一种气体发生剂及其制备方法技术

本发明专利技术为一种气体发生剂，按质量百分比计，由76％～80％的组分A、12％～21％的组分B和3％～8％的助剂组成，其中，组分A由一定配比的硝酸脲和硝酸胍组成，组分B由一定配比的硝酸钾和乙二胺铬酸盐组成，助剂为四硼酸钠。本发明专利技术配方具有容易达到氧平衡，燃烧性能好，产气量高，机械感度低，易于保存等优点，并且产气成分基本为无毒的CO

【技术实现步骤摘要】
一种气体发生剂及其制备方法
本专利技术属于气体发生剂
，具体是一种气体发生剂及其制备方法。
技术介绍
作为烟火灭火系统的固体推进剂，目前市面上使用较多的气体发生剂组合物主要为四唑型和氨基胍型，一般采用相稳定硝酸铵（PSAN）以及金属氧化物作为B组分。而四唑型气体发生剂产气温度较高，需要额外添加降温剂进行降温，而且以相稳定硝酸铵（PSAN）作为B组分时，需要在高压条件下点火，点火条件较为苛刻。申请公布号为CN104788269A的中国专利公开了一组气体发生剂组合物，包括燃料、氧化剂、催化剂、粘结剂、成渣剂、相稳定剂，其中，燃料为偶氮四唑胍盐、偶氮四唑铵盐中至少一种；氧化剂为硝酸铵、碱式硝酸铜、碱式硝酸钴、碱式硝酸锌中的至少一种；催化剂为二氧化铈；粘结剂为羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾、羧甲基纤维素铵、甲基纤维素、乙基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚硅氧烷橡胶、天然橡胶和氟橡胶中的至少一种；成渣剂为氧化铝、二氧化硅、高岭土、氧化钼、膨润土和硅藻土中的至少一种；相稳定剂为硝酸钾、高氯酸钾、硫酸钾、硝酸镁、硫酸铵、硫酸铁和氢氧化铝中的至少一种。该气体发生剂组合物中，作为燃料的有机化合物燃烧时温度较高，反应后固体残渣也较多，而且以相稳定硝酸铵（PSAN）作为B组分时，需要在高压下点燃，点火条件较为苛刻。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的气体发生剂存在产气温度高、点火条件苛刻等问题，而提供一种产气温度低、常温常压下即可点火的气体发生剂。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种气体发生剂，由组分A、组分B和助剂组成，以所述气体发生剂总重量为基准，组成为组分A76％～80％、组分B12％～21％、助剂3％～8％；其中，组分A由质量分数31％～39％的硝酸脲和质量分数61％～69％的硝酸胍组成，组分B由质量分数72％～80％的硝酸钾和质量分数20％～28％的乙二胺铬酸盐组成，助剂为四硼酸钠。组分A中，硝酸脲产气无毒，燃烧温度低，机械感度极低，有利于安全生产及使用。组分B中，硝酸钾可以在常温常压条件下进行点火，乙二胺铬酸盐在起氧化作用时，其燃烧产生的固体产物同时可以催化反应进行，是一种理想的产气剂氧化剂。助剂采用四硼酸钠，四硼酸钠可以有效的将燃烧产生的金属盐颗粒沉积下来，避免了固体颗粒随着气体排出堵塞出气管道。本专利技术的另外一个目的是提供上述气体发生剂的制备方法，具体包括如下步骤：1）组分A的制备：取所述配比的硝酸脲和硝酸胍，混合后置于球磨机中进行粉碎处理，转速为390～410rpm、研磨时间不少于1h，得到组分A；2）组分B的制备：配置0.5mol/L的铬酸溶液，不断搅拌下缓慢向铬酸溶液中加入与铬酸溶液中铬酸物质的量比为1：1的无水乙二胺，继续搅拌至少30min后将溶液冷却静置，之后过滤，即得到棕色的乙二胺铬酸盐；取所述配比的硝酸钾和乙二胺铬酸盐进行混同，得到组分B；3）取所述配比的组分B和助剂，混合后置于球磨机中进行粉碎处理，转速为195～210rpm、研磨时间不少于30min，得到组分B和助剂的混合物料；4）取所述配比的组分A和混合物料进行混同，最终即得到所述的气体发生剂。进一步地，步骤1）、3）中，所使用的球磨机采用非金属内衬，研磨球采用陶瓷研磨球。进一步地，步骤2）中，得到的乙二胺铬酸盐在70℃下干燥至少40min。进一步地，步骤4）中，混同采用手工混同，使得产品平刮后没有可目视观察发现的单色区域。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术配方具有容易达到氧平衡，燃烧性能好，产气量高，机械感度低，易于保存等优点，并且产气成分基本为无毒的CO2、N2和水蒸气，是理想的非叠氮化钠型产气剂。