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    1.1   KClO4与KNO3介绍  1

    1.2   KClO4与KNO3的热分解  2

    1.3  几种金属可燃剂的燃烧特性  3

    1.4  高氯酸钾的催化热分解  4

    1.5   KClO4与金属混合的热反应行为  5

    2  高氯酸钾及其二元混合体系的热反应研究5

      2.1 热分析 5

      2.2  热分析结果 7

    3   高氯酸钾硝酸钾与金属粉混合后燃烧特征研究 12

    3.1  烟火药燃烧特征 12

    3.2  烟火药的燃烧过程  12

    3.3  燃速测定方法与原理  12

    3.4燃烧测试结果13

    3.5正氧平衡的燃烧特性16

    3.6小结17

    4  高氯酸钾硝酸钾与金属粉混合后燃烧转爆轰特性研究  18

    4.1  燃烧反应与爆炸反应的差别  18

    4.2  燃烧转爆轰的条件  18

    4.3  试验方法20

    4.4  爆炸性能测试结果分析21

    结论23 

    致谢   25

    参考文献26 

     1  引言

    目前在常用的烟火剂组分中,高氯酸钾、硝酸钾作为强氧化剂,具有高密度、高有效氧含量的特点。由于它们的分解温度较高,遇强酸不分解,因此,它的化学稳定性比氯酸钾高,对机械(撞击、摩擦)的敏感没有氯酸钾高,而广泛应用于烟花中。在烟火药物中,高氯酸钾的作用与氯酸钾差不多,实践证明,高氯酸钾可以替代氯酸钾[1]。硝酸钾也常常用在烟火药中。

    而金属可燃剂,常见的有Mg、Al、MgAl-合金等[2],在烟火剂中通常作为强还原剂成分,当其发生燃烧时,能放出大量的热。为了达到更大限度上的能量的释放,有必要考虑将两种氧化剂与金属粉混合,形成高氯酸钾与硝酸钾和金属可燃剂混合体系,对该两个体系进行进一步的反应特性分析比较。源[自[751``论`文]网·www.751com.cn/

    1.1   KClO4与KNO3介绍

    高氯酸钾又名高钾、过氯酸钾,为一级无机氧化剂,分子式: KClO4,分子量:138.55。为无色斜方晶或结晶的白色粉末,相对密度2.52,熔点610℃,溶于水,几乎不溶于醇和酸,有清凉,其火焰为紫色。含氧量46.19%,到610℃分解为氯化钾和氧气[3]。其结构式如下:

    高氯酸钾结构式

    图1.1  高氯酸钾结构式

    硝酸钾又叫硝石,土硝,钾硝石,无色透明棱柱晶体或粉末。溶于水,稀乙醇、甘油,不溶于无水乙醇和乙醚。用于制造火药、玻璃、火柴,并用作肥料分析试剂等。硝酸钾分子量为101.11,在空气中不易潮解,其为强氧化剂,与有机物接触能引起燃烧甚至爆炸。主要用于焰火、黑色火药、火柴、导火索、烛芯、烟草、彩电显像管、药物、化学试剂、催化剂、陶瓷釉彩、玻璃、肥料、及花卉、蔬菜、果树等经济作物的叶面喷施肥料等。另外,冶金工业、食品工业等将硝酸钾用作辅料。其结构式如下:

     硝酸钾结构式                    

    1.2   KClO4与KNO3的热分解

    1.2.1   KClO4热分解机理

    关于KP的热分解机理,研究不是很多。一般早期认为[4]高氯酸钾的热分解机理为:高氯酸钾首先分解为氯酸钾,然后氯酸钾的一部分进一步完全分解,而氯酸钾的另一部分重新转化为KP

    KClO4→KCl3+1/2O2↑                  (1.1)

     KCl3→KCl + 3/2 O2↑                 (1.2)

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