一种含有单质的产气组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含有单质的产气组合物制得的该组合物为产气温度为７２０℃～９１０℃，残渣量为１５％以下，该组合物中选用一种金属单质物质或非金属单质物质与胍类衍生物、硝酸盐混合，去除目前常用的作为粘结剂、助燃剂作用的高岭土、酸性白土，硅化物、金属氧化物。以减少产气组合物燃烧后的残渣量及降低产气温度和高的燃烧速度和燃烧效率。在生产工艺上适宜采用了双螺杆连续挤压进行捏合挤出，也可采用棍压成片挤出的生产工艺，本发明专利技术的产气组合物可用于汽车、飞机中以保护乘客的安全气囊气体发生器，也可以用于其他类型的气体发生器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气囊产气组合物及其制备，特别是，制得所该产气组合物通过燃烧产生气体成分使气囊膨胀展开，是一种新的产气组合物，该组合物可以广泛使用在用于人体保护的如汽车、飞机安全气囊系统中。
技术介绍
目前汽车配置安全气囊系统已经成为标准配置，在汽车高速运行而产生碰撞时，汽车安全气囊系统内气囊袋在产气组合物的作用下快速充气，膨胀展开，防止由于惯性造成车内乘坐人受到伤害。因此，对于气囊产气剂要求的作用时间要短，通常为40ms至50ms，且在该时间范围的产气量要大，产生的烟雾要少，产气的温度要低，燃烧速度、燃烧压力要合适，火焰感度适中，机械感度、摩擦感度要小等等。 目前汽车气囊系统使用的产气组合物均为非叠氮类产气组合物，由于叠氮类化合物本身的毒性以及在气体燃烧过程中会生成一种有毒的副产物，使该类含有叠氮类产气组合物不能作为汽车安全气囊使用的产气剂，因此，气囊系统使用含有叠氮类产气组合物是公认淘汰的一类产气组合物。 目前使用的非叠氮类气体产气组合物有多种，如美国专利(专利号US4,909,549)公开了一种含氢四唑或三唑化合物和含有氧化剂的产气组合物，美国专利(专利号US 4,369,079)公开了一种包括含氢的双四唑金属盐和含氧的氧化剂在内的组合物，美国专利(专利号US 646836913)公开了一种含有胍类衍生物、相稳定硝酸铵、硅化合物的产气组合物。中国专利(申请号2003801023928.2)公开了含有硝基胍、硝酸锶、高岭土的一类产气组合物，中国专利(申请号200410049386)公开了一种含有硝酸胍、硝酸锶的一种产气组合物，日本专利(专利号JP-A-4-265292)公开了一种由四唑及三唑衍生物与一种氧化剂及造渣剂。 以上专利涉及到的产气组合物无论是使用唑类化合物，还是使用胍类衍生物，在燃烧过程中要释放出大量的热。对于燃烧热值大的产气剂，在设计气体发生器时就要求有任选的散热部件，不能做到气体发生器的小型化。 目前大部分产气组合物由产气剂、氧化剂、助燃剂、造渣剂、粘合剂组成，即除了主要的产气剂外，增加了一些添加剂，如作为起爆抑制剂的硅化物，助燃剂的氧化物，造渣剂的高岭土、酸性白土等。这些添加剂可以优化产气组合物的某些性能，但这些添加剂的加入会导致产气组合物的产气温度增加和残渣量的增加，或导致产气组合物的燃烧速度变慢，燃烧效率变低。 因此，寻找一种产气温度更低、燃烧效率更好、燃烧速度更快、残渣量更少的产气组合物，成为业内人士的关注热点。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本专利技术的目的在于，提供一种用于气囊系统的含有单质的产气组合物及其制备方法，制得的该组合物能够提高燃烧效率和降低产气温度，使其达到产气温度最低化，性能最优化，并使产气组合物的残渣量减少到最少。 上述目的可以通过以下技术方案得以实现1.