Световой порох представляет собой пиротехнический состав , смесь окислителя и металлического горючего , который быстро горит (дефлаграт) и производит сильный шум независимо от условий локализации. Он широко используется в театральной пиротехнике и фейерверках (а именно салютах , например, вишневых бомбах , М-80 , петардах и выстрелах из капсюля ) и когда-то использовался для вспышек в фотографии .
Различные разновидности флэш-порошка изготавливаются из разных составов; наиболее распространенными являются перхлорат калия и алюминиевый порошок . Иногда в смесь добавляют серу для повышения чувствительности. В ранних составах вместо перхлората калия использовался хлорат калия .
Композиции световспышек также используются в военной пиротехнике, когда требуется производство большого количества шумового, светового или инфракрасного излучения, например, в ракетных ложных сигнальных ракетах и светошумовых гранатах .
Порошок ликоподия представляет собой пылевидный порошок желто-коричневого цвета, исторически использовавшийся в качестве порошка для вспышки. [1] Сегодня основным применением порошка является создание больших и впечатляющих вспышек или пламени, с которыми относительно легко безопасно справиться в магических действиях, а также в кино и театральных спецэффектах .
Обычно смеси порошковых флэш-порошков составляются для достижения определенной цели. Эти смеси варьируются от чрезвычайно быстрогорящих смесей, предназначенных для создания максимального звукового сигнала, до смесей, предназначенных для медленного горения и обеспечения большого количества освещения, до смесей, которые ранее использовались в фотографии.
Комбинация алюминиевого порошка и хлората калия нестабильна и является плохим выбором для мгновенного порошка, который необходимо хранить в течение более чем очень короткого периода времени. По этой причине его в значительной степени заменили смеси перхлората калия. Хлоратные смеси по-прежнему используются, когда стоимость является первостепенной проблемой, поскольку хлорат калия дешевле, чем перхлорат.
Самый простой — двухкомпонентная хлоратная смесь, хотя она используется редко.
Состав реагентов приведенного выше стехиометрически сбалансированного уравнения составляет приблизительно 70% KClO 3 : 30% Al по массе.
Крайне важно исключить из этих смесей серу и любые кислотные компоненты. Сера окисляет и поглощает влагу с образованием серной и тионовой кислот; любая кислота в смеси делает ее нестабильной. Иногда в смесь добавляют несколько процентов бикарбоната или карбонатного буфера, чтобы обеспечить отсутствие кислотных примесей.
Сера намеренно добавлена в качестве третьего компонента в эту смесь, чтобы уменьшить энергию активации . [2] [3] Однако это создает проблемы с образованием кислоты и нестабильностью, поэтому эти смеси обычно считаются слишком нестабильными для хранения, и их необходимо смешивать непосредственно перед использованием. В качестве альтернативы можно использовать трисульфид сурьмы , он более стабилен при хранении. [2] [3]
Этот состав, обычно в соотношении 5 частей нитрата калия, 3 частей алюминиевого порошка и 2 частей серы, особенно популярен среди любителей. Он не очень быстро горит, если не использовать исключительно мелкие ингредиенты. Хотя в его состав входит сера, на самом деле он довольно стабилен и выдерживает множественные удары молотка по твердой поверхности. Считается, что добавление 2% от веса борной кислоты значительно увеличивает стабильность и срок хранения благодаря устойчивости к увлажнению из-за влажности окружающей среды. Другие соотношения, такие как 6 KNO 3/3 Al/1 S и 5 KNO 3/2 Al/3 S, также существуют и работают. Все соотношения имеют одинаковое время горения и прочность, хотя 5 KNO 3 /3 Al/2 S, по-видимому, является доминирующим.
Состав реагентов приведенного выше стехиометрически сбалансированного уравнения составляет примерно 59% KNO 3 : 31,6% Al : 9,4% S по массе.
Для достижения наилучших результатов следует использовать алюминий «Немецкий темный» с воздушной флотационной серой и мелко измельченный в шаровой мельнице чистый нитрат калия. Готовую смесь ни в коем случае нельзя измельчать в шаровой мельнице.
Алюминиевый порошок и перхлорат калия — единственные два компонента стандартного пиротехнического пороха-вспышки. Он обеспечивает отличный баланс стабильности и мощности и является составом, используемым в большинстве коммерческих взрывных фейерверков.
