CN105358508A - 燃烧速度和燃烧气体量得到增加的气体发生剂 - Google Patents

燃烧速度和燃烧气体量得到增加的气体发生剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于使缓冲在汽车发生碰撞时所产生的乘坐者的冲击的气囊膨胀的充气机的核心部件、即气体发生剂，目的在于提供具有快的燃烧速度和可产生多的气体的气体发生剂，在本发明中提供如下气体发生剂：作为主氧化剂使用二硝酸二胺铜(CDD：Copper？diamine？dinitrate)，辅助氧化剂使用碱式硝酸铜(BCN：Basic？copper？nitrate)，主燃料使用硝酸胍(GN：Guanidine？Nitrate)，燃烧速度增加性燃料使用5-氨基四唑(5-AT：5-Aminotetrazole)，催化剂使用金属氧化物和燃烧性催化剂，并使用添加剂，从而具有20mm/sec以上的燃烧速度、33moles/kg以上的气体发生量、2300K以下的燃烧温度。另外，将使用上述气体发生剂而制造的充气机的内压减少至100bar，从而就充气机的重量而言，制造出相比现有产品A的440g、现有产品B的330g显著减少的250g。

Description

燃烧速度和燃烧气体量得到增加的气体发生剂
技术领域
本发明涉及在以圆柱状的颗粒(pellet)形态成形后，若在充气机内使其燃烧，则产生氮、水蒸气、二氧化碳等气体和可过滤的冷凝状的生成物的气体发生剂和包括该气体发生剂的充气机。汽车发生碰撞时，通过碰撞传感器检知的电气信号使充气机的引燃器、引燃剂、气体发生剂以该顺序引燃及燃烧，通过气体发生剂的燃烧所产生的气体随着经过过滤器，固体物被过滤，在冷却之后进入折叠的气囊内部，使气囊膨胀，并缓冲汽车发生碰撞时所产生的乘坐者的冲击。本申请要求于2013年5月21日向韩国特许厅提交的韩国专利申请第10-2013-0057168号的申请日的利益，其全部内容包含在本说明书中。
背景技术
用于使汽车气囊膨胀的烟火式气体发生剂，在最初是将主要产生氮气的叠氮化钠(sodiumazide)等金属叠氮化合物作为机制的组分。然而以金属叠氮化合物为机制的气体发生剂存在具有毒性这一大缺点。叠氮化合物容易水化、分解而生成叠氮酸。叠氮酸不仅具有高毒性，还容易与铜或铅等重金属发生反应而生成敏感的化合物。因此，含有叠氮化合物的气体发生剂，若在制造、储藏及直至最终废弃止不进行谨慎的管理，则可能会引起人命事故和环境污染。
由于上述问题，叠氮化合物系列的气体发生剂从1990年代末开始由非叠氮化合物系列的气体发生剂代替开发，而开始将非叠氮化合物系列的气体发生剂用于使气囊膨胀的充气机。初期非叠氮化合物系列的气体发生剂相比于叠氮化合物系列的气体发生剂，发生了燃烧速度慢，粒子多，产生有害气体等问题，然而对于粒子，经过向气体发生剂添加并使用熔渣(slag)形成剂，或者对充气机的过滤器等的结构改善而在较大程度上得到了解决，对于有害气体，通过使用不含有害气体成分的(例：S、Cl等)原料，适当调节氧平衡(oxygenbalance：OB)，实现了较大改善使得有害气体不产生基准值以上。然而，对于显示出气体发生剂的最重要的性能的燃烧速度、气体量和燃烧温度，还处于正在研究开发的阶段。燃烧速度越高越能降低内部压力，因此优选燃烧速度越快；气体量越多越能减小填充量，因此优选气体量越多；燃烧温度越低越能使气囊的损伤最小化，因此优选燃烧温度越低。观察迄今为止所开发的气体发生剂便会发现，普遍情况是燃烧速度、气体量和燃烧温度彼此具有相反的关系，若燃烧速度快则气体量少，若气体量多则燃烧速度慢且燃烧温度过高。
