[发明专利]废纸硝化纤维素火药的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于硝化纤维素火药的生产制造领域，尤其涉及利用废纸来生产硝化纤维素及火药的工艺技术领域。

背景技术

硝化纤维素是一种含有能量的特殊材料，也是制造火药的原材料，用这种材料制造的火药燃烧时没有烟雾，因此又名无烟药，用它制造的烟花爆竹具有成本较高，但能量大，燃烧后无烟，对环境污染小的特点。是目前烟花爆竹行业大量使用的黑火药的理想替代产品，黑火药的特点是成本低、能量小，燃烧后烟雾多，因此对环境的污染大。

目前在烟花爆竹行业中使用的含能材料主要是黑火药，其它的含能材料因为价格很高其用量都极少。黑火药的主要组分是硝酸钾、硫磺、木炭，经过计量配方、混合、干燥等生产工艺制得。

硝化纤维素发明100多年来工业上都是用棉花来制造的（因此棉花含有大量的α-纤维素，这种硝化纤维素有一个通俗的名称：硝化棉），但是通常意义上的棉花不能直接用于生产硝化棉，必须要先通过精制加工后才能用于硝化棉的生产，这种通过精制后的棉花在行业内有个通俗名称：精制棉。近些年也有用木浆泊（一种用木材来制造的含纤维素材料）作为原材料来制造硝化纤维素的。硝化纤维素的生产过程主要是将精制棉或木浆泊与含有硝酸、硫酸的混合酸起化学反应后再经过一系列的后处理工序加工而制得。

黑火药之所以能在烟花爆竹行业中大量使用，是因为它的价格很低，是一种廉价的火药，价格低是它的优势。但是黑火药在燃烧过程中产生大量有害的烟雾和细小的粉尘颗粒，因此对环境的污染很大，而且它的能量较小，这些是它的缺点。

硝化棉及无烟药燃烧后没有烟雾和细小的粉尘颗粒，对环境的污染很小，且能量大，这些是它的优点。但其生产过程中使用的原材料（精制棉或木浆泊）价格很高，且生产过程复杂，造成其成本很高（是黑火药的几倍），因此过高的成本使得它在烟花爆竹行业中的用量极少，这是它的缺点，而且现有的硝化棉生产技术也是无法用废纸来生产硝化纤维素的。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种利用废纸制备硝化纤维素火药的制备方法，制备一种成本低、能量高、燃烧后对环境污染小的火药，用它来替代现在烟花爆竹行业大量使用的黑火药，从而大幅度地减少燃放烟花爆竹时对环境的污染，同时还满足人们燃放烟花爆竹的娱乐性和实用性。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种废纸硝化纤维素及火药的制备方法，依次包括以下步骤：

1、废纸除杂：将废纸中的杂质处理使之得到净化，具体步骤依次包括在水中浸泡、粉碎、脱脂，其中脱脂温度＜150℃，脱脂压力＜10㎏/c㎡，脱脂时间＜10小时，脱脂碱液质量百分浓度＜10%，净化后的废纸纤维素中α-纤维素质量百分含量＞70%，杂质质量百分含量＜30%；

2、纤维素烘干：将废纸纤维素进行干燥除去其中多余的水分，控制其水分质量百分含量＜10%；

3、酯化反应：将干燥后的废纸纤维素与硝化酸进行酯化反应，得到废纸硝化纤维素，通过分离出其中的硝化酸后，得到的废纸硝化纤维素的氮含量：1%＜氮含量＜15%；醇醚溶解度＞1%；

4、安定性处理：将酯化好废纸硝化纤维素进行煮洗，煮洗时加入少量碳酸钠，除去废纸硝化纤维素中的残余酸，煮洗时间＞5小时，煮洗温度＜110℃；

5、脱水：除去废纸硝化纤维素中多余的水分，处理后的水分质量百分含量：5%＜水分含量＜60%；

6、成型处理和烘干包装得到废纸硝化纤维素火药成品，成品中安定剂的质量百分含量：0.01%＜安定剂＜10%，成品储存时间＞3年。

上述方案中，所述杂质是指废纸中所夹杂的油墨、金属、泥沙等不利于硝化纤维素生产过程和产品本身的质量和安全性能的物质。所述醇醚溶解度是指在体积比1:2的乙醇-乙醚混合溶剂中的溶解度。安定性处理主要目的是解决，从酯化反应得来的废纸硝化纤维素中还含有少量的残余酸，它的存在会使废纸硝化纤维素在自身长期储存或者加工成火药后的长期储存中极易发生分解燃烧事故，因此通过安定性处理进一步除去废纸硝化纤维素中的残余酸，使之达到长期储存3年以上的目的。而由于安定处理过程都是在水中进行，因此处理好的废纸硝化纤维素需要除去其中多于的水分，由此安定性处理后需进行脱水步骤。烘干包装中将成型处理后的废纸火药经过干燥除去其中的水分和溶剂，达到满足规定的质量性能的要求。

作为优选方式，所述脱脂碱液为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙或硅酸钠。