CN1035248A - 氯酸钠氧烛 - Google Patents

Abstract

一种可用于在缺氧环境中自救使用的化学氧源—催化分解氯酸钠氧烛，特别适合于作化学氧自救器的启动装置。氧烛主成份为NaClO₃；另有适当的催化添加剂和成型剂等。氧烛由撞击火帽点燃后即能持续燃烧并放出高纯氧气。放氧速度快而总放热量很小。

Description

本发明属于化学氧发生器，而特别适合于作化学氧自救器启动装置。

化学氧发生器-氯酸钠氧烛，已早为人所知。国外从六、七十年代始已有多项专利申请。这种氧烛除主成份NaClO₃外，尚含燃料和其它添加成份。燃料多为Fe、Mn、C粉等;另外还加入如BaO₂、MnO₂等除氯剂及粘结剂。为了保证氧烛强度，还常加入玻璃纤维或钢毛等。可想而知，这种氧烛燃烧温度很高。1972年美国3702305号专利曾提出催化分解添加过氧化物，使氧烛燃烧温度大为降低。但由于加入了吸湿性强的Na₂O和（或）Na₂O₂，却给氧烛加工、装配和贮存带来了很多不便。1978年美国第4073741号专利提出用CoO或Co₃O₄催化分解NaClO₃的氧烛。该氧烛一般常含有少量NaClO₄，只用很少或不用燃料。氧烛燃烧温度降到NaClO₃熔点以下。该氧烛最佳组成为（重量百分数）：96NaClO₃，0～0.5NaClO₄，1.5CoO，0～4BaO₂，0～1陶瓷纤维。选择有一定孔隙度的硅铝酸盐陶瓷纤维作添加剂，据称可起控制催化分解的作用。所加BaO₂兼有放O₂和吸收Cl₂的作用。另外还加小量玻璃纤维作增强剂。Winfried，K.R.等人曾研究指出，过渡金属氧化物，特别是具有P-型半导体性质的氧化物均对氯酸盐分解有很好的催化作用。因而可望降低氧烛燃料比，并在较低温度下使NaClO₃分解放O₂〔J.Phys.Chem.，74，3317（1970）〕。但由于MnO₂，Fe₂O₃等很难得到好的纯制品，使用量稍大时，常引起放氧中Cl₂含量偏高。作为成型剂或增强剂，钢毛和玻璃纤维之类容易成团，引入此类物质常给加工成型造成困难。而钢毛又常引起有CO和CO₂的产生。而且加入BaO₂除Cl₂剂可致使氧烛点火迟钝。况已有技术由于其设计、成份和配方的缺点，在使用中有放氧滞后现象，即氧烛在启动后的前几秒钟内不释放或少释放氧气。本发明便是克服上述已有技术的缺点，研制了一种启动迅速，无滞后，放氧速度快而平稳的氧烛。在总放氧量为6升，燃时～1分钟时，机制外壳表面温度低于250℃。它特别适合于作化学氧自救器启动装置使用。同时也提供一种催化分解NaClO₃型氧烛化学组分。它仅含少量或不含燃料，释放很少热量，以保障较低的氧烛总体温升。

附图1为氧烛主体工装示意图。氧烛主体由引火片3、发热体4和烛体5组成。主体底部有玻璃纤维垫8。过滤罐9内装颗粒Na₂O₂，或霍去来特（Hopcalite），最后是压紧簧片10。机制外壳6的上部有火帽1和火帽撞击机构13。下部有密封膜11和出气口12。为隔热和防止上喷火，在主体最上部还垫有玻璃纤维垫2。7是固定夹，用以夹紧氧烛主体并固定于机壳内，药柱与壳体间有一适当空隙以便气体流出。由撞击机壳上火帽点燃引火片后，引火片接着点燃发热体并依次向下持续燃烧到完全。燃烧时所放气体逆向流出，既加热了氧烛主体，又降低了出口气体温度。氧烛主体设计分段，保证了氧烛启动快，无滞后，燃烧放氧平稳。

本发明的要点是指氧烛的主体设计和化学组成。氧烛主成份为NaClO₃。我们发现Co₂O₃或Co₂O₃与MnO₂的混合物是NaClO₃分解的很好的催化剂。添加适当的量可使NaClO₃分解温度降到低于260℃。因而可大大降低氧烛的燃料比（甚至到零）。且能保证放O₂的高纯度。本发明中的成型剂粘土类矿物，特别是高岭土，沸石等的加入也会降低NaClO₃的热分解温度，但主要作用是使氧烛粘结成型。它保证了加工药柱强度，又使燃烧物不熔融流淌，保证了氧烛稳定燃烧。这类惰性物质加入也降低了氧烛燃烧速度，因而通过改变催化添加剂或（和）成型剂的含量可以控制氧烛放氧速度。

Li₂O₂作为除Cl₂和放O₂物质被引入本发明的氧烛中，而取代普遍使用的BaO₂。我们发现含Li₂O₂的氯酸钠氧烛，其点火和燃烧灵敏度大大优于含BaO₂的氧烛，因而提高了氧烛的使用和放氧性能。发热体有足够的燃料，燃烧速度快，保证了初期放氧速度;并提供足够热量预热和点燃烛体部分。为了使发热体燃烧时不与外壳接触造成外壳温升过高，在发热体中可加入收缩剂B₂O₃，目的是使燃后残物体积收缩。烛体可以少含或不含燃料。加少量电解MnO₂亦能保证放出O₂的高纯度。