若燃烧速度快，则可以将在充气机内部的气体发生剂颗粒燃烧时的内部压力设定得低，因此能够使经得住该压力的充气机本体金属的厚度更薄。另外，若气体量丰富，则可以对相同气体量减少气体发生剂的量，由此能够减小充气机的大小。另外，若燃烧温度低，则使得对气囊造成的损伤减少。像这样能够使充气机更轻更小的技术可以成为充气机的成本竞争力的基础。
在现有技术中，为了增加气体发生剂的燃烧速度，使用了添加五氧化二钒(V2O5)、氧化钼(MoO3)、氧化铁(Fe2O3)、氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO2)、氧化硼(B2O3)等金属氧化物催化剂，或者添加反应性良好的燃烧速度增加性燃料的方法。
在美国专利US6689237B1(2004.2.10)的实施例3中，作为燃料使用了硝酸胍(GN：GuanidineNitrate)，作为氧化剂使用了碱式硝酸铜(BCN：Basiccoppernitrate)，作为燃烧速度增加剂使用了双-乙二胺5,5'-联四唑铜(CuEDBT：CopperBis-Ethylenediamine5,5'-Bitetrazole)，作为金属氧化物催化剂使用了氧化铝(Al2O3)，燃烧速度是16.51mm/sec。
在美国专利US6712918B2(2004.3.30)的实施例4至6中，作为氧化剂使用了碱式硝酸铜(BCN：Basiccoppernitrate)，作为燃料使用了硝酸胍(GN：GuanidineNitrate)，作为燃烧速度增加剂使用了二胺联四唑铜(CDAB：CopperDiamineBitetrazole)，作为金属氧化物催化剂使用了氧化铝，燃烧速度是10.67～13.2mm/sec。
在美国专利US7470337B2(2008.12.30)的实施例中，作为氧化剂使用了碱式硝酸铜(BCN：Basiccoppernitrate)，作为燃料使用了硝酸胍(GN：GuanidineNitrate)，作为金属氧化物催化剂使用了氧化铝(Al2O3)，作为燃烧速度增加剂使用了20％的双-4-硝基咪唑铜(II)(CBNI：CpperIIBis-4-Nitroimidazole)。实现了20.2mm/sec这一较快的燃烧速度，但气体发生量为22.84moles/kg，非常低。
另外，作为用于增加气体量的氧化剂使用了硝酸铵(AN：AmmoniumNitrate)、相稳定硝酸铵(以下为PSAN：PhasestabilizedAmmoniumNitrate)和二硝酸二胺铜(CDD：CopperDiammineDinitrate)等气体量较多的物质。然而在上述物质中，硝酸铵以如下物质所熟知：在-16.8℃、32.3℃、84.2℃、125.2℃发生相变，由于相变引起的膨胀和收缩引起裂痕及粉碎，导致燃烧表面积增大而产生异常燃烧现象。因此为了减少这种相变，使用加入硝酸钾(KNO3)，硝酸镁(Mg(NO3)2)，氟化钾(KF)，金属(Metal：Cu、Zn、Ni)，二硝酸二胺铜(CDD：CopperDiammineDinitrate)等添加剂而进行稳定化的PSAN。
在美国专利US6017404A1(2000.1.25)中，作为氧化剂使用了用10％的硝酸钾(KNO3)进行相稳定化的PSAN，作为燃料使用了高容积密度硝基胍(HBNQ：HighBulkDensityNitroguanidine)、联胺联四唑(DAB：Diammoniumbitetrazole)，作为添加剂使用了帝王蓝(MonarchBlue)、氧化铈(CeO2)、聚亚烷基碳酸酯(QPAC-40：Polyalkylenecarbonate)，对于该组分，气体量也在40moles/kg以上，是充足的，但反应热量为1008～1091kcal/kg，反应温度为2740～2892K而过高，燃烧速度为10～11mm/sec，也过低。
