烟火气体发生剂是以氧化剂和可燃剂(还原剂)为主要组分的烟火药。氧化剂提供燃烧时所需要的氧；可燃剂在烟火药燃烧时产生所需的热量，维持反应的进行，同时也是主要的产气物质。此外，还加入一些附加成分，如燃速调节剂、稳定剂、黏合剂等。黏合剂一般是必不可少的，它可提高药剂的成型性和药柱的强度。氧化剂和可燃剂是组成气体发生剂的基础。
气体发生剂一般应满足如下要求[17]:
(1)原材料(包括氧化剂、可燃剂和黏合剂等)无毒；燃烧反应后主要生成对人体无毒的N2、H2 O、CO2等气体。
(2)不使用敏感药剂成分配制气体发生剂，在使用的温度范围内具有稳定的燃烧特性，各组分之间相容性良好，易于加工成型。
(3)由于气体发生剂使用的环境变化较大，因此要求气体发生剂在温度变化、冲击、振动、颠簸时作用可靠。
(4)要求单位质量的气体发生剂能够产生大量的气体，且燃烧产生的残渣少。
(5)良好的长期储存性能，在较长的时间内气体发生剂的性能不能发生变化。
(6)原材料便宜，制造成本低。
1.氧化剂的选择
氧化剂和可燃剂是组成烟火药的基础，当然，可燃剂也可借助空气中的氧燃烧，但往往燃烧过慢，达不到所需要的烟火效应。因此，烟火药一般都含氧化剂。氧化剂可以是含氧氧化剂，也可以是无氧氧化剂。一般电负性大的元素都可以作为氧化剂，如一些卤素化合物。本书所涉及的大多是含氧氧化剂。烟火气体发生剂在燃烧时的氧化作用是借助其本身所含的氧来氧化可燃剂的，即自供氧系统。它可以在隔绝空气的条件下燃烧，把反应进行到底。氧化剂的选择除应满足对烟火药成分的一般要求外，还应根据以下原则:
(1)氧化剂应为固体，其熔点不低于60℃，并在±60℃范围内保持稳定。
(2)应含大量的有效氧(大于30%)，且燃烧时易释放。
(3)吸湿性小，受水作用不分解。
(4)制成的烟火药机械感度和摩擦感度低，安全可靠。
其中，最重要的原则是化学相容性和有效含氧量，只有化学相容性好，才能保证烟火药的安全可靠；有效含氧量高，可以减少氧化剂的使用量，提高单位药量的产气量。如果氧化剂反应后能够进一步提供较高比例的气体生成物则更佳。此外，火焰感度、反应速度等因素也是必须考虑的问题。
烟火药中采用的氧化剂种类非常多，常用的有如下几类。
1)含氧盐类
氯酸盐:KClO3，Ba(ClO3)2，H2 O；
高氯酸盐:KClO4，NH4 CIO4，Ba(ClO4)2；
硝酸盐:Ba(NO3)2，Sr(NO3)2，KNO3，NaNO3，Pb(NO3)2，NH4 NO3；
硫酸盐:BaSO4，SrSO4，Na2 SO4，Ca2 SO4；
铬酸盐:K2 CrO4，BaCrO4，PbCrO4；
过氧化物:BaO2，SrO2，PbO2。
2)氧化物
铁:Fe3 O4，Fe2 O3；
锰:MnO2；
铜:CuO；
铅:Pb3 O4。
除上述几类外，还有多硝基化合物，如三硝基甲苯、黑索今等，在特殊需要时用到。
2.可燃剂的选择
除要符合烟火药成分的共同要求外，烟火药中的可燃剂还应符合下列基本要求:
(1)具有足够的热效应，以保证烟火药能达到最佳的特种效应。
(2)具有极易被氧化剂或空气中的氧氧化的性能，且燃烧时需氧量最少。
(3)燃烧时产生的氧化生成物，要能保证达到最佳的特种效应。
(4)在±60℃范围内具有足够的化学和物理安定性，当受弱酸或弱碱溶液作用时尽可能仍保持稳定。