本发明氧烛发热体组成范围可以是（重量%）：

NaClO₃70～90

Mg    1.0～10

B₂O₃0～6

Co₂O₃0～7

Li₂O₂1～7

高岭土    1～10

本发明氧烛烛体组成范围为（重量%）：

NaClO₃81～96

Mg    0～5.0

Co₂O₃2.0～7.0

MnO₂0～5.0

Li₂O₂1.0～6.5

高岭土    1.0～8.0

本发明的氧烛属NaClO₃催化热分解型。用很少或不用燃料即能保证自己持续燃烧分解产生高纯氧气，而释放很少热量。它保证了氧烛壳体温升小于250℃。放氧量为：启动后前30秒＞2升;前50秒＞4升;总放O₂量＞6升。

实现本发明时，可将发热体、烛体分别配料、混匀后装入模具，用压力机压制成型。最好再把发热体与烛体压在一起。发热体上部存一凹坑，便于放置引火片。

发明人曾做了大量实施工作。下面列举7例。

例1：

氧烛发热体组成（重量%，下同）：79NaClO₃，5Mg，5Co₂O₃，5Li₂O₂，6高岭土;

氧烛烛体组成：84NaClO₃，2Mg，5Co₂O₃，3.5Li₂O₂，4.5高岭土。

将发热体、烛体的各组分分别干燥、混匀，放入模具压制成φ30mm，高18mm的圆柱体。压力1.2T/cm²。脱模后进行总体组装。引火片上方有一带孔陶片或玻璃纤维棉垫，用以隔热和防止后喷火。药柱夹紧固定于壳体内。过滤罐内放干燥的Na₂O₂颗粒。过滤罐后部加玻璃棉垫和弹簧片，压紧后焊封壳底。氧烛燃完后，根据放氧量和氧烛燃烧前后重量变化，计算有效氧/重量比为39%。

例2：

发热体：83NaClO₃，1Mg，7Co₂O₃，4Li₂O₄，5高岭土。烛体：90NaClO₃，1.5Mg，4.5Co₂O₃，1.5Li₂O₂，2.5高岭土。将药品干燥、混匀，放入模具压制成型，压力1.5T/cm²。成品药柱比重2.0g/cm³，组装同例1。根据放氧量及燃烧前后重量变化，计算有效氧/重量比为41%。

例3：

发热体组成：76NaClO₃，6Mg，5Co₂O₃，3B₂O₃，4Li₂O₂，6高岭土;烛体组成：91NaClO₃，1Mg，5Co₂O₃，1Li₂O₂，2高岭土。成型、组装同例2。根据放氧量及重量改变，计算有效氧/重量比为41%。

例4：

发热体组成同例1。烛体组成为：91.5NaClO₃，0.5Mg，5Co₂O₃，1Li₂O₂，2高岭土。成型、组装同例2。计算有效氧/重量比为41%。

例5：

发热体同例3。烛体组成：92NaClO₃，0Mg，6Co₂O₃，1Li₂O₂，1高岭土。成型、组装同例2。计算有效氧/重量比为41%。

例6：

发热体组成为：77NaClO₃，8Mg，4B₂O₃，5Li₂O₂，6高岭土;烛体组成为：89NaClO₃，1Mg，3Co₂O₃，2MnO₂，2Li₂O₂，3高岭土。成型、组装同例1。根据放氧量及燃烧前后重量变化，计算有效氧/重量比为41%。

例7：

发热体同例6。烛体组成为：86NaClO₃，1Mg，3Co₂O₃，2MnO₂，3Li₂O₃，5高岭土。成型、组装同例1。根据放氧量和燃烧前后重量变化，计算有效氧/重量比＞40%。

Claims (6)

1、一种以氯酸钠为主要成份的氧烛，特别适合于作化学氧自救器的启动装置，本发明的特征是氧烛主体由引火片、发热体和烛体三部分组成。

2、根据权利要求1所述的氧烛，其特征为氧烛烛体由（重量百分数，下同）NaClO₃81～96，MgO～5.0，Co₂O₃2.0～7.0，MnO₂O～5.0，Li₂O₂1.0～6.5，高岭土1.0～8.0组成。

3、根据权利要求1所述的氧烛，其特征为氧烛发热体由NaClO₃70～90，Mg1～10，Co₂O₃0～7，B₂O₃～6，Li₂O₂1～7，高岭土1～10组成。

4、根据权利要求1所述的氧烛，其特征为用撞击机壳上火帽点燃引火片，引火片再依次点燃发热体、烛体，并使之持续稳定燃烧释放供人呼吸用高纯氧气。

5、根据权利要求1所述的氧烛，其特征是氧烛属氯酸钠催化热分解型。用很少或不用燃料，一经点燃即能自行持续燃烧分解并产生供人呼吸用高纯氧气。

6、根据权利要求1所述的氧烛，其特征是通过改变催化添加剂或成型剂含量，可以改变氧烛的放氧速度。