在美国专利US6074502A1(2000.6.13)中，作为氧化剂使用了用10％的硝酸钾(KNO3)进行相稳定化的PSAN，作为燃料将BHT.2NH3，联二脲(AH：Hydrazodicarbonamide)，偶氮二甲酰胺(ADCA：Azodicarbonamide)组合而使用，对于该组分，气体量也在40moles/kg以上，是充足的，但反应热量为887～984kcal/kg，反应温度为2437～6502K，比上文中记载的专利较低，但依然是高数值，燃烧速度为7.87～11.43mm/sec，也过低。
在美国专利US6287400B1(2001.9.11)的实施例10中，作为氧化剂使用了用10％的硝酸钾(KNO3)进行相稳定化的PSAN，作为燃料使用了5-氨基四唑硝酸盐(5-ATN：5-Aminotetrazolenitrate)，该组分的气体量为38.98moles/kg，是充足的，燃烧速度为17.53mm/sec，也是适当的，但对于该组分，反应热量为1197kcal/kg，反应温度为3655K，依然过高。
上文中，为了增加气体量，作为氧化剂使用PSAN的组分在气体量方面取得了成功，但出现了反应热量和温度过高的缺点。尤其是，部分燃烧速度快的组分，其反应热量和温度显示得更高。
用于增加气体量的又一种氧化剂是二硝酸二胺铜(CDD：Copperdiaminedinitrate)。二硝酸二胺铜(CDD：Copperdiaminedinitrate)在美国专利US5063036A1(1991.11.5)中通过氧化铜(CuO)和硝酸铵(AN：AmmoniumNitrate)的反应首次制得，作为用于使硝酸铵(AN：AmmoniumNitrate)相稳定化的添加物质而被使用。
在美国专利US6103030A1(2000.8.15)中，作为氧化剂使用了硝酸铵(AN：AmmoniumNitrate)和二硝酸二胺铜(CDD：Copperdiaminedinitrate)，作为燃料使用了硝酸胍(GN：GuanidineNitrate)，作为熔渣形成剂使用了二氧化硅(SiO2)。在改变硝酸铵(AN：AmmoniumNitrate)和二硝酸二胺铜(CDD：Copperdiaminedinitrate)的含量而进行了实施例组分试验，结果发现气体量为32.64～42.13moles/kg，比较丰富，但燃烧速度为7.14～13.23mm/sec，比较慢。
在美国专利US6550808B1(2003.4.22)中，作为氧化剂使用了二硝酸二胺铜(CDD：Copperdiaminedinitrate)，作为燃料分别使用了硝酸胍(GN：GuanidineNitrate)和硝酸脒基脲(GUN：Guanylureanitrate)，作为熔渣形成剂使用了二氧化硅(SiO2)，使用了硝酸胍(GN：GuanidineNitrate)的组分的气体量和燃烧速度分别为33.55moles/kg、6.35mm/sec，使用了硝酸脒基脲(GUN：Guanylureanitrate)的组分的气体量和燃烧速度分别为31.68moles/kg、8.38mm/sec。
如上所述，在现有的专利中存在如下问题：若燃烧速度快，则气体量少；若气体量多，则燃烧速度慢；另外若使燃烧气体量多并使燃烧速度快，则燃烧温度过高，而本发明所要实现的同时满足燃烧速度是20mm/sec以上(在1000psi下)、气体发生量是33moles/kg以上、燃烧温度是2300K以下的气体发生剂组合物还未出现。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的现有技术的问题而提出的，其目的在于提供同时具有尚未实现的20mm/sec(在1000psi的压力下)以上的燃烧速度、33moles/kg以上的气体发生量和2300K以下的燃烧温度性能的气体发生剂。
