具有低点燃温度的邻氯苯亚甲基丙二腈(CS)类自燃式烟火组合物制造技术

邻氯苯亚甲基丙二腈(CS)类自燃式烟火组合物，其含有作为粘合剂的聚碳酸酯(PC)以及作为能够在点燃时产生催泪瓦斯烟雾的烟雾组分的9,10‐蒽醌。所述烟火组合物包含氧化剂和燃料。制剂进一步包含稳定剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有低点燃温度的邻氯苯亚甲基丙二腈(CS)类自燃式烟火组合物
本专利技术涉及一种具有低毒性和低点燃温度的自燃式防暴烟火组合物。
技术介绍
众所周知，邻氯苯亚甲基丙二腈(CS)是执法机关在公民暴动期间使用的一种防暴剂，而且是最强效的催泪性皮肤刺激剂之一。CS是在作为催化剂的不同的碱的作用下，在水中使邻氯苯甲醛与丙二腈经由克内文纳格尔缩合反应合成的(美国专利号7,732,631)。烟火组合物是由无机氧化剂(氯酸钾、硝酸盐或高氯酸盐)和可燃有机燃料(乳糖或蔗糖)组成，以便以化学的方式产生热、光或颜色[1,2,3]。一些添加剂促进了燃烧，并且改善了组合物的处理[4,5]。稳定剂避免了组合物由于其中一种成分的熔化而被淹没的情况。金属氧化物或诸如碳酸镁或氢氧化镁之类的碳酸盐被广泛用作稳定剂和冷却剂。在烟雾组合物中使用有机染料，诸如1,4-二羟基蒽醌(橙色)、1-(对甲苯基氨基)-4-羟基蒽醌(紫色)、1-甲基氨基蒽醌(红色)和4,4'-次甲基-双-3-甲基-1-苯基-2-吡唑啉-5-酮(黄色)。粘合剂广泛用于防止烟火制剂中的氧化剂和燃料分离。粘合剂的使用还提高了混合物的均匀性以及成功点燃的可能性。烟火组合物和推进剂组合物中已经并入聚合物作为粘合剂，以改善组合物的机械特性、灵敏度和生产产出。近期，已经努力使用各种特种粘合剂来开发传播式防暴烟火组合物。使用聚酯树脂(Bryant等人，美国专利号3,391,036)来获得所需形状的固态装料。Drake等人的美国专利号3,712,233公开了其它基于芳香族含硫环氧树脂的聚合物粘合剂，该专利描述了一种用于无火焰传播CS的无壳弹药。Krame的专利号DE3418116C1描述了一种烟火组合物，其包含作为刺激剂的CS或CN和作为粘合剂的聚乙酸乙烯酯，用于获得所需形状的弹药。在防暴组合物中，采用脂肪族含硫环氧树脂固化的脂肪族含硫有机化合物(Flynn等人，美国专利号4,190,471)、采用有机酸或有机酸酐固化的非卤化环氧基树脂(Kott等人，美国专利号3,704,187)和具有有机胺固化剂的液态环氧类树脂(Wemett等人，美国专利号3,467,558)，作为粘合剂使用。现有技术的防暴组合物没有满足对具有低点燃温度和低毒性的组合物的需要。在燃烧过程中，现有技术中公开的许多组合物可能会释放有毒的以及腐蚀性的分解产物(例如氢化或芳族卤素，硫化氢)。
技术实现思路
公开内容本专利技术的目的是提供一种用于传播CS的产生烟雾的烟火组合物。另一个目的是提供一种具有低点燃温度和低毒性的弹药。低点燃温度最大限度地减少了对人类健康有潜在危害的热降解产物。将蔗糖、氯酸钾、碱式碳酸镁五水合物和9,10-蒽醌预研磨成精细粉末，并且通过#120-140目的筛。如参考文献[9]中所述，CS是在作为催化剂的1-甲基咪唑的作用下，在水中使邻氯苯甲醛与丙二腈经由克内文纳格尔缩合反应合成的。所得到的CS的纯度和产率大于99％，熔点为93-94℃。将一定量的聚碳酸酯(PC)在40±5℃下溶解于四氢呋喃(THF)中。THF的量为组合物总重量的1.5倍。PC溶解后，向溶液中加入CS和其它粉末状成分。在搅拌和除去溶剂期间，将所得到的溶液保持在40±5℃下至少3小时。加热去除溶液并使其干燥。将干燥的混合物加入球磨机，并研磨30分钟成精细粉末。使用压片机以7,000-8,000磅的压力压缩粉末状混合物，以获得1.2-1.4g/cm3的片剂密度。通过差示热分析(DTA)测定组合物的点燃温度。在20±5℃下测量燃烧速率。燃烧速率提供了片剂燃烧时的速度信息。给出以下示例是为了更好地对本专利技术进行说明，而不是将本专利技术限制为所具体描述的内容。
技术实现思路