制造烟火药用的可燃剂主要有以下几类。
1)无机可燃剂金属
镁、铝、锌、镁铝合金、镁硅合金、硅铝合金、硅铁合金、锆、钛、铁等；(www.xing528.com)
非金属:磷、硫、碳等；
硅化物:硅化钙等。
2)有机可燃剂
其他:聚乙醛等。
3)有机金属可燃物
三乙基铝、硬脂酸镁等。
4)氢化物可燃剂
氢化锂(LiH)、氢化铍(BeH2)、氢化锆(ZrH2)等。
需要指出，磷有四种同素异形体，即黄磷(亦称白磷)、赤磷、黑磷和紫磷。其中黄磷不能与任何氧化剂混合；赤磷不能同氯酸盐混合，否则将自燃，同其他氧化剂混合(如硝酸盐)时，对冲击摩擦的敏感度也过高。
3.黏合剂的选择
对黏合机理论述中最早提出的是机械结合理论。即液体状的黏合剂流入并填充被黏物表面，一旦固化，黏合剂与被黏物便通过互相咬合而连接。目前，较为普遍的吸附理论认为:黏合作用是黏合剂与被黏物分子在界面层上相互吸附而产生的。这种吸附力是分子之间的次价力及原子之间的主价力，即物理作用与化学作用的共同结果，黏合作用力与构成一切物质的作用力是相同的。上述理论能比较完善地解释烟火药中黏合剂的作用。此外，阐述黏合机理的理论还有化学结合理论、相互扩散理论、静电吸引理论等。如果能使黏合剂与被黏物分子的原子间距离尽可能接近，则越能得到良好的黏结力。尤其是使黏合剂与被黏物之间形成化学键的结合，即由化学力构成的化学吸附，这当然是最理想的状态。
黏结过程中黏结表面的内应力对黏结强度有很大影响。它是由下述原因产生的:黏合剂的相变化，温度、组成、时间等的变化引起黏合剂层和被黏物尺寸的变化而形成的内应力。而内应力的大小又与下述因素有关:黏合剂与被黏物的延伸率、塑性流动、热膨胀系数，黏合剂层的厚度及表面状态等。
使用黏合剂的目的在于使烟火药制品具有足够的机械强度，减缓药剂的燃烧速度，降低药剂的机械感度，并起到改善烟火药安定性的作用。选择用于烟火药的黏合剂，一般应根据以下原则:
(1)黏合力强，抗腐蚀性能好；
(2)含氧量多，有较高的燃烧热；
(3)燃烧时不影响烟火制品的特种效应；
(4)吸湿性小，能溶于通用的酒精、汽油等溶剂；
(5)相容性好，制成的烟火制品具有良好的长储安定性。
烟火制品生产中常用的黏合剂分为以下几种:
(1)天然树脂:虫胶、松香、松脂酸盐等；
(3)油类:干性油、蓖麻油等；
(4)脂类:硬脂、蜂蜡等；
(6)胶类:糊精、阿拉伯胶；
(7)其他:乙基纤维素等。
以上黏合剂均为有机物，无机黏合剂除硫磺在某些条件下尚在使用外，其他无机黏合剂在烟火药制造中已基本被淘汰。
目前，黏合剂已发展成一门独立的学科，随着高分子化合物的迅速发展，黏合剂的品种也日益增多，应用极为广泛，新型高能黏合剂已出现，但烟火制品中新型黏合剂的应用尚不多。
4.其他成分的选择
如前所述，烟火药的主要成分是氧化剂、可燃剂和黏合剂。为了增加烟火制品的各种性能还可以添加其他成分，这就是烟火药剂的附添加物。这些附加成分有使火焰着色的物质，有烟幕剂和有色发烟剂中的成烟物质，以及特种工艺用途的物质等。根据烟火制品的不同用途，不同配方应选用不同的、适宜的附加成分，有时一种附加成分可以起到多种作用。表3-1归纳了烟火药各组分的不同作用。
表3-1 烟火药的组分及其作用
续表
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