另外，本发明的目的在于提供包括上述气体发生剂而制造的充气机。
为了实现如上所述的目的，本发明提供一种气体发生剂，其由主氧化剂、辅助氧化剂、主燃料、燃烧速度增加性燃料、催化剂和添加剂构成，作为主氧化剂包括55～70重量％的二硝酸二胺铜(Copperdiaminedinitrate)，作为辅助氧化剂包括0～10重量％的碱式硝酸铜(Basiccoppernitrate)，作为主燃料包括15～30重量％的硝酸胍(GuanidineNitrate)，作为燃烧速度增加性燃料包括10～16重量％的5-氨基四唑(5-Aminotetrazole)，作为催化剂包括0.5～5重量％的金属氧化物和0.5～5重量％的燃烧性催化剂，并且作为添加剂包括0.2～1重量％的润滑剂。
另外，本发明提供使用上述气体发生剂而制造的充气机。
在本发明的充气机用气体发生剂中，作为主氧化剂使用二硝酸二胺铜(Copperdiamminedinitrate)，作为燃烧速度增加性燃料使用5-氨基四唑(5-Aminotetrazole)，作为催化剂使用金属氧化物和碳黑，并且还将氧平衡设定为-3.5％，通过使各原料的粒度最佳化等过程，实现了本发明的目的。本发明具有提供在1000psi下同时具有20mm/sec以上的燃烧速度、33moles/kg以上的气体发生量和2300K以下的燃烧温度性能的气体发生剂的优点。
另外，制造使用本发明的气体发生剂的充气机而测试性能的结果显示不仅满足作为充气机的所有功能，还可以将在内部产生的最高压力降低在100bar以下。与现有A产品的260bar、现有B产品的220bar相比，分别能最小减少至160bar、120bar。另外，由于所增加的气体发生量而包含在充气机的气体发生剂的量也可以被减少约10％，因此在驾驶座充气机的情况下，从现有的37g减少至33g；在副驾驶座充气机的情况下，从现有的73g减少至66g。如上所述内部压力得到显著减少，由此能够使可经得住充气机的壳体的厚度更薄。并且能够将现有A产品的1.9mm的厚度、现有B产品的1.5mm的厚度减少至1.0mm。随着壳体厚度的减少和气体发生剂量的减少，重量也减轻，从而起到能够将现有的A和B产品的重量从分别为440g、330g减轻至250g这一大效果。
附图说明
图1是示出在本发明的实施例5中制造的气体发生剂及现有产品的充气机适用测试、即槽试验性能测定结果的图表。
用于实施本发明的最优选方式
以下，对本发明进行详细说明。
本发明的气体发生剂包括主氧化剂、辅助氧化剂、主燃料、燃烧速度增加性燃料、催化剂和添加剂。
其次是一般用于气体发生剂的氧化剂。
在现有的氧化剂中气体成分最多的物质是高氯酸铵(AP：NH4ClO4)和硝酸铵(AN：NH4NO3)。这两种物质均包括100％的气体性物质。然而，高氯酸铵(AP：NH4ClO4)由于含有Cl成分，因此需要用于去除Cl2气体的Cl去除剂，由此需要与Cl结合的金属成分，而且由于不可能100％地去除Cl2气体，因此不适合作为充气机用气体发生剂。