Сбалансированное уравнение реакции:
Стехиометрическое соотношение составляет 34,2% алюминия и 65,8% перхлората по массе. Соотношение семи частей перхлората калия к трем частям темного пироалюминия — это состав, используемый большинством пиротехников.
Для достижения наилучших результатов алюминиевый порошок должен быть класса «Dark Pyro», с чешуйчатой формой частиц и размером частиц менее 10 микрометров. KClO 4 должен быть в виде порошка, без комков. При необходимости его можно просеять через сито, чтобы удалить комки перед использованием. Размер частиц перхлората не так важен, как размер частиц алюминиевого компонента, поскольку для разложения KClO 4 требуется гораздо меньше энергии , чем необходимо для плавления алюминия до жидкого состояния, необходимого для реакции.
Хотя этот состав достаточно бесчувственен, обращаться с ним следует бережно и уважительно. Пиротехники-любители обычно используют метод, называемый пеленкой , при котором материалы по отдельности высыпаются на большой лист бумаги, который затем поочередно приподнимают за каждый угол, чтобы перевернуть состав на себя и перемешать компоненты. Некоторые пиротехники-любители предпочитают смешивать состав путем встряхивания в закрытом бумажном контейнере, так как это гораздо быстрее и эффективнее, чем пеленание. Один из методов смешивания вспышки заключается в помещении компонентов в конечное устройство и обращении с устройством для смешивания порошка вспышки. Бумага/картон предпочтительнее других материалов, таких как пластик, из-за его благоприятных трибоэлектрических свойств.
Никогда не следует смешивать большие количества в одной партии. С большими количествами не только сложнее обращаться безопасно, но они подвергают риску невинных прохожих, находящихся в этом районе. В случае случайного возгорания обломки взрыва пороха весом в несколько фунтов могут быть отброшены на сотни футов с достаточной силой, чтобы убить или ранить. (Примечание: 3 грамма смеси достаточно, чтобы взорваться на открытом воздухе без каких-либо ограничений, кроме давления воздуха.)
Независимо от количества, всегда необходимо соблюдать осторожность, чтобы предотвратить возникновение электростатических разрядов или трения во время смешивания или обращения, поскольку они могут вызвать случайное возгорание.
Еще один распространенный среди любителей флэш-состав состоит из порошка магния и нитрата калия . Использовались нитраты других металлов, в том числе нитраты бария и стронция . Композиции с использованием нитрата и металлического магния использовались в качестве фотовспышек почти со времен изобретения фотографии. Порошок нитрата калия и магния следует смешать и использовать немедленно, а не хранить из-за его склонности к самовозгоранию.
Если магний не очень мелкий порошок, его можно пассивировать льняным маслом или дихроматом калия. Пассивированный магниевый флэш-порошок стабилен и безопасен при хранении.
Состав реагентов приведенного выше стехиометрически сбалансированного уравнения составляет 62,5% KNO 3 : 37,5% Mg по массе. Ниже представлена та же реакция, но с участием нитрата бария .
Смеси, предназначенные для репортажей, существенно отличаются от смесей, предназначенных для освещения. Стехиометрическое соотношение трех частей KNO 3 к двум частям Mg близко к идеальному и обеспечивает наиболее быстрое горение. Порошок магния должен быть меньше 200 меш, хотя подойдет и до 100 меш. Нитрат калия должен представлять собой неосязаемую пыль. Эта смесь популярна в любительской пиротехнике, поскольку она нечувствительна и относительно безопасна.
Для фотографических целей смеси, содержащие магний и нитраты, делают гораздо более богатым топливом. Избыток магния улетучивается в результате реакции и сгорает на воздухе, обеспечивая дополнительный свет. Кроме того, более высокая концентрация топлива приводит к более медленному горению, обеспечивая больший «пуф» и меньший «взрыв» при воспламенении. Формула 1917 года предусматривает соотношение 5 частей магния к 6 частям нитрата бария для стехиометрии: девять частей топлива на одну часть окислителя. [4] В современных моделях фотовспышек можно избежать использования солей бария из-за их токсичной природы. Смесь пяти частей магния размером 80 меш и одной части нитрата калия обеспечивает хорошую белую вспышку, но не слишком сильную. Богатые горючим порошки также используются в театральных фотовспышках .
