如何制作红外照明剂？

与可见光照明剂一样，红外照明剂也是由氧化剂、可燃剂和黏结剂等混合而成。红外照明剂组分选择的原则是可见光输出尽可能低，而红外辐射强度应足够高。

7.5.2.1　氧化剂

对于红外照明烟火药，要求它的氧化剂有低可见光输出、较强的氧化能力和较强的红外输出。从常用氧化剂的物理化学性质可以看出，硝酸盐、氯酸盐和高氯酸盐的熔点较低且分解放氧效率较高。氯酸盐会使药剂感度增高，不常用；在硝酸盐中，LiNO3易吸潮，点火性能不好，不宜采用；NaNO3可使可见光输出较强；Ba（NO3）2在燃烧中产生BaO，其光谱特性是较强的连续光谱，另外，还能产生Ba（OH）2，它的辐射也在可见光区；KNO3燃烧时产生K和K2，光谱在可见光区很弱。对于可见光输出，NaNO3>Ba（NO3）2>KNO3。另外，Rb原子和Cs原子产生的线状光谱也在红外区，也可用它们做氧化剂，所以氧化剂通常可选用KNO3、CsNO3等。试验证明，KNO3作氧化剂时仅产生很低的可见光输出，具有较好的隐身指数，但燃速过慢，需用助燃剂加速。CsNO3能展宽红外输出光谱，显著提高红外辐射强度，同时也能加快燃速。因此，可以同时采用CsNO3和KNO3作氧化剂。

7.5.2.2　可燃剂

对于红外照明烟火药的可燃剂，人们希望它在燃烧时能放出足够的能量，以激发辐射光，但要避免产生过多的凝聚相物质，以防可见光输出过高。常用可燃剂能同时满足这两项要求的几乎没有。

对于有机物可燃剂，经验证明，含氧量超过50%的有机物，在空气中燃烧时，其火焰几乎是无色的，并且含氧量越高的物质，其燃烧热越低。在常用的有机物可燃剂中，乌洛托品（C6H12N4）的燃烧热较高，从光谱性能来看，C6H12N4的燃烧产物是CO2和N2等，CO2分子的辐射在近红外区，可以用作可燃剂。对于非金属可燃剂来说，同样希望获得较高的燃烧热，硅的燃烧热（31.0 kJ·mol-1）相对较高，且熔点低（1 490℃）。从光谱性能来看，含有硅的物质Si和SiO都只在紫色光区有较强的谱线，因此，选用硅是较好的；硼的燃烧热也很高，同样也适合。对于金属可燃剂，烟火药中较多使用的是Mg、Al、Mg4Al3等，Mg的燃烧热稍低一些，但在同一温度下，Mg的蒸气压要比Al的高得多。烟火药燃烧时，常借空气中的氧燃烧，尽管Mg的燃烧热低，但能通过提高温度，使红外辐射的能量明显增加，为了避免Mg的加入使可见光输出过高，应适当降低Mg的含量。由于硼化钛、硼化锆等在1 700～2 000℃时在近红外区具有辐射峰值，因此也可选用B、Ti、Zr作红外照明剂的可燃剂。

7.5.2.3　黏结剂

只要是对红外照明性能不产生不利影响的烟火药用黏结剂，均可选用。一般选用短碳链的聚酯，它能减少燃烧过程中的烟炱生成。研究认为，一种聚酯树脂和环氧树脂组成的固化型黏结剂有较好的性能。它是用美国WITCO化学公司生产的Fromrez F17-80聚酯树脂与Cibageigy公司生产的ERL510环氧树脂混合，并用亚油酸铁作催化剂而制得的（简称为WITCO1780）。其在药剂中的最佳用量为4%。该黏结剂混合物组分为：Formrez F17-80 81%～83%，ERL510 15%～17%，亚油酸铁0～2%。最佳配比为：Formrez F17-80 82.5%，ERL510 16.5%，亚油酸铁1%。

7.5.2.4　助燃剂

为了加快红外照明剂的燃速，可以加入助燃剂。以少量的B、Mg等加入药剂中时，其燃速即可加快。由于Mg的加入会带来可见光输出增大，故一般不采用。试验研究发现，在药剂中加入2%～3%的硼时，燃速提高50%左右，而可见光仅略微增大；当在药剂中加入1%的氧化铁时，对药剂的燃速没有影响；当选用硼和氧化铁共同做助燃组分时，燃速明显加快，当药剂中加入2%的硼和1%的氧化铁时，药剂燃速增加了110%，红外辐射强度增加了150%，而可见光输出增加得很少。

根据以上组分选择原则，最早提出的红外照明剂配方是：

硝酸钾　70%

硅粉　10%

六次甲基四胺　16%

黏结剂　4%

该配方中的黏结剂为氟碳树脂，如亚乙烯氟和六氟代丙烯共聚物的氟碳树脂（商品名为VITONYA）。(www.xing528.com)

美国西奥克尔（Thiokol）公司提出的改进型红外照明剂配方为：

硝酸钾　50%～70%

硝酸铯　9%～20%

六次甲基四胺　14%～18%

硅粉　5%～10%

硼粉　1%～3%

氧化铁　0.5%～1.5%

黏结剂　4%～8%

该配方中的黏结剂为WITCO1780，该配方最佳配比为：硝酸钾58.75%，硝酸铯9.79%，六次甲基四胺15.67%，硅粉6.85%，硼粉1.96%，氧化铁0.98%，WITCO1780 6.00%。

思考题：

1.试分析照明剂和发光信号剂的辐射特性有何不同。

2.照明剂的火焰发光强度与哪些因素有关？火焰温度低于2 000℃的照明剂为何不宜使用？

3.试计算氧差为-20 g时，硝酸钠、镁粉和清油组成的照明剂配方。

4.试分析影响曳光剂的曳光性能因素有哪些，应采取什么措施提高其曳光性能？

5.试分析红外烟火剂产生红外辐射的机理。