（一般由纸、塑料、薄金属片等材料制成）火药：也成为炸药，用来点燃星体，引线：在点燃的瞬间着火，发射一段时间后在合适的高度点燃中心的炸药。,烟火的分类,烟火根据产品结构和燃放后的运动形式将产品分为13类1.分化类：燃放时喷射火苗，火花为主的产品2.旋转类：燃放时主题身体旋转但不升空的产品3.升空类：燃放时主题定向升空的产品4.旋转升空类：燃放时自身旋转升空的产品5.吐珠类：燃放时同一筒体内有规律的发展射出多颗彩珠，彩花，声响等效果的产品6.烟雾类：燃放时产生烟雾效果为主的产品7.造型玩具类：产品外壳制成各种形状，燃放时或燃放后能模仿造型像或动作：或产品外表无造型，但燃放时或燃放后能产生莫种形象的产品8.摩擦类：用撞击，摩擦等方式直接方式直接引爆主体的产品,9.小礼花类：燃放时放置在地面从主体内发射（单筒内径76mm）并在空中爆发珠花，声响，笛音或漂浮物等效果的产品10.礼花弹类：弹体从专用发射工具（发射筒内径76mm）并在空中爆发出各种光色，花型，图案成其他效果的产品11.线香类：用装饰纸或薄纸筒包裹装烟火药或铁丝，竹杆，木杆或纸片上涂敷烟火药形成的产品12.架子烟火：通过框架固定烟火位置，方向燃放的产品13.保住类：单个烟火产品或多个烟火组合而成的产品,烟火的化学成分,烟火用黑火药作推进剂进行发射。烟火药反应产生闪光，强烈放热，生成的气体迅速膨胀，发出爆炸声。1.烟火剂的组成烟火药的分类各国不同，中国通常分为氧化剂，还原剂，特效药剂等。1.1.氧化剂常用氧化剂为：硝酸盐，氯酸盐或高氯酸盐。1.2还原剂常用还原剂为：硫磺和木炭（碳）。,1.3.特效药剂让烟火放出声、光、色、烟、雾等效果的药剂分为发烟剂、发光剂、燃烧剂和花火剂等。1.3.1发烟剂：分为遮蔽发烟剂和有色发烟剂。发烟剂通过燃烧或分散形成较稳定的气溶胶。气溶胶中含有固体或液体微粒，吸收与散射光线，起到遮蔽目标和显色的作用，常用的发烟剂有黄磷、赤磷、HC烟幕剂(含六氯惭烷、铝粉和氧化锌)等。1.3.2发光剂：又分为照明剂、闪光剂、有色光剂和曳光剂等。照明剂要求具有较高的发光强度和较长的照明时问，火焰中必须具有灼热的固体和液体微粒。照明剂的火焰温度应不低于2000。闪光剂主要有两种类型：一种含铝镁合金和高氯酸钾；另一种仅含铝镁合金。有色光剂主要要求其色度和光度，燃烧时放出的能量必须足以激发或电离在火焰中的气态分子或原子，呈现出各种接近单色的火焰辐射。曳光剂用于装填曳光弹和批示飞行弹丸及火箭的弹道轨迹，其基本成分同有色光剂相似。1.3.3.燃烧剂：以分为金属燃烧剂、石油燃烧剂、石油和金属燃料混合物燃烧剂、黄磷燃烧剂及金属有机化俣物燃烧剂等，粘合剂大多采用天然树脂和糊精等。1.3.4此外，还有仿声响药剂、气动药剂等。,2.烟火剂的处理烟火药的制备主要由原材料准备、各组分混合和压制成型三个过程组成。原材料准备是指药剂各组分分别进行检验，固体组分经预烘、粉碎、烘干、纯化、过筛处理。各组分混合是指各组分按用量称量扣，经预混，加入溶剂和粘合剂等进行湿混、晾干、造粒、干燥、冷却、过筛等工序。压制成型时指按配方中粘合剂的性质来确定成型加工工艺。烟火药中除闪光剂采用松散装药外，一般药剂都加压装填到金属、塑料或纸管中。小型烟火制品可直接压制成药柱或药饼。药剂中的粘合剂为热跑龙套性树指时，采用固化成型；粘合剂为热塑性树脂时，采用模成型；粘合剂为聚酯类时，则采用浇注成型，形成的药剂标准：密度均匀，表面光滑，无析出、变形、分裂、毛刺等。密度为2.02.8g/m3，在20及100湿度条件下吸湿10d后的吸湿量不超过2。经压制扣的药剂具有较高的机械强度与稳定的燃烧速度，并具有良好的烟火效应。3.各类烟火药的配方及案例烟火剂的配制，以节约成本、保证制造安全和使用效果为目标。使所选用的氧化剂能达到最佳使用效果。保证适当的粒径，提高能量利用率。此外，还应考虑充分利用各种药剂间的相互作用，充分发挥各种药剂的优点。