有色发烟剂的配制目前主要是利用各种颜色的有机染料为成烟物，借氧化剂和可燃剂燃烧放出的热使染料升华而产生红、黄、绿、蓝、橙、紫等色彩。当含有氧化剂、可燃剂和有机染料的有色发烟剂燃烧时，其放出的热使染料升华为蒸气，并被气态的反应生成物扩散于大气中，在大气中染料蒸气冷凝即成有色烟。
虽然用分散法将无机颜料如铅丹、朱砂、群青蓝等喷撒到大气中去也能获得有色烟云，但由于消耗颜料多，加上分散的颗粒尺寸较大，易于沉降，烟云稳定性很差，一般很少采用。
直接利用药剂燃烧生成有色物质的化学反应方法不理想，因为其烟云的颜色和质量很少符合要求。
有色发烟剂配制的关键在于成分的选择和配方的设计。
（1）成分的选择。既然目前主要是采用有机染料升华的办法来获得各色烟云，那么染料的选择就至关重要，而氧化剂和可燃剂则能保证染料有效地升华。
1）氧化剂。由于染料在高温条件下会分解，这就要求有色发烟剂的氧化剂应是低温反应材料，它的分解温度要低，以保证低温下点火，燃烧能可靠传播。大量试验研究认为，氯酸钾是有色烟剂的最好氧化剂。由70%氯酸钾和30%糖组成的烟火剂的着火温度为220℃，反应热约为3.3 kJ/g。氯酸钾与硫或某些有机可燃剂混合后，点火温度低于250℃。也可以选用高氯酸钾作氧化剂，其效果不如氯酸钾。但是选择硝酸盐作有色发烟剂的氧化剂，在多数情况下烟的颜色和质量均不够好。
2）可燃剂。有色发烟剂的可燃剂不能选用金属粉，只能选用有机化合物中的碳水化合物。这是因为碳水化合物燃烧时能产生大量气体和放出较低的热量，保证了有机染料不分解，并使升华的染料能尽快离开燃烧反应区而排放到大气中冷凝成烟。一般选择乳糖、甜菜糖、淀粉、木屑等作有色发烟剂的可燃剂。
3）有机染料。随着染料工业的迅速发展，市售的染料种类很多，但适合作有色烟剂的染料必须具备下列条件：
①在400～500℃时能迅速升华；
②在升华时极少分解；
③染料的蒸气在空气中凝结时，生成鲜明的所需烟色，并在空气中有良好的稳定性。
有机染料必须能迅速升华，否则，在燃烧的高温中，若时间过长，则会分解。供选择的红烟剂染料有偶氮红、分散红、烟雾红等；黄烟剂染料有喹啉黄、1，4-二甲氨基偶氮苯、阴丹士林金黄、槐黄、碱性嫩黄等；蓝烟剂染料有1，4-二甲基氨基蒽醌、次甲基蓝、酞青蓝等；橙烟剂染料有碱性橙、α-甲苯-偶氮-β-萘酚等；绿烟剂染料有1，4-甲基氨基蒽醌等；紫烟剂染料有1，4-二氨基-2，3-二氢化蒽醌等。几种有色发烟剂用的染料结构式如图9.9所示。
选择染料时，必须注意其对人类健康的危害性。从染料分子结构式来看，很多是已知的有害化合物。不少学者正在研究染料的致癌性及其对健康的潜在危害性问题。这无疑对有色发烟剂研究具有重要意义。
图9.9 几种有色发烟剂用染料结构式
有色发烟剂中选用的染料还应具备好的挥发性和化学稳定性。挥发性高的染料加热时能迅速汽化而很少分解，通常选用低相对分子质量（小于400 g/mol）的染料。染料挥发性一般随相对分子质量增大而降低。离子化合物由于晶格中存在强的离子间引力，一般挥发性低。盐类染料不具备上述性能，因此不能选用带有—COO-（羧基离子）和—
（铵盐离子）官能团的染料。在有色发烟剂中，化学稳定性好的染料是不应带有富氧官能团的，如—NO2、—SO3H等。因为这些基团在发烟剂反应温度下易放出氧气，从而导致染料分子氧化分解。使用含—NH2和—NHR（氨基）官能团材料时，必须注意在富氧时可能发生氧化偶合反应。
（2）配方的设计。
通常将有色发烟剂的配方设计为：(www.xing528.com)
为了降低药剂的机械感度，也由于造粒需要，常在配方中加入酚醛树脂一类黏结剂。但不能加松香和油类，因为这些有机物含氧少，会在燃烧时产生火焰。为了调整发烟剂反应温度和中和药剂中可能产生的酸，同时也为了进一步降低药物敏感度，在配方中还添加碳酸氢钠或碳酸镁等。
氧化剂与可燃剂的比例直接影响产气量和热量。氯酸钾与硫黄混合的有色发烟剂，二者合适的化学计量比是2.55∶1。氯酸钾与硫黄反应放热量不高，当以化学计量方式配制该药剂时，所产生的热量能使染料很好地挥发。
氯酸钾与碳水化合物（如乳糖）反应，按照氧化剂与可燃剂的比例不同，可生成一氧化碳、二氧化碳等，平衡方程式如下（乳糖以水合物出现，即一个水分子与一个乳糖分子结晶）。
生成CO2时：
反应热为4.43 kJ/g。
生成CO时：
反应热为2.63 kJ/g。
调整氯酸钾与糖的比例可以控制放热量。应避免过多地使用氧化剂，因为氧化剂过量会促使染料分子氧化。染料用量也要适当，染料过多时，会起缓燃作用。
军用和民用有色发烟剂配方分别见表9.10和表9.11。
表9.10 军用有色发烟剂配方
表9.11 民用有色发烟剂配方%
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