Композиции на основе магния разлагаются в течение длительного времени, а это означает, что металлический Mg будет медленно реагировать с атмосферным кислородом и влагой. В военной пиротехнике, использующей магниевое топливо, можно исключить внешний кислород, используя герметично закрытые баллоны. Коммерческие порошки для фотовспышек продаются в виде двухкомпонентных смесей, которые следует смешать непосредственно перед использованием.
В состав вспышки, специально разработанной для создания вспышек исключительной яркости в инфракрасной части спектра, входит смесь пиротехнического магния и порошкообразного политетрафторэтилена . Эти сигнальные ракеты используются в качестве ложных целей для самолетов, которые могут подвергнуться обстрелу ракетами с тепловым наведением.
Эта смесь и подобные смеси, иногда содержащие пироалюминий, использовались с начала 1900-х годов для небольших бумажных петард в стиле «Черная кошка» . Крайне низкая стоимость делает его популярным среди производителей низкопробных фейерверков в Китае. Как и все смеси, содержащие хлораты, он чрезвычайно чувствителен к трению, ударам и электростатическим разрядам и считается небезопасным в пиротехнических устройствах, содержащих более нескольких десятков миллиграммов смеси.
Эта смесь не обладает высокой энергией, и, по крайней мере, в некоторых частях Соединенных Штатов петарды , содержащие 50 мг или менее этой смеси, разрешены в качестве потребительских фейерверков.
Светогасящие порошки даже при использовании по назначению часто выделяют взрывную силу смертельной мощности. Почти все широко используемые смеси порошков для вспышки чувствительны к ударам, трению и электростатическим разрядам. В некоторых смесях эта чувствительность нередко самопроизвольно изменяется со временем, из-за изменения окружающей среды или других неизвестных факторов как при первоначальном производстве, так и при реальном хранении. Кроме того, случайные загрязнения, такие как сильные кислоты или соединения серы, могут еще больше повысить их чувствительность. Поскольку взрывчатые порошковые смеси очень легко инициировать, потенциально существует высокий риск случайных взрывов, которые могут привести к серьезным травмам от взрыва/осколков, например, к слепоте, взрывной ампутации, необратимым увечьям или обезображиванию. Произошли смертельные случаи. Поэтому с различными составами флэш-порошков не должен обращаться никто, кто не знаком с их свойствами или методами обращения, необходимыми для обеспечения безопасности. Световой порошок и устройства для вспышки представляют исключительно высокий риск для детей, которые, как правило, не понимают опасности и могут быть менее владеют методами безопасного обращения. В результате дети, как правило, получают более серьезные травмы, чем взрослые.
Порошки-вспышки, особенно те, в которых используется хлорат , часто очень чувствительны к трению, теплу/пламени и статическому электричеству . Искра мощностью всего 0,1–10 миллиджоулей может вызвать срабатывание некоторых смесей. Некоторые составы, широко освещавшиеся в подпольной прессе, содержат как серу , так и хлорат калия . Эти смеси особенно чувствительны к ударам и трению, и во многих случаях их следует считать непредсказуемыми. Современная пиротехническая практика требует никогда не использовать серу в смеси, содержащей хлоратные соли.
Некоторые составы флэш-порошка (те, в которых в качестве топлива используются чешуйки алюминия размером в однозначные микрометры или мелкий порошок магния) могут самоограничиваться и взрываться в небольших количествах. Это делает обращение с огнетушителем опасным, поскольку оно может привести к серьезному повреждению слуха и травме ампутации, даже если вы сидите на открытом воздухе. Самоудержание происходит, когда масса сваи обеспечивает достаточную инерцию, позволяющую создать внутри нее высокое давление по мере реакции смеси. Это называется «инерционным удержанием», и его не следует путать с детонацией.
Порох любого состава не должен смешиваться в больших количествах пиротехниками-любителями. Новичкам следует начинать с количества менее грамма и воздерживаться от изготовления больших устройств. Флэш-порошок следует производить только на том месте, где он будет использоваться. Кроме того, смесь следует готовить непосредственно перед применением. При смешивании могут вступить в силу законы о транспортировке, хранении, использовании, различном хранении и незаконном использовании огнестрельного оружия (включая уголовные преступления), которые не применяются к несмешанным или предварительно собранным компонентам.