一种气体发生器制造技术

本发明专利技术涉及一种气体发生器，该气体发生器采用的点火药剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：硝酸锶40％～60％；5‑氨基四唑5‑AT25％～40％；硝酸钾1％～20％；云母粉1％～20％；三氧化二铝0.5％～10％；石墨0.1％～10％；氮化硼0.1％～10％；该点火药剂组合物使得药片压片过程中不粘模，压片后药片能够很好的保持原有的光泽和形态，改善了点火药在低温‑40℃存在点火延迟或波动大的现象，保证了点火药在‑40℃～+90℃温度下工作时波及的范围更广，并且在点燃气体发生剂时点火更均匀，一致性更好，显著提升了点火性能；此外本发明专利技术气体发生器采用的气体发生剂组合物，使药片燃烧后能够很好的保持燃烧前的形态，避免燃烧后药片熔融飞溅烧伤气袋，并且显著提高了组合物的低温点火性能同时提高燃烧速度。

【技术实现步骤摘要】
一种气体发生器
本专利技术涉及一种气体发生器，尤其涉及一种汽车安全气囊用气体发生器，属于汽车安全气囊

技术介绍
众所周知，随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度越来越快，使得车辆的交通事故发生更为频繁，所以作为汽车被动安全重要组成部分的安全气囊系统显得尤为重要。安全气囊由气体发生器和气袋组成。安全气囊系统中一个非常重要的部件是气体发生器，它的作用是在短时间内以足够快的速度产生足够体积的气体来供给气囊。汽车安全气囊是安装在汽车正副驾驶或者座椅内部以及汽车内饰内部的用于保护驾驶员和乘员关键部位免受以及减轻撞击带来的伤害的一个或多个充气装置。汽车安全气囊点火药剂是作为一种点火剂装入气体发生器中，汽车安全气囊气体发生剂是作为一种产气药剂装入气体发生器中，需要的时候由点火剂点火引发气体发生剂，产生大量的气体。一般碰撞超出预设强度时，气体发生器被激活触发，开始燃烧内部的气体发生剂产生气体，向气袋充气，在内饰和人体之间形成一个缓冲气垫，保护人体免受伤害。烟火式气体发生器主要由点火系统、燃烧系统、过滤系统和支撑构件所组成，其主要优点是结构简单，充气迅速(30ms～50ms)，安全性好(平时处于常压状态)，贮存时间长(大于15年)等。这种气体发生器中点火系统的设计是关键技术，点火系统输出能量不足，易使产气剂无法正常快速燃烧，从而无法使气囊正常打开保护乘员；相反则使10ms压力过大，气袋直接打飞。因此，优化烟火式气体发生器的点火性能是非常必要的，既能有效保护交通事故中乘员的生命安全，又能减少因发生器点火异常给汽车生产商带来的巨额损失。烟火式气体发生器点火过程为从发生器启动到进入稳定工作之前的一段历程，一般分为三部分：a)电爆管发火阶段：接到汽车碰撞时所输出的点火指令，桥丝发热，点燃热敏火药，点燃加强药；b)发火阶段产生的火焰点燃点火药：点火药燃烧后产生高温高压气体，其中含有一定数量的炽热粒子，压力约为几个到几十个大气压；c)点火药燃气与产气剂表面接触：提高产气剂表面温度，首先从加热到发火温度的地方开始点火，直至产气剂正常燃烧，点火过程即完成。点火药目前按照类型有黑火药类型、5AT和硝酸锶类型、B/KNO3类型。由于点火药需要将产气药点燃，所以点火药的燃温、能量、残渣粒子有一定的要求，这样才能保证一定的点火可靠性。黑火药是传统的点火药，具有价格便宜的特点，但是其能量太低，而且燃烧产物以气体为主，残渣较少，其适合对于点火延迟时间没有要求的应用场景，对于气体发生器一般要求延迟时间小于10ms，所以气体发生器中很少使用黑火药作为点火药；5AT和硝酸锶类型点火药虽然能量有所提高，但是由于5AT和硝酸锶都是温度敏感物质，在低温-35℃下使用容易出现点火延迟问题，而且低温下发生器性能与高温、常温下性能相比有太大差异，使用此类点火药需要对安全气囊气体发生器进行特殊设计，通过结构的改善抵消低温下点火延迟问题；B/KNO3类型点火药具有能量高、燃温高、残渣粒子多等优点，目前是安全气囊气体发生器上广泛使用的点火药，但是其价格昂贵，同时配方中硝酸钾含量通常可以达到70％以上，燃烧后大量的钾氧化物排出气体发生器，容易导致气体成分中有害物质超标。此类配方摩擦撞击感度均非常高，容易爆发，在成型过程中安全性较差。同时由于硼的硬度高这一特性，导致成型非常困难，模具磨损严重，制造成本高。以上点火药在制造工艺中通常都是压制成型的小药片，有的还需打碎成粒状物，则含有铝粉的点火药配方比不含铝粉的感度明显高，使打粒工艺存在一定的安全风险，其铝粉的成本也高，另外在点火药燃烧后，铝的氧化物残渣较多，其配方的固含量也会增加。