花炮产业中，日景彩烟是以视觉效果为主的观赏烟花，主要为适应白天的庆典活动等的需要而采用，改进在花炮中彩色烟雾药剂的配方具有重要意义。但是彩烟以产生气溶胶效应为主，发烟机理与固体或液体燃烧面上直接产生火花的机理很不相同。为了彩色发烟剂配方设计研究，提出满足要求的彩色发烟剂配方，我们必须先对发烟原理作深入了解。

 

日景彩烟

 

烟雾是由特别小的固体或液体颗粒悬浮在空气中形成的混浊气团,构成烟雾的颗粒是由各种气态材料产生的.烟雾是由蒸气产生的,固体或液体材料即使分散成极小的颗粒也很难形成烟雾.

产生烟雾的方法有两种：一种方法是冷却汽化材料使其变成同一材料的微粒，这是“物理烟雾”；另一种方法是通过某种化学反应，例如燃烧等产生与原材料不同性质的材料微粒，这是“化学烟雾”。

 要产生物理烟雾，应制备汽化状态的A和B两种材料的混合物。A的沸点必须比B的沸点高。冷却A和B的混合物时，A形成的微粒间阻止其凝聚，A形成特别微小的颗粒悬浮在空中，这就是产生物理烟雾的原理。例如雾就是一种物理烟雾。当含有少量水蒸气（A）的空气中（B）冷却时，水蒸气（A）凝结成微小的水点悬浮在空气（B）中，这就是雾。利用干冰产生的烟雾也是物理原理。水蒸气A与干冰升华成的极冷的二氧化碳气B混合冷却，产生白烟（微小的冰粒悬浮在空中形成）和水雾。

为了产生化学烟雾应该通过化学反应（燃烧）同时生成A和B两种材料，A变成烟雾颗粒,B保持气态阻止A形成微粒凝聚.无论如何,燃烧原材料在燃烧反应后必须是气态.

日景烟花中的染料烟雾是燃烧某种挥发性染料和热的混合物产生的烟雾.在这种情下染料气体相当于材料A,热源产生的气体相当于材料B.热源不仅必须产生使染料汽化所需热量,还必须产生阻止染料汽化所需热量,还必须产生阻止染料颗粒凝聚的气体.

染料必须有良好的耐热性和较小的汽化热，而且要有不低于100℃稍高冷凝点。由于在很多情况下材料B中通常含有较多百分比的水蒸气，所以染料蒸汽必须在水蒸气之前冷凝，则材料B的作用可能大幅度降低。然而染料的冷凝点过高又不利于蒸发。

染料气体的体积与A和B的体积比有关，A和B 的体积比为5：5可能最佳。染料是否容易汽化可从染料开始汽化温度和其沸点得知。

对热源的性质有三项主要的要求：第一项是热源产生的热量必须尽可能多；第二项是热源必须容易点燃和在较低温度下仍能继续燃烧；第三项是热源必须产生大量气体，一氧化碳、二氧化碳，氮的氧化物和水蒸汽等。

第一项条件是用小发生器产生大量浓烟所必须的。也就是热源多就能提高染料与热源的重量比。例如，氯酸钾与糖类的混合物作为热源时每克产生约900卡热量，发烟剂中染料含量可以提高到60%；但是如果使用每克产生约400卡热量的赛璐珞代替上述混合物作热源，则发烟剂中染料含量限制为大约30%。

第二项条件相当于必须选择着火尽可能低的热源。着火点高会破坏染料，但着火点过低又有由于气温升高引起自燃的危险。典型热源中蔗糖的热源着火最低，用淀粉的热源着火点最高，一般认为用蔗糖或乳糖的发烟剂产生的烟雾颜色最美，可能是由于着火点低。

烟雾颜色发生变化是由下列现象引起：

（1）材料A凝结  气化状态的材料A在发烟剂容器中冷凝成液态或固态留在容器内，几乎只有材料B（水蒸气、一氧化碳）由出口喷出。在这种情况下烟雾显白色。使沸点高的染料例如酞菁蓝时往往出现这种情况。为了防止上述现象，必须使容器内的空气温度保持在材料A的冷凝点以上。

