发泡剂组合物和使用该组合物的气体发生器制造技术

本发明专利技术提供发泡剂组合物，该组合物含有含氮有机化合物、氧化剂和添加剂，发泡剂燃烧生成的每摩尔气体的放热量为至多１２５ＫＪ。本发明专利技术也提供使用上述本发明专利技术发泡剂组合物的气体发生器。本发明专利技术通过抑制在具有可用于气体发生器的最佳燃烧速度的发泡剂组合物中由发泡剂燃烧产生的每摩尔气体的放热量，实现了气体发生器的小型、轻量化。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发泡剂组合物，特别是涉及适用于小型、轻量的气体发生器的发泡剂组合物和使用该组合物的气体发生器。 美国专利5783773公开了作为氧化剂的相稳定化硝酸铵、作为燃料成分的三氨基硝酸胍(以下省略为TAGN)、以及TAGN/硝酸胍的组合。美国专利5780768公开了燃料成分中用硝酸胍/硝基胍、氧化剂中用高氯酸盐作为主剂的组合物。这些组合物本来都是通过将反应性低的氧化剂与燃料，如TAGN、高氯酸盐等反应性高的成分混合来获得最佳燃烧速度的，但是另一方面由于组合物的放热量也上升，不能说对于气体发生器是合适的发泡剂。 特开平2000-86375中公开了作为燃料的、其分子中含有原子量比至少25％的氧原子的化合物与金属氧化物以及金属复氧化物的组合。虽然该组合物的燃烧温度可设计得较低，但是因为氧化剂中使用了金属氧化物，所以其相对于重量的生成气体摩尔数不能满足要求，如果要确保充胀气囊所需的生成气体摩尔数，则所用发泡剂的量将增加，结果由发泡剂燃烧产生的热量也增加。即，使用这些组合物的气体发生器需要大量的冷却材料，从而难以实现气体发生器的小型、轻量化。 本专利技术的目的在于提供能够实现气体发生器的小型、轻量化的发泡剂组合物和使用该组合物的气体发生器。 专利技术的公开本专利技术者们经过深入的研究，结果发现通过将发泡剂组合物燃烧产生的每摩尔气体的放热量设定在特定范围内就可解决上述课题，从而完成了本专利技术。 即，本专利技术的发泡剂组合物为含有含氮有机化合物、氧化剂和添加剂的发泡剂组合物，发泡剂燃烧产生的每摩尔气体的放热量至多125KJ。本专利技术的气体发生器是使用上述本专利技术发泡剂组合物的气体发生器。 由此，本专利技术通过抑制在具有可用于气体发生器的最佳燃烧速度的发泡剂组合物中由发泡剂燃烧产生的每摩尔气体的放热量，实现了气体发生器的小型、轻量化。 本专利技术的发泡剂组合物含有含氮有机化合物、氧化剂和添加剂，是发泡剂燃烧产生的每摩尔气体的放热量至多125KJ的发泡剂组合物。对于追求气体发生器的小型、轻量化而言，抑制发泡剂燃烧产生的每摩尔气体的放热量是极为重要的因素。对于使用每摩尔生成气体的放热量大的发泡剂的气体发生器，气体发生器内需要大量的冷却材料，难以实现气体发生器的小型、轻量化。因此，更优选每摩尔气体的放热量至多115KJ，更加优选至多105KJ。气囊随着发泡剂燃烧、气体发生器产生的生成气体的摩尔数和生成气体的温度而膨胀。因此，为了安全地保护乘坐人员，需要足够的生成气体摩尔数和低生成气体温度。 但如果生成气体的温度过低，则为了得到充胀气囊所需的气体量(体积)，就需要更多的气体摩尔数，即需要大量的发泡剂。如果这种情形过度，则可能难以达到本专利技术的目的即提供能够使气体发生器小型、轻量化的发泡剂组合物。为此，虽然优选根据所需的气体发生器的小型、轻量化程度来适当设定每摩尔气体放热量的下限值，但是优选每摩尔气体的放热量至少73KJ，至少95KJ是极为合适的。也就是说，就使所需发泡剂量和冷却材料的量最小，并且使气体发生器小型、轻量化而言，最好使每摩尔气体的放热量为95-105KJ。 优选每100g本专利技术的发泡剂组合物生成的气体摩尔数为至少2.70摩尔，优选至少2.80摩尔。当生成气体的摩尔数少于上述数量时，发泡剂的用量将增大，无法实现气体发生器的小型、轻量化。即使在每100g的生成气体摩尔数大的情况下，如果放热量高，则气体发生器内需要大量的冷却剂，或者即使在放热量低的情况下，如果每100g的生成气体摩尔数低，结果将增加所用发泡剂的量，无论哪种情况都很难实现气体发生器的小型、轻量化。 如果每100g发泡剂组合物的生成气体摩尔数多，则即使具有极高温度的放热量，也可以抑制每摩尔生成气体的放热量，但从填装发泡剂组合物的气体发生器内部件的耐热性角度出发，优选每g发泡剂组合物的放热量至多4500J，更优选至多4000J，更加优选至多3300J。 对于生成气体的温度，从气囊的损伤、乘坐人员的烧伤角度出发，需要尽量降低温度。 这样，本专利技术中，将上述“每摩尔生成气体的放热量”、“每g发泡剂组合物的放热量”、“每100g发泡剂组合物的生成气体摩尔数”这些特征相应于所制造气体发生器的性能、其配置环境等进行组合，使其达到最佳状态。 