例如专利US6487974B1主要含有5AT26％，硝酸锶64％，铝粉7％，氮化硼1％，含7％的铝粉虽然对低温点火性能有帮助，但是其含量较多，加之铝粉的感度低，在工艺处理特别是在压片和打粒工艺过程中存在一定的风险，另外该专利不能起到很好的脱膜作用。所以目前对于安全气囊气体发生器，常用的几种点火药都有自身缺陷。气体发生剂前期主要是叠氮化钠类型的气体发生剂配方，此配方具有燃烧稳定、燃温低、易点火、内压低、产气率高、残渣少等很多优点。但是由于环保、对于人体健康安全方面的问题，现在很少用在汽车安全气囊方面。目前世界范围内主流的气体发生剂为硝酸胍和碱式硝酸铜类气体发生剂，硝酸胍作为主要燃料，碱式硝酸铜作为主要氧化剂。这类气体发生剂的燃温普遍较高，燃烧后碱式硝酸铜主要生成熔融的铜金属，这导致通常需要多层金属过滤网对其进行过滤和降温，将其留在发生器内部。一方面金属过滤网重量增加会导致成本增加和发生器重量增大；另外一方面，即使使用多层过滤网也不能过滤所有残渣，少部分残渣可以通过过滤网烫伤气袋，更严重的会烫伤人体。所以解决方式一般为：1.减少碱式硝酸铜的使用量，从而减少气体发生剂组合物燃烧后形成的熔融铜残渣；2.在组合物配方中加入形态保持剂。形态保持剂一般为高熔点物质，起到增大熔融残渣粘度和作为药片骨架维持自身形状的作用。钛酸锶是一种高熔点的金属化合物。之前在安全气囊气体发生剂领域也有使用，例如专利CN105801326A就是主要含有硝酸胍、碱式硝酸铜、钛酸盐的气体发生剂配方。但是该专利仅仅使用钛酸盐作为唯一的形态保持剂，对形态保持作用并不明显，不能起到很好的燃烧形态保持作用，尤其是对于碱式硝酸铜含量大于40％，硝酸胍含量大于40％的气体发生剂更不能起到很好的燃烧形态保持作用，并且该气体发生剂配方不容易被点燃。例如专利CN100376515C公开了一种产气组合物，包括硝酸胍、碱式硝酸铜、辅助氧化剂硝酸钠、氧化铜及氧化铁，以及点火改良剂(三氧化二铝、氯化铜、铬酸铜、铬酸钾)，采用点火改良剂使的产气组合物更易于点火，点火延迟期短，但是三氧化二铝一般用于残渣结团，对于点火改良作用不大；氯化铜为弱氧化剂点火改良作用不大；铬酸铜、铬酸钾都是含铜类的强氧化剂，能起到一定的点火改良作用，但是均会增加残渣含量，铬酸铜增加不溶残渣含量，铬酸钾增加可溶残渣含量，且含碱金属钾类的物质燃烧后会形成可溶性的气溶胶微粒，对残渣结团不利。再例如专利US5827996A公开了一种气囊用气体发生剂，包括燃料采用唑类或其金属盐，氧化剂，燃烧催化剂，控制燃烧剂和造渣剂，燃料采用唑类和金属盐，造渣剂是固化气体发生剂的燃烧残留物的添加剂，从而有利于气囊中的过滤器除去残留物，但是该专利适用于唑类作为燃料的配方，该类配方燃温比硝酸胍碱式硝酸铜类型配方高的多，即使加入造渣剂药片形态也不能很好保持。此外专利CN101952227B公开了一种制备气体发生剂的方法，添加了硝酸胍、碱式硝酸铜、辅助氧化剂(例如硝酸钾、硝酸锶和硝酸钠)、燃速调节剂(高氯酸钾)、熔渣促进剂(二氧化硅、氧化锌、氧化铵、氧化铝)、压片脱模助剂兼形态保持协同助剂B(石墨、二硫化钼、二硫化钨、氮化硼)，该专利所用制粒方式为喷雾制粒方式，喷雾制粒与湿法制粒相比能耗较高；另外，该专利所用熔渣促进剂主要来之金属氧化物，如二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化铈，金属氧化物作为熔渣促进剂可以起到一定的促进熔渣结团作用，但是对于药片形态保持作用并不明显；同时该专利使用了压片脱模助剂如：石墨、二硫化钼、二硫化钨、氮化硼，这些助剂仅仅起到压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体发生器，其特征在于：所述气体发生器采用的点火药剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：

【技术特征摘要】
1.一种气体发生器，其特征在于：所述气体发生器采用的点火药剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：2.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于：所述点火药剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：3.根据权利要求1或2所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生器采用的气体发生剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：4.