（2）材料A滤除 汽化状态的材料A冷凝成微粒通过燃烧反应生成的灰烬层滤除，好象烟雾通过滤纸滤除一样。在这种情况下由出口喷出的主要是水蒸气，烟雾颜色是白色。发烟剂在容器内长时间燃烧集结大量灰烬时往往出现这种情况。防止出现这种情况的方法是使用产生多孔或可收缩灰烬的发烟剂，从而使烟雾颗粒能通过灰烬层而不被滤除。例如使用赛璐珞和硝胍的混合物作热源的发烟剂可防止出现上述情况，但是这种热量小从而不适合与沸点高的染料配合使用。通常在发烟剂容器内留有烟雾微粒通过的空间。在这种情况下容器也必须保温，尽可能减少生成的染料蒸气冷凝。

（3） 材料A分解  过量的热源会使材料A过热分解。材料A的蒸气通过有些发烟剂有时间生的红热灰烬时也会分解。在这种情况下烟雾是淡黄色的。使用耐热性差的染料时往往出现这种情况。使用除氯酸钾以外的氧化剂例如硝酸钾、高氯酸钾、高氯酸铵等发烟剂，由于药剂的着火温度高从而燃烧温度也相应高而使用材料A分解。容器过大易于蓄积大量热使内部空间温度升高时，也会促进材料A的分解。为了防上染料受热分解，必须将热量的发热量调整适当。由染料、糖类和氯酸钾三种组分组成的药剂的发热量由氯酸钾含量控制；糖类含量过多会产生过量水蒸气使烟雾颜色发白。

（4）材料A产生火焰   材料A是染料、硫黄，雄黄或炭粒之类可燃物时，烟雾有时消失，原因是在发烟器出口邻近处与空气作用产生火焰将烟雾燃烧去。通常出现这种情况是由于发烟器出口喷出气流温度太高，出口靠近障碍物使喷出的气流停滞时特别容易产生火焰。为了防止产生火焰必须使喷出的气流在出口处急剧冷却，为此目的常用给发烟器钻一个或两个小孔这种简便的方法。

 

日景彩烟

 

日景彩烟药物组分应遵循下述选择原则：

氧化剂的熔点一般不应高于500℃;应含有比较高的有效氧量;对人体无害等。因此在氧化剂中，比较适合于彩色发烟剂的有分解温度较低的硝酸钾、氯酸钾和高氯酸钾等，其中最常用的是氯酸钾。

可燃剂的燃烧热值或温度要低，以防止染料分解;其杂质要少，防止产生副作用;同时应具备一定的粒度，以便混合均匀，燃烧稳定。因此乳糖、蔗糖和淀粉等有机可燃剂是较好的选择。

由以上原则出发经过一定量的燃放实验可以得出结论:氯酸钾作为氧化剂、乳糖作为可燃剂其效果最好。另外虽然相同质量的高氯酸钾、氯酸钾和等量的乳糖反应，高氯酸钾放出的热量多，但由于高氯酸钾的着火点太高，以至于引线燃烧放出的热量不足以点燃发烟剂。而氯酸钾和硝酸钾相比，等量的氯酸钾与乳糖反应放出的热量比硝酸钾与乳糖反应放出的多，所以氧化剂为氯酸钾时成烟时间最短，成烟最快。

染料的选择应具备无毒性、升华快、少分解、烟色纯度高、在空气中稳定性好等特点。

目前国内外彩色发烟剂的大部分配方中氧化剂约占25%一35%，可燃剂约占10% -20%，染料则约占40%-60%。其中红、黄和蓝三基色染料所占比例均在50%左右时，能发挥彩色发烟剂的最佳效果。对于颜色加成法配方，可以在不改变氧化剂、可燃剂的情况下，通过改变组合染料之间的相对比例，得到纯正的紫色、橙色、绿色等。