另外，上述“每摩尔生成气体的放热量”、“每g发泡剂组合物的放热量”、“每100g发泡剂组合物的生成气体摩尔数”可以通过常规方法进行测定，但在发泡剂组合物的氧平衡为0的情况(即发生完全燃烧的情况)下，可以根据理论计算求出这些值。以发泡剂组合物成分中的碳原子成为CO2、氮原子成为N2进行计算。当生成H2O时，由于通常以气体(水蒸气)形式供给气囊，因而将其作为气体进行计算。 本专利技术中所用含氮有机化合物可以采用通常可用作气囊用发泡剂中的燃料的含氮有机化合物，例如四唑类、胍衍生物等，其在发泡剂组合物中的含量随氧化剂、添加剂的种类、氧平衡等不同而不同，优选为30％重量至70％重量(包括30％和70％)，更优选35％重量至60％重量(包括35％和60％)。为了将发泡剂组合物燃烧产生的每摩尔气体的放热量调整到至多125KJ(优选至多115KJ)，将生成气体的摩尔数调整至每100g至少2.70摩尔，优选使用选自碳酸胍、硝酸胍、硝酸氨基胍及它们的1混合物中的一种作为含氮有机化合物。特别是硝酸胍成本较低，具有高于200℃的高熔点，热稳定性极好，而且从耐环境性的角度等出发，是优选的发泡剂。进而，这些化合物分子中含有氧原子，所需的氧化剂量较少即可完全燃烧，因而可望获得较高的生成摩尔数。此外，具有高的负标准生成焓-Δf，其结果可以减少发泡剂组合物燃烧释放出的能量，降低气体混合物的燃烧温度。从而，可以说其是实现本专利技术意图即抑制每摩尔生成气体的放热量的优选燃料。 含氮有机化合物的50％粒径如果太大，则制成发泡剂成型体时的强度低，而如果粒径太小，则需要增加粉碎成本，因而优选其50％粒径为5μm至80μm(包括5和80)，更优选10μm至50μm(包括10和50)。本说明书中，50％粒径表示个数基准50％平均粒径。 本专利技术所用氧化剂可以采用通常可用作气囊用发泡剂中的氧化剂的氧化剂，其在本专利技术发泡剂组合物中的含量随含氮有机燃料、添加剂的种类、氧平衡等不同而不同，优选为30％重量至70％重量(包括30％和70％)，更优选35％重量至60％重量(包括35％和60％)。为了将发泡剂组合物燃烧产生的每摩尔气体的放热量调整至125KJ(优选至多115KJ)，将生成气体的摩尔数调整到至多每100g在至少2.70摩尔，优选使用选自相稳定化硝酸铵、高氯酸铵、碱性硝酸金属、碱金属的硝酸盐、高氯酸盐或氯酸盐、以及碱土金属的硝酸盐、高氯酸盐或氯酸盐中的一种或多种物质作为氧化剂。从性能调整的容易程度等角度出发，特别优选使用选自上述氧化剂中的2种或多种物质混合而成的混合氧化剂。 碱性硝酸金属的例子有碱性硝酸铜等，碱金属硝酸盐的例子有硝酸钠、硝酸钾、硝酸锶等，碱金属高氯酸盐的例子有高氯酸钠、高氯酸钾、高氯酸锶等，碱金属氯酸盐的例子有氯酸钠、氯酸钾、氯酸锶等，碱土金属硝酸盐的例子有硝酸镁、硝酸钙、硝酸钡等，碱土金属高氯酸盐的例子有高氯酸镁、高氯酸钙、高氯酸钡等，碱土金属氯酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
发泡剂组合物，该组合物含有含氮有机化合物、氧化剂和添加剂，发泡剂燃烧生成的每摩尔气体的放热量为至多１２５ＫＪ。

【技术特征摘要】
JP 2000-10-10 308685/2000;JP 2001-9-19 284371/20011.发泡剂组合物，该组合物含有含氮有机化合物、氧化剂和添加剂，发泡剂燃烧生成的每摩尔气体的放热量为至多125KJ。2.权利要求1的发泡剂组合物，其中每摩尔生成气体的放热量为至多115KJ。3.权利要求1的发泡剂组合物，其中每100g该发泡剂组合物燃烧生成的气体摩尔数为至少2.70摩尔。4.权利要求1的发泡剂组合物，其中每g该发泡剂组合物的放热量为至多4500J。5.权利要求1的组合物，其中所述含氮有机化合物为选自碳酸胍、硝酸胍、硝酸氨基胍及它们的混合物的一种。6.权利要求1的组合物，其中所述氧化剂为碱性硝酸铜与至少1种选自碱土金属硝酸盐和相稳定化硝酸铵的物质的混合氧化剂。7.权利要求1的发泡剂组合物，其中所述添加剂为硅烷化合物，其含量为0.1％重量至15％重量，包括0.1％重量和15％重量。8.权利要求1的发泡剂组合物，其中所述添加剂为成型用粘合剂，其含量为0.1％重量至15％重量，包括0.1％重量和15％重量。9.权利要求1的发泡剂组合物，该组合物包含40％重量至60％重量并包括40％重量和60％重量的硝酸胍、15％...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤英史，池田健治郎，久保大理，
申请(专利权)人：日本化药株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]