具体实施方式为了使本领域技术人员更好的理解本专利技术，以下结合具体实施例对本专利技术作进一步清楚、完整的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1一种气体发生剂，以100g计，其由76g组分A、21g组分B和3g助剂组成；其中，组分A由23.56g硝酸脲和52.44g硝酸胍组成，组分B由15.12g硝酸钾和5.88g乙二胺铬酸盐组成，助剂为四硼酸钠。进一步地，上述气体发生剂的制备方法，包括如下步骤：1）组分A的制备：取23.56g硝酸脲和52.44g硝酸胍，混合后置于采用非金属内衬的球磨机中进行粉碎处理，研磨球采用陶瓷研磨球，转速为390rpm、研磨时间1.2h，得到组分A；2）组分B的制备：配置0.5mol/L的铬酸溶液，不断搅拌下缓慢向铬酸溶液中加入与铬酸溶液中铬酸物质的量比为1：1的无水乙二胺，继续搅拌30min后将溶液冷却静置，之后过滤，即得到棕色的乙二胺铬酸盐，将乙二胺铬酸盐在70℃下干燥45min备用；取15.12g硝酸钾和5.88g乙二胺铬酸盐进行混同，得到组分B；3）取21g组分B和3g助剂，混合后置于采用非金属内衬的球磨机中进行粉碎处理，研磨球采用陶瓷研磨球，转速为210rpm、研磨时间30min，得到组分B和助剂的混合物料；4）取76g组分A和24g混合物料进行手工混同，使得产品平刮后没有可目视观察发现的单色区域，最终即得到所述的气体发生剂。对该实施例制得的气体发生剂进行性能测试：点火时间为200ms（常压电子打火），产生的气体为N2、CO2和水蒸气；气体平均分子量：23.6g/mol；发气量：550.9/Kg；残渣含量：13.6％。实施例2一种气体发生剂，以100g计，其由76g组分A、21g组分B和3g助剂组成；其中，组分A由29.64g硝酸脲和46.36g硝酸胍组成，组分B由16.8g硝酸钾和4.2g乙二胺铬酸盐组成，助剂为四硼酸钠。进一步地，上述气体发生剂的制备方法，包括如下步骤：1）组分A的制备：取29.64g硝酸脲和46.36g硝酸胍，混合后置于采用非金属内衬的球磨机中进行粉碎处理，研磨球采用陶瓷研磨球，转速为400rpm、研磨时间1h，得到组分A；2）组分B的制备：配置0.5mol/L的铬酸溶液，不断搅拌下缓慢向铬酸溶液中加入与铬酸溶液中铬酸物质的量比为1：1的无水乙二胺，继续搅拌40min后将溶液冷却静置，之后过滤，即得到棕色的乙二胺铬酸盐，将乙二胺铬酸盐在70℃下干燥60min备用；取16.8g硝酸钾和4.2g乙二胺铬酸盐进行混同，得到组分B；3）取21g组分B和3g助剂，混合后置于采用非金属内衬的球磨机中进行粉碎处理，研磨球采用陶瓷研磨球，转速为200rpm、研磨时间40min，得到组分B和助剂的混合物料；4）取76g组分A和24g混合物料进行手工混同，使得产品平刮后没有可目视观察发现的单色区域，最终即得到所述的气体发生剂。实施例3一种气体发生剂，以100g计，其由80g组分A、12g组分B和8g助剂组成；其中，组分A由31.2g硝酸脲和48.8g硝酸胍组成，组分B由8.64g硝酸钾和3.36g乙二胺铬酸盐组成，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体发生剂，其特征在于：由组分A、组分B和助剂组成，以所述气体发生剂总重量为基准，组成为组分A 76％～80％、组分B 12％～21％、助剂3％～8％；其中，组分A由质量分数31％～39％的硝酸脲和质量分数61％～69％的硝酸胍组成，组分B由质量分数72％～80％的硝酸钾和质量分数20％～28％的乙二胺铬酸盐组成，助剂为四硼酸钠。/n

【技术特征摘要】
1.一种气体发生剂，其特征在于：由组分A、组分B和助剂组成，以所述气体发生剂总重量为基准，组成为组分A76％～80％、组分B12％～21％、助剂3％～8％；其中，组分A由质量分数31％～39％的硝酸脲和质量分数61％～69％的硝酸胍组成，组分B由质量分数72％～80％的硝酸钾和质量分数20％～28％的乙二胺铬酸盐组成，助剂为四硼酸钠。


2.如权利要求1所述的一种气体发生剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）组分A的制备：取所述配比的硝酸脲和硝酸胍，混合后置于球磨机中进行粉碎处理，转速为390～410rpm、研磨时间不少于1h，得到组分A；
2）组分B的制备：配置0.5mol/L的铬酸溶液，不断搅拌下缓慢向铬酸溶液中加入与铬酸溶液中铬酸物质的量比为1：1的无水乙二胺，继续搅拌至少30min后将溶液冷却静置，之后过滤，即得...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘迎彬，赵子昊，郭昊阳，赵彦，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14