另外，硝酸铵(AN：NH4NO3)作为在-16.8℃、32.3℃、84.2℃、125.2℃这四点发生相变的物质，在用于气体发生剂时，存在如下问题：由于相变引起的膨胀和收缩，气体发生剂颗粒产生裂痕并被粉碎，导致燃烧表面积增大，由此产生异常燃烧现象，充气机爆炸，因此不适合作为充气机用气体发生剂。因此，为了减少这种相变，在硝酸铵(AN：NH4NO3)中加入了硝酸钾(KNO3)、硝酸镁(Mg(NO3)2)、氟化钾(KF)、金属二胺二硝酸盐(MDD：MetalDiammineDinitrate，Cu、Zn、Ni)等添加剂使得相稳定化的PSAN。虽然使用PSAN的专利多，但若为了增加气体量而使用多的PSAN，则燃烧温度会非常高，吸湿性高，作为这种物质在对其进行处理时需要注意一些。另外，虽然相变消失了，但由于自身的热膨胀性，使用5重量％以上是不可能的。
在本发明中，主氧化剂使用二硝酸二胺铜(CDD：Copperdiamminedinitrate)。上述二硝酸二胺铜(CDD：Copperdiamminedinitrate)相比高氯酸铵(AP：NH4ClO4)或硝酸铵(AN：NH4NO3)气体成分少，但不存在可产生毒性气体的Cl成分，也不存在相变，而且也不具有吸湿性，因此在其使用及处理方面非常容易。虽然存在为了生成所要求的气体，需要大量使用，由此燃烧速度减少的缺点，但通过同时使用作为燃烧速度增加性燃料的5-氨基四唑(5-Aminotetrazole)和作为催化剂的金属氧化物和碳黑，弥补了上述燃烧速度减少的缺点。
作为主氧化剂的二硝酸二胺铜(CDD：Copperdiamminedinitrate)在美国专利US5063036A1(1991.11.5)中通过氧化铜(CuO)和硝酸铵(AN：NH4NO3)的反应首次制得，是为了使硝酸铵(AN：NH4NO3)相稳定化的添加物质而使用的公知氧化剂。该物质根据美国专利US5063036A1中所记载的方法容易制得，根据需要而被各公司制作使用，因此并未被产品化。生成热是-185.5kcal/mole，氧平衡是+21.67％，气体成分是71.3％，不溶于水，由于包含Cu而在燃烧后形成Cu熔融物，因此比较容易进行过滤。另外，相比硝酸铵(AN：NH4NO3)，燃烧性良好，所以虽然气体成分少，但相比硝酸铵(AN：NH4NO3)组分，能够加快燃烧速度。
在本发明的气体发生剂中，主氧化剂的使用量优选相对于组合物总重量为55～70重量％。在超过70重量％的情况下，不能设定为用于实现本发明目的的-3.5％的氧平衡，因此氧平衡超过-3.5％而产生气体量和燃烧速度减少的问题。在小于55重量％的情况下，氧平衡小于-3.5％，从而不能按照作为CO浓度规定值的461ppm以下来设定，燃烧速度还是会减少。
在本发明中，为了补充主氧化剂的不足的氧含量，可以使用辅助氧化剂，在本发明中作为辅助氧化剂使用碱式硝酸铜(Basiccoppernitrate)，上述碱式硝酸铜是公知的氧化剂，是一种生成热非常低并且不溶于水，氧平衡是+29.985％的物质，可以降低气体发生剂的燃烧温度，减少NOx和CO的生成量并燃烧多的燃料。另外，由于在燃烧后形成Cu熔融物，故容易进行过滤。另外，由于反应性良好，提高着火性或燃烧性的作用相比其他氧化剂突出。然而由于气体量较少，故与气体量多的主氧化剂一同使用会更有效。
在本发明的气体发生剂中还使用辅助氧化剂的情况下，优选使用量相对于组合物总重量为大于0且10重量％以下，在超过10重量％的情况下，会产生辅助氧化剂的特性值反映到气体发生剂的组分而导致燃烧速度变慢，燃烧速度指数上升等缺点。
在本发明中，作为主燃料使用从1900年代初开始使用的公知燃料硝酸胍(Guanidinenitrate)。上述硝酸胍(Guanidinenitrate)虽然存在具有吸湿性且燃烧速度慢的缺点，但氧平衡为-26.2％，较高，并且气体量多，燃烧温度较低，因此几乎是必须使用的燃料。
在本发明的气体发生剂中，以相对于组合物总重量为15～30重量％包括燃料。若燃料的重量％脱离上述范围，则存在不能按照作为本发明的特征的-3.5％的氧平衡和气体发生量等基本事项来设定的缺点。