一种含有单质的产气组合物，其特征在于制得的该组合物制得的该组合物为产气温度为720℃～910℃，残渣量为15％以下，它由下列组分及其重量百分比混合组成(a)作为产气组分的胍类衍生物，其粒度为5μm～15μm之间，含量为23％～38％；所述的胍类衍生物选自硝酸胍、硝基胍、硝酸三氨基胍、氰基胍、碳酸胍、氨基硝酸胍、二氨基硝酸胍、三氨基硝酸胍或硝酸硝铵胍及其同类物质的一种或多种化合物；(b)作为氧化剂使用的硝酸盐，其粒度为5μm～35μm，含量为41％～58％；所述的硝酸盐选自硝酸钾、硝酸铵、硝酸锶、硝酸钠及同类化合物的一种或多种化合物；(c)作为助燃剂、造渣剂、渣化剂使用的非金属单质或金属单质，其比表面积为17500cm2/g～23500cm2/g，换算成粒度直径1.0μm～4μm之间，含量为2％～25％；所述的非金属单质或金属单质选自硅、铝、镁、铜、硼其中的一种；(d)粘合剂，其含量为2％～15％；所述的粘合剂选自羧甲基纤维素钠、醋酸纤维素、乙酸丁酸纤维、甲基纤维素、羟乙基纤维素其中的一种。 上述含有单质的产气组合物的制备方法，其特征在于，包括下列步骤选择胍类衍生物选择硝酸胍8％～13％，硝基胍15％～25％，其粒度在5μm～15μm之间，硝酸盐选用硝酸钾、硝酸锶、硝酸钠，要求粒度在5μm～35μm；所选用的单质要求比表面积为17500cm2/g～23500cm2/g，换算成粒度直径1.0μm～4μm之间；粘合剂选择羧甲基纤维素钠，含量为4％～10％；取硝酸铵、硝酸钾、硝酸胍溶于适量的水，通过高速剪切机剪切的方法使硝酸钾、硝酸铵、硝酸胍形成悬浊液，该悬浊液粒度范围在5μm～15μm之间；将上述得到的悬浊液与硝基胍、硝酸锶、羧甲基纤维素钠、进行湿混得到均匀的产气组合物，在水分15％左右时采用柱塞式挤压，挤出的压力为8Mpa，烘干、切粒、干燥得到长为5mm，直径为3mm的粒子，即为产气温度为720℃～910℃，残渣量为15％以下的产气组合物。 本专利技术采用了硝酸盐作为氧化剂(其中有部分也作为产气组分)、胍类衍生物作为产气剂、金属或非金属单质作为助燃剂、造渣剂等作为配方的原材料，使产气组合物产气的温度低，高的燃烧速度和燃烧效率、残渣少的产气组合物。在生产工艺上适宜采用了双螺杆连续挤压进行捏合挤出，也可采用棍压成片挤出的生产工艺，本专利技术的产气组合物可用于汽车、飞机中以保护乘客的安全气囊气体发生器，也可以用于其他类型的气体发生器。 附图说明 图1是本专利技术的含有单质的产气组合物测定燃烧时间P-T曲线测试结果。 以下结合专利技术人给出的实施例及对照例对本专利技术作更具体的详细说明，然而本专利技术并非局限于或受限于这些实施例。 具体实施方式 本专利技术的含有单质的产气组合物，制得的该组合物中选用一种金属单质物质或非金属单质物质与胍类衍生物、硝酸盐混合，去除目前常用的作为粘结剂、助燃剂作用的高岭土、酸性白土，硅化物、金属氧化物。以减少产气组合物燃烧后的残渣量及降低产气温度。 用于气囊的产气组合物中通过组分(c)即“金属单质或非金属单质”，该组分(c)的加入改善了产气组合物的燃烧效率，提高了产气组合物的燃烧速率，根据氧平衡及各原材料的性质，通过优化组合降低了组分(a)胍类衍生物、(b)硝酸盐的用量。 本专利技术中组分(c)为非金属单质或金属单质可以选自下列的一种单质，硅、铝、镁、铜、硼等。 组分(c)作为造渣剂、渣化剂使用，它的加入可代替常规的含有硅化合物、高岭土、酸性白土、金属氧化物。该产气组合物的残渣量更少，性能更安全。与常规的含有硅化合物、高岭土、酸性白土，金属氧化物产气组合物相比所用的硝酸胍、硝基胍的量更少，并且使该产气组合物可以在低温、低温低压条件下的完全燃烧。 