Pirotechnika
Pirotechnika – dział chemii i techniki zajmujący się konstrukcją urządzeń z wykorzystaniem materiałów, które po wzbudzeniu, samodzielnie lub w połączeniu z innymi, poprzez proces reakcji spalania, wywołują efekty optyczne, cieplne, akustyczne, zapalające lub dymne. Dzieje się to dzięki niedetonacyjnych samowystarczalnych reakcjach egzotermicznych. Jedną z ważnych cech substancji pirotechnicznych jest to, że nie polegają na tlenie ze źródeł zewnętrznych.
Środki i urządzenia najczęściej wykorzystywane są przy produkcji fajerwerków, ale też pirotechnicznych środków bezpieczeństwa, wzywania pomocy czy w samochodowych napinaczach pasów, poduszkach powietrznych i gaśnicach.
Pirotechnika jest wykorzystywana zarówno w celach cywilnych, jak i wojskowych.
Historycznie:
- nazwa pochodzi od połączenia słów pyro (gr. ogień) oraz technika;
- powstanie pirotechniki łączone jest powszechnie z wynalazkiem prochu czarnego – najstarszego materiału miotającego.
Współcześnie:
- pirotechnika znajduje zastosowanie jako nietrwały element dekoracji, a w wojskowości do oświetlania pola walki, sygnalizacji, maskowania oraz wzniecania ognia.
Składy materiałów pirotechnicznych
edytujW składzie materiałów pirotechnicznych musi znajdować się przynajmniej jeden utleniacz (utleniacz i akceptor elektronów) oraz również paliwo (donor elektronów i reduktor). Dodatkowo, w składzie materiałów pirotechnicznych często znajdują się inne elementy, takie jak dodatkowe utleniacze i paliwa, substancje wspomagające w procesie reakcji, flegmatyzatory, modyfikatory szybkości spalania, oraz składniki nadające określone efekty.
| Składnik: | Przykłady substancji: | Zawartość substancji w masie (%) |
|---|---|---|
| Paliwo | Magnez, tytan, cyrkon, cynk, bor, aluminium, antymon, węgiel drzewny, krzem, fosfor, siarka, polimery węglowodorowe, węglowodany | 5-60 |
| Utleniacz | Azotany, chlorany, nadchlorany, dinitramidy, nadtlenki, siarczany, chlor i związki fluoru | 40-75 |
| Środki barwiące | Związki sodu, metali ziem alkalicznych (Ca, Sr, Ba), Mo, Cu, Sm, Yb, Eu, Tm | 0-15 |
| Źródło halogenowe | PVC, chlorowana parafina, heksachloroetan | 0-15 |
| Modyfikator szybkości spalania | CuO, Fe2O3, sadza, grafit | 0-5 |
| Wzmacniacz powierzchni spalania | Grafit ekspandowany, związki pęczniejące | 0-5 |
| Źródło aerozolu | Czerwony fosfor, chlorek amonu, chloroacetofenon (CN) | 0-65 |
| Spoiwo | Guma arabska, poliakrylany, polioctan winylu | 0-15 |
| Przewodnictwo cieplna | Włókna węglowe, proszek miedzi, nanodiamenty | 0-5 |
| Wspomaganie tarcia oraz środek flegmatyzujący | Proszek szklany, węglik krzemu, siarczek antymonu Stearynian cynku, PTFE, azotek boru | 0-5 |
Bilans tlenowy materiałów pirotechnicznych
edytujMateriały pirotechniczne nie potrzebują tlenu atmosferycznego do spalania, ale otoczenie, takie jak atmosfera na dużych i małych wysokościach, woda morska, próżnia w otwartej przestrzeni, zawsze wpływa na proces spalania. Ten wpływ ma istotne znaczenie dla szybkości, stopnia uwalniania energii oraz jakości i zakresu pożądanego efektu. Bilans tlenowy w kompozycjach pirotechnicznych może znacząco się różnić i można go podzielić na negatywny, neutralny lub pozytywny[2].
| Bilans Tlenowy | Przykłady |
|---|---|
| Negatywny | Dymy maskujące oparte na czerwonym fosforze, kolorowe dymy |
| Neutralny | Generatory gazu, paliwa rakietowe, ładunki donośne, kompozycje gwizdające, czarny proch, zasłony dymne maskujące węglowodorowe, termit |
| Pozytywny | Generatory tlenu, stroboskopy |
Wymogi materiałów pirotechnicznych
edytujPirotechnika musi spełniać określone kryteria, aby można było je wytwarzać, testować i stosować:
- Zarówno składniki, jak i produkty reakcji, muszą być bezpieczne pod względem higieny pracy i nie szkodzić środowisku.
- Składniki preparatów pirotechnicznych muszą być ze sobą zgodne - kompatybilne
- Składniki powinny być łatwo dostępne na rynku w odpowiednich ilościach i jakości
- Preparaty pirotechniczne powinny być możliwe do wytworzenia przy minimalnej złożoności technicznej, aby obniżyć koszty produkcji oraz zapobiec wadom wynikającym z niewłaściwej obsługi.
- Preparaty pirotechniczne muszą gwarantować bezpieczeństwo w trakcie produkcji, przechowywania i użytkowania.
- Preparaty pirotechniczne powinny utrzymać swoją stabilność podczas przechowywania, szczególnie w różnych strefach klimatycznych oraz różnych warunkach atmosferycznych.
- Preparaty pirotechniczne nie mogą utracić swojej przydatności do użytku w wyniku przechowywania w różnych warunkach, niepodlegającej zmianom w ich właściwościach fizycznych i chemicznych.[2]
Zobacz też
edytuj
Przypisy
edytuj- ↑ a b Ernst-Christian Koch, High explosives, propellants, pyrotechnics, Berlin Boston: De Gruyter, 2021, ISBN 978-3-11-066052-4 (ang.).
- ↑ a b Pirotechnika – Czym tak właściwie jest?. hurtownia-fajerwerki.pl. [dostęp 2023-12-04]. (pol.).