根据权利要求1或2所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生器采用的气体发生剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：5.根据权利要求3所述的气体发生器，其特征在于：所述钛酸锶的质量百分比含量为5.5％～10％。6.根据权利要求3所述的气体发生器，其特征在于：所述硝酸锶的质量百分比含量为2％-10％；所述高氯酸铵的质量百分比含量为1％-3％；所述滑石粉的质量百分比含量为0.6％-2％。7.根据权利要求3所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生剂组合物的各组分含水量之和不大于各组分总质量的1％。8.根据权利要求3所述的气体发生器，其特征在于：所述碱式硝酸铜的粒径D90不大于5μm；所述滑石粉的粒径D90不大于10μm。9.根据权利要求3所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生剂组合物成型后为圆形片状结构或者圆环形片状结构，其中圆形片状结构的直径为3～15mm；圆环形片状结构的内径为1～3mm，外径为4～15mm。10.根据权利要求4所述的气体发生器，其特征在于：所述滑石粉的质量百分比含量为0.6％～5％。11.根据权利要求4所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生剂组合物的各组分含水量之和不大于各组分总质量的1％。12.根据权利要求4所述的气体发生器，其特征在于：所述碱式硝酸铜的粒径D90不大于5μm；所述滑石粉的粒径D90不大于10μm。13.根据权利要求4所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生剂组合物成型后为圆形片状结构或者圆环形片状结构，其中圆形片状结构的直径为3～15mm；圆环形片状结构的内径为1～3mm，外径为4～15mm。14.根据权利要求1或2所述的气体发生器，其特征在于：所述5-氨基四唑的粒径D90不大于30μm；所述氮化硼的粒径D90不大于3.0μm；所述硝酸钾的粒径D90不大于165μm。15.根据权利要求1或2所述的气体发生器，其特征在于：所述点火药剂组合物的各组分含水量之和不大于各组分总质量的1％。16.根据权利要求1或2所述的气体发生器，其特征在于：所述点火药剂组合物为圆形片状结构，所述圆形片状结构的直径为3～10mm；圆形片状结构的厚度为1～5mm；每个圆形片状结构的质量为0.01～3g。17.根据权利要求1或2所述的气体发生器，其特征在于：所述点火药剂组合物为粒状结构，粒径为12～20目。18.根据权利要求1～2，5～13之一所述的气体发生器，其特征在于：所述点火药剂组合物采用湿法制粒的方式制备。19.根据权利要求18所述的气体发生器，其特征在于：所述点火药剂组合物的具体制备方法包括如下步骤：(1)、将硝酸锶、5-氨基四唑、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝、石墨和氮化硼混合后得到第一物料；(2)、将第一物料加水进行湿法混合，得到第二物料，其中加水量为第一物料总质量的3％～15％；(3)、将第二物料通过10～40目的筛网得到第三物料；(4)、将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10～40目的筛网得到第四物料；(5)、将第四物料进行物料成型。20.根据权利要求19所述的气体发生器，其特征在于：所述步骤(1)中将硝酸锶、5-氨基四唑、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝、石墨和氮化硼在混合设备中进行混合得到第一物料，混合时间为≤20min；所述混合设备为螺带混合机。21.根据权利要求19所述的气体发生器，其特征在于：所述步骤(2)中湿法混合的时间为2min～15min；湿法混合的设备为捏合机或混合机。22.根据权利要求19所述的气体发生器，其特征在于：所述步骤(5)中将第四物料通过旋转压片机模压的方法进行物料成型。23.根据权利要求19所述的气体发生器，其特征在于：所述步骤(5)中物料成型得到圆形片状结...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗运强，任响宁，周雄，张俊，王晨，温常琰，习亮，任兴仑，阮家声，夏强，
申请(专利权)人：湖北航鹏化学动力科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42