另外，在本发明的组合物中，为了改善作为主燃料的硝酸胍(Guanidinenitrate)所具有的燃烧速度慢且燃烧性差的缺点，还可以使用燃烧速度增加性燃料(辅助燃料)。作为上述燃烧速度增加性燃料，优选使用5-氨基四唑(5-Aminotetrazole)。上述燃烧速度增加性燃料起到提高气体内氮气含量并增加组合物的燃烧速度的作用。然而，由于提高气体发生剂的燃烧温度，因此优选相对于本发明的气体发生剂组合物总重量，辅助燃料的使用量是10～16重量％。
本发明的催化剂使用混合催化剂，包括金属氧化物和燃烧性催化剂。用作催化剂物质的金属氧化物可以是选自氧化铁(Fe2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、氧化锰(MnO)、二氧化锰(MnO2)和氧化硼(B2O3)中的一种以上的混合物，优选可以使用氧化锰(MnO)。
另外，优选相对于本发明的气体发生剂总重量，作为催化剂的金属氧化物的使用量是0.5～5重量％，在超过5重量％的情况下，并不显示出上述包含量所带来的效果以上的效果。在小于0.5重量％的情况下，由于催化剂量少，几乎不显示其效果。
在本发明中用作催化剂物质的燃烧性催化剂，可以是选自碳黑、铝、镁、硅、锌、锆、锰和硼中的一种以上的混合物，优选可以使用碳黑。
另外，优选相对于本发明的气体发生剂总重量，作为催化剂的燃烧性催化剂的使用量是0.5～5重量％，在超过5重量％的情况下，由于需要量更多的氧，不能将氧平衡设定为-3.5％。在小于0.5重量％的情况下，由于催化剂量少，几乎不显示其效果。
另外，对于金属氧化物催化剂和燃烧性催化剂而言，粒度非常重要，若要发挥作为催化剂的功能，优选平均粒度在1μm以下。
本发明中，作为添加剂可以包括用于混和及改善成形性的润滑剂(Lubricant)，作为上述润滑剂可以使用选自公知的工序辅助物质二硫化钼(MoS2)、硬脂酸钙(CaS：Calciumstearate)和硬脂酸锌(ZnS：Zincstearate)中的一种以上的混合物。
另外，作为添加剂可以添加作为公知物质的熔渣形成剂、二氧化硅(SiO2)、硅藻土、硅酸盐(silicate)等，并且可以包括粘合剂(Binder)，作为粘合剂可以使用聚乙酸乙烯酯(PVA：Polyvinylacetate)、乙烯醋酸树脂(VAAR：Vinylalcoholacetateresin)、瓜尔豆胶(Guargum)或者淀粉(Starch)等。
另外，由于润滑剂能够减少气体发生剂的效果，优选尽可能使其使用量最小化。因此，优选相对于本发明的气体发生剂总重量，润滑剂的使用量是0.2～1重量％，在超过1重量％的情况下，能够降低气体发生剂的燃烧速度和气体量等。在小于0.2重量％的情况下，显不出润滑剂的效果。
除作为催化剂的金属氧化物和燃烧性催化剂之外的主氧化剂、辅助氧化剂、主燃料、燃烧速度增加性燃料、添加剂，它们的平均粒度优选是5～15μm。
以下，对本发明的气体发生剂的制造方法进行说明。
用于制造气体发生剂的氧平衡、燃烧热量、燃烧温度、气体发生量，根据组分的成分比从理论上计算而求出。对于燃烧速度，以比重1.8g/cc以上的直径是6mm、长度是90mm的绳(Strand)压缩成形后，将其在1000psi(68atm)的容器(bomb)内燃烧，测定燃烧70mm的长度的时间，之后用长度除以所燃烧的时间而求出。
对于本发明的气体发生剂组合物，通过将上述提及的成分混合并投入球磨机(BallMill)混和2小时而制造干性混合物。
用于实施本发明的方式