,3.1.不同颜色烟火剂的配方案例,由于含有能产生有色光的元素，当其原子吸收能量时，原于中的电子跃迁到高能量的轨道上。而后，激发态原子可以通过发出特定波长的光(经常是在可见光区)以释放过剩的能量。焰火中的黄色是由于钠盐发射589nm的光。红色主要来自于发射(636688)nm光的锶盐。钡盐由于发射505nm535nm间的光而产生绿色。但是，良好的蓝色光难以得到，铜盐发射420nm460nm的光，产生蓝色，其困难还在于氧化剂氯酸钾与铜盐反应能生成氯酸铜，这是一种易爆炸的化合物，储存此类产品危险性很大。,3.2.仿声响型烟火药的配方案例声响药剂也称发烟剂。这种药剂装填在烟火制品中，点然后能够形成快速燃烧产生的气流往复运动，并于空气的振动。人们听到如同雷声，笛音，消音，或鸟音剂等。,说明1）声响药剂的制备过程主要有：原材料精制、烘干、粉碎和过筛，各组分混合过筛。一般纯或精制的氯酸钾(用重结晶方法除去杂质)、硫化锑(用高温熔融法除去杂质)，各物料烘干至水分小于0.5后，分别在专用粉醉设备中粉砰。其中氯酸钾用内装青同球的橡皮衬球磨机粉碎，硫化锑用内装青铜球的铁制粉碎机粉碎。粉碎后的物料再烘干至水分小于0102后过筛，一般选取用孔径0.170.22mm的筛。各组分按照先可燃物、后氧化剂的喊序加入转鼓式混药机中混合，常用混药纸鼓，混药时间815rain，混匀后用O.13O22mm孔径胸筛筛取。氯酸钾系声响药剂与高氯酸钾系比较，音响波形稍纤细而类锐，其张度稍小也能全爆，可用于卷炮、烟火之类的玩具花火。2）和3）的制备及说明乌单剂也程嗡声剂。将这种药剂装载纸管中点然后会产生类似于乌的叫声或嗡声。这是由于药剂燃烧产生的气体，从预留的纸管侧孔中喷出，使管外空气振动而致。药剂的制备方法类似于黑火药。药剂装于纸管中，纸管两端用尼封堵。管壁扎一个侧孔。然后烘干即为制品。,3.3.气动药剂能使烟火制品产生旋转，升空，前进，后退，抛射，喷洒等作用的烟火剂称为气动药剂赤程推进剂。能发生气体的烟火是一种动力源，可用来代替笨重的压缩空气瓶产生气压，因而也是一种气动药剂。,说明1）气动药剂是启动烟火制品旋转，然后依靠主装药剂所产生的作用里和惯性力旋转。一般选用中等燃烧速度的黑火药系列药剂，赤可用燃烧速度较快的喷波药剂，它能使烟火色彩更加绚丽多彩。制作时要调节药剂具有合适的燃烧速度，一般控制粒径在0.30.44mm的范围内，地面旋转烟火用药较细，悬吊旋转花用药稍粗。2）本品主要作为升空类烟火制品的推进剂，一般采用然速快，产气多的黑火药系列药剂。若加入发色剂和含氯化合物，则火焰更加鲜艳，美丽。生产应注意控制药剂细度。3）本品能使烟共制品产生前后运动，一般采用燃速慢的黑火药系列药剂。为使烟火制品有一定窜跑速度和火焰形成色彩，往往选用然死袄速度快的愤波药剂。制作方法于黑火药相似。其中镁粉硬座表面涂覆处理。以放置氧化。为了降低燃速，药剂颗粒应粗一些，一般通过0.360.60mm孔径的筛。,4）本品点然后能产生大量气体，将烟火制品内部的零部件抛射到空中，或在空中炸开耐抛出零部件。一般采用粒状黑火药.5）本品和彩色小药粒一起混装入烟火制品中，点然后药剂产生大量灼热气体，使彩色药粒愤出，形成吐珠类烟火。本品仍以黑火药系列为主，燃烧速度中等。药粒较粗，要通过0.300.44mm孔径的筛。6）烟火气体发生器是供弹射飞行元和座椅、装备及汽车用充气充安全气囊使用的各种药筒驱动装置。配方是为减少汽车意外事故造成到驾驶员伤害，供充气安全氯囊充气和类似用途使用的发生气体的配方。配方中硝基胍与Mn02比为90：10的混合物，每公斤产生温度为200的匀气体90L.,烟火的燃放流程,闪烁Break在多次闪烁的烟花中，星体都包括在弹壳里不同的纸板隔间里。每一个隔间都有爆裂药，在其被点燃后，释放出星体。为了使这些“装饰”物分散在天空中较宽的范围，爆裂时必须是在巨大压力下突然打开。