技术问题在烟火组合物中，点燃温度和燃烧速率是非常重要的参数。燃烧速率决定了具体时间段内逸出气体的量。燃烧速率不得太慢或太快，而导致无法获得有效弹药。点燃温度是强烈的放热反应开始时的温度。如果点燃温度较高(>300℃)，CS可能会分解成有毒产物，如氰化氢。高温也会导致所产生的烟雾出现所不期望的变暗，以及由于组分燃烧而导致烟雾减少。此外，CS类弹药可能会在封闭区域中引起所不期望的火灾。建议是，CS类烟火混合物应在300℃以下燃烧。问题解决方案本专利技术提供了一种具有低毒性和低点燃温度的自燃式CS类烟火组合物。PC在防暴组合物中作为阻燃剂使用，为的是防止在封闭区域内发生所不期望的火灾。PC也能够将固态组分结合在一起，以形成作为粘合剂的硬质片剂。向组合物中加入碳酸盐，以防止氧化剂出现自动催化分解并充当缓冲剂。当组合物燃烧时，这些盐类作为冷却剂起效。在本专利技术中，优选碱式碳酸镁五水合物((MgCO3)4·Mg(OH)2·5H2O)作为冷却剂和稳定剂。它也作为阻燃剂。本专利技术提供了一种具有相对较低的点燃温度(<300℃)的防暴烟火组合物，以防止CS分解以及所不期望的火灾。专利技术有益效果在本专利技术中，使用PC作为粘合剂和阻燃剂来获得具有低点燃温度的CS类组合物。PC为轻质聚合物，而且具有优异的阻燃性和自熄性。PC可以被注塑/吹塑成型和挤出。它具有良好的刚度、熔体粘度、冲击强度、模量、透明度、透光性、尺寸稳定性和热稳定性。聚碳酸酯在气体发生剂组合物中作为粘合剂使用，用于在车辆中为安全气囊充气(Lundstrom等人，美国专利号6,435,552)。因此，由于其可成型性，已广泛应用于光学设备、建筑、汽车、电气和电气设备领域中[6,7,8]。在组合物中，蔗糖和氯酸钾分别作为燃料和氧化剂使用。9,10-蒽醌和碱式碳酸镁五水合物分别在制剂中作为烟雾组分和冷却剂使用。本专利技术提供了防暴烟火组合物，其燃烧速率从0.017g/s到0.041g/s不等，并且在210-220℃的温度下点燃。示例示例1在一个实施例中，根据表1制备具有25重量％的氧化剂/燃料和30重量％的CS的烟火制剂。表1：含30％CS的25％氧化剂/燃料制剂[表1]组分类型组分重量百分比(重量％)防暴剂CS30粘合剂PC(TRIREX3022IR)7燃料蔗糖25氧化剂氯酸钾25稳定剂和冷却剂碱式碳酸镁五水合物10烟雾9,10‐蒽醌3由该组合物制备的片剂的燃烧速率和点燃温度分别为0.020g/s和210℃。片剂被起爆器点燃，点燃后，火焰熄灭。组合物继续燃烧但没有火焰。片剂的总重量为0.87g，灰分的重量为0.17g。所产生的烟雾量很大。示例2在一个实施例中，根据表2制备具有27.5重量％的氧化剂/燃料和10重量％的冷却剂的烟火制剂。表2：含10％冷却剂的27.5％氧化剂/燃料制剂[表2]组分类型组分重量百分比(重量％)防暴剂CS25粘合剂PC(TRIREX3022IR)7燃料蔗糖27.5氧化剂氯酸钾27.5稳定剂和冷却剂碱式碳酸镁五水合物10烟雾9,10‐蒽醌3由该组合物制备的片剂的燃烧速率和点燃温度分别为0.029g/s和217℃。片剂如在示例1一般被点燃。片剂的总重量为0.83g，灰分的重量为0,19g。所产生的烟雾量很大。示例3在一个实施例中，根据表3制备具有30重量％的氧化剂/燃料和20重量％的CS的烟火制剂。表3：含20％CS的30％氧化剂/燃料制剂[表3]组分类型组分重量百分比(重量％)防暴剂CS20粘合剂PC(TRIREX3022IR)7燃料蔗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自燃式防暴烟火组合物，其包含：a.作为防暴剂的邻氯苯亚甲基丙二腈(CS)，b.燃料，c.氧化剂，d.作为粘合剂的聚碳酸酯(PC)，e.作为稳定剂的碱式碳酸镁五水合物，以及f.染料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种自燃式防暴烟火组合物，其包含：a.作为防暴剂的邻氯苯亚甲基丙二腈(CS)，b.燃料，c.氧化剂，d.作为粘合剂的聚碳酸酯(PC)，e.作为稳定剂的碱式碳酸镁五水合物，以及f.染料。2.根据权利要求1所述的自燃式防暴烟火组合物，其特征在于，其包含选自包含选自蔗糖或乳糖其中一组的燃料。3.根据权利要求1所述的自燃式防暴烟火组合物，其特征在于，其包含作为氧化剂的氯酸钾。4.根据权利要求1所述的自燃式防暴烟火组合物，其特征在于，其包含一种或多种用作染料的物质，所述物质选自包含1,4‐二羟基蒽醌、1‐(对甲苯基氨基)‐4‐羟基蒽醌、1‐甲基氨基蒽醌、4,4‐次甲基‐双‐3‐甲基‐1‐苯基‐2‐吡唑啉‐5‐酮以及9,10‐蒽醌的组。5.根据权利要求1所述的自燃式防暴烟火组合物，其特征在于，其包含：a.20重量％至30重量％的CS，...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿蒂菲特·巴姑姆·埃尔马斯，斯润古·AY·尤尔斯，穆罕默德·尤图尔克，巴瑞斯·比格斯，泽卡伊·科尔罗，
申请(专利权)人：土耳其科学技术研究理事会，
类型：发明
国别省市：土耳其,TR