硅可以提出来作为特殊的氧化剂优选用于本专利技术，硅燃烧残余成分为二氧化硅，其熔点在2000℃以上、甚至在气体发生器操作状态下也几乎是固态。 考虑在生产过程中混合均匀性以及产气组合物的性能要求所选的单质的粒度要求比表面积。比表面积越大产气组合物的燃烧性能越好，考虑到成本因素比表面积越大的物质导致成本过高。因此要求硅的比表面积在17500cm2/g～23500cm2/g，硅的用量特别优选5％～15％。 本专利技术的胍类衍生物即组分(a)在组合物中作为产气组分，这些化合物为有机类化合物产气量大，可以稳定燃烧，同时没有残渣。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有单质的产气组合物，其特征在于制得的该组合物为产气温度为７２０℃～９１０℃，残渣量为１５％以下，它由下列组分及其重量百分比混合组成：（ａ）作为产气组分的胍类衍生物，其粒度为５μｍ～１５μｍ之间，含量为２３％～３８％；所述的胍类 衍生物选自硝酸胍、硝基胍、硝酸三氨基胍、氰基胍、碳酸胍、氨基硝酸胍、二氨基硝酸胍、三氨基硝酸胍或硝酸硝铵胍及其同类物质的一种或多种化合物；（ｂ）作为氧化剂使用的硝酸盐，其粒度为５μｍ～３５μｍ，含量为４１％～５８％；所述的硝酸盐选自 硝酸钾、硝酸铵、硝酸锶、硝酸钠及同类化合物的一种或多种化合物；（ｃ）作为助燃剂、造渣剂、渣化剂使用的非金属单质或金属单质，其比表面积为１７５００ｃｍ↑［２］／ｇ～２３５００ｃｍ↑［２］／ｇ，换算成粒度直径１．０μｍ～４μｍ之间，含量 为２％～２５％；所述的非金属单质或金属单质选自硅、铝、镁、铜、硼其中的一种；（ｄ）粘合剂，其含量为２％～１５％；所述的粘合剂选自羧甲基纤维素钠、醋酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素其中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种含有单质的产气组合物，其特征在于制得的该组合物为产气温度为720℃～910℃，残渣量为15％以下，它由下列组分及其重量百分比混合组成(a)作为产气组分的胍类衍生物，其粒度为5μm～15μm之间，含量为23％～38％；所述的胍类衍生物选自硝酸胍、硝基胍、硝酸三氨基胍、氰基胍、碳酸胍、氨基硝酸胍、二氨基硝酸胍、三氨基硝酸胍或硝酸硝铵胍及其同类物质的一种或多种化合物；(b)作为氧化剂使用的硝酸盐，其粒度为5μm～35μm，含量为41％～58％；所述的硝酸盐选自硝酸钾、硝酸铵、硝酸锶、硝酸钠及同类化合物的一种或多种化合物；(c)作为助燃剂、造渣剂、渣化剂使用的非金属单质或金属单质，其比表面积为17500cm2/g～23500cm2/g，换算成粒度直径1.0μm～4μm之间，含量为2％～25％；所述的非金属单质或金属单质选自硅、铝、镁、铜、硼其中的一种；(d)粘合剂，其含量为2％～15％；所述的粘合剂选自羧甲基纤维素钠、醋酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素其中的一种。2.如权利要求1所述的含有单质的产气组合物，其特征在于，所述的胍类衍生物选自硝酸胍、硝基胍两种组合，其中硝酸胍含量为8％～15％，硝基胍含量为15％～23％。3.如权利要求1所述的含有单质的产气组合物，其特征在于，所述的非金属单质选择硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：余刚，张致魁，冯军民，姚发贵，陈保伟，李惠林，杨正才，李根牢，孙升利，
申请(专利权)人：西安北方庆华机电集团有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]