隔间能承受爆炸和从底部升起的压力越强，礼花弹爆裂的范围就越宽。阻力来自闪体的粗包装纸，它在瞬时阻挡爆裂药产生的气体和热量。烟花的闪体也可能包含了声响药剂，产生让观众震撼的爆裂和响雷般声效。为在制造出这些通常伴有明亮白闪的大爆炸声，烟花制造者会使用高氯酸盐的混合物，一种和黑火药不同的爆炸物。,发射管LaunchTubes大多数烟花都是从一排排的钢管中发射出来。约比礼花弹长三倍但直径都是一样大。如果一个礼花弹安装时未贴紧发射管，那么，由推进药产生的压力将会泄露，从而导致烟花未能升空。主引MainFuse以前的引线制作用薄纸包卷起来的少许黑火药。之后，以线插入火药中点燃的方式逐渐被使用。今天，连接至烟花产品的电子金属丝被连接到主控板。只需扳动一个按钮，一股电流会通过每根金属丝并在靠近主引的位置产生火花。主引同时点燃两根次级引线一根快引点燃推进药，另一根埋于礼花弹底部的则向烟火的核心部分燃烧。,黑火药BlackPowder黑火药（或称黑色火药）的配方，也即烟火中的基本原料自1000多年前被中国人发现以来都保持相同的：75%的硝石，15%的木炭和10%的硫磺。黑火药被应用于烟火中是因为其“低炸”的特性，亦即它的爆炸速率不足100码每秒（“烈性爆炸物”，如炸药的爆炸速率远高于1000码每秒）。烟火制造者可通过几种方式来控制火药的燃烧速度。通过手工制作其颗粒的大小就是其中之一：做工精细的比做得粗糙的燃烧更快。推进药LiftCharge当黑火药在空中燃烧，产生的热量和气体迅速扩散。但如果黑火药被限制一定空间，比方说在球状烟花的底部，在此聚集的热量和气体会在发射管里产生剧烈的张力，直到产生爆炸。一旦爆炸，则会释放出热量和气体，从而把礼花弹射至1000英尺的高空。,定时延迟引线Time-delayedFuse当烟花上升时，定时延迟引线会继续燃烧。在礼花弹快到达顶点时，引线燃烧减弱，但足够点燃第一隔间里的黑火药。彩色星体点燃后散向四面八方，但燃放效果至此并没有结束。引线持续燃烧，并以相同方式点燃第二、三隔间里的火药。定时是关键的。在一个三变色礼花中，中间一次闪变需要在礼花上升的最高点被点燃。因此，第一次爆裂要比之稍前，第三次闪变要在其后。如果定时失败，烟花很可能离地很近就爆炸了。仔细检查设计的引线和计算它们的长度是很必要的。,闪烁Break在多次闪烁的烟花中，星体都包括在弹壳里不同的纸板隔间里。每一个隔间都有爆裂药，在其被点燃后，释放出星体。为了使这些“装饰”物分散在天空中较宽的范围，爆裂时必须是在巨大压力下突然打开。隔间能承受爆炸和从底部升起的压力越强，礼花弹爆裂的范围就越宽。阻力来自闪体的粗包装纸，它在瞬时阻挡爆裂药产生的气体和热量。烟花的闪体也可能包含了声响药剂，产生让观众震撼的爆裂和响雷般声效。为在制造出这些通常伴有明亮白闪的大爆炸声，烟花制造者会使用高氯酸盐的混合物，一种和黑火药不同的爆炸物。,星体Stars熟练的工人通过双手来完成创作。包括数百个装入同一壳体的闪体。他们小心混合已标准化的成分，如高氯酸盐和黑火药，充当粘合剂和彩色剂的金属和其它化合物：镁或铝产生白色，氯化钠产生黄色，硝酸锶和碳酸锶能产生红色，硝酸钡产生绿色，铜产生蓝色，木炭和其它形式的碳用于橙色。星体如果处理和存贮不当就会十分危险。一下重击就能使其引爆。从附近机器流出的油跟一些化学物质结合也会产生爆炸气体，甚至可产生静电的人造化纤衣物，也因会产生火花而引爆“脆弱的”礼花弹。烟花生产必须坚持穿棉制品，从头到脚，甚至内衣裤都要求如此。,结论,烟火发明在我国至今经理了不小的年月，这些年月它的特效，制作工艺，烟火药配方方法，安全等各个方面得到了不同程度的发展。也经理了因不同的原因遭到了不小的悲剧，我们应该要了解烟火的本质，按国家的规定来制作正确应用才能不会把我们的快乐变成悲剧让我们的生活更加美丽多彩。,论文答辩到此结束谢谢大家的参与。,2011年-5月17日,