以下，通过实施例和试验例对本发明进行更详细的说明。这些实施例和试验例仅用于例示本发明，因此不应解释为本发明的范围被这些实施例和试验例所限定。
实施例1
以作为主氧化剂的二硝酸二胺铜(CDD：Copperdiaminedinitrate)55重量％、作为辅助氧化剂的碱式硝酸铜(BCN：Basiccoppernitrate)6重量％、作为主燃料的硝酸胍(GN：GuanidineNitrate)25.8重量％、作为燃烧速度增加性燃料的5-氨基四唑(5-AT：5-Aminotetrazole)11重量％、作为金属氧化物催化剂的氧化锰(MnO)1重量％、作为燃烧性催化剂的碳黑1重量％、作为添加剂的硬脂酸钙(CaS)0.2重量％的比例进行混合，计量成总量400g，并投入球磨机(BallMill)中混和2小时而制造干性混合物。从理论上，该组分以氧平衡是-3.5％、燃烧热量是705kcal/kg、燃烧温度是2282K、气体量是33.12mole/kg被计算出，并且在1000psi下测定燃烧速度的结果显示为20.83mm/sec。氧化锰(MnO)和碳黑的平均粒度在1μm以下，其余原料使用了5～15μm的粒度。
实施例2
以作为主氧化剂的二硝酸二胺铜(CDD：Copperdiaminedinitrate)55重量％、作为辅助氧化剂的碱式硝酸铜(BCN：Basiccoppernitrate)3.17重量％、作为主燃料的硝酸胍(GN：GuanidineNitrate)27.63重量％、作为燃烧速度增加性燃料的5-氨基四唑(5-AT：5-Aminotetrazole)11重量％、作为金属氧化物催化剂的氧化锰(MnO)2.5重量％、作为燃烧性催化剂的碳黑0.5重量％、作为添加剂的硬脂酸钙(CaS)0.2重量％的比例进行混合，计量成总量400g，并投入球磨机(BallMill)中混和2小时而制造干性混合物。从理论上，该组分以氧平衡是-3.5％、燃烧热量是707kcal/kg、燃烧温度是2260K、气体量是33.37mole/kg被计算出，并且在1000psi下测定燃烧速度的结果显示为20.45mm/sec。氧化锰(MnO)和碳黑的平均粒度在1μm以下，其余原料使用了5～15μm的粒度。
实施例3
以作为主氧化剂的二硝酸二胺铜(CDD：Copperdiaminedinitrate)57.64重量％、作为主燃料的硝酸胍(GN：GuanidineNitrate)26.16重量％、作为燃烧速度增加性燃料的5-氨基四唑(5-AT：5-Aminotetrazole)11重量％、作为金属氧化物催化剂的氧化锰(MnO)4.5重量％、作为燃烧性催化剂的碳黑0.5重量％、作为添加剂的硬脂酸钙(CaS)0.2重量％的比例进行混合，计量成总量400g，并投入球磨机(BallMill)中混和2小时而制造干性混合物。从理论上，该组分以氧平衡是-3.5％、燃烧热量是698kcal/kg、燃烧温度是2225K、气体量是33mole/kg被计算出，并且在1000psi下测定燃烧速度的结果显示为20.23mm/sec。氧化锰(MnO)和碳黑的平均粒度在1μm以下，其余原料使用了5～15μm的粒度。
实施例4
以作为主氧化剂的二硝酸二胺铜(CDD：Copperdiaminedinitrate)66.39重量％、作为主燃料的硝酸胍(GN：GuanidineNitrate)20.11重量％、作为燃烧速度增加性燃料的5-氨基四唑(5-AT：5-Aminotetrazole)11重量％、作为金属氧化物催化剂的氧化锰(MnO)0.5重量％、作为燃烧性催化剂的碳黑1.8重量％、作为添加剂的硬脂酸钙(CaS)0.2重量％的比例进行混合，计量成总量400g，并投入球磨机(BallMill)中混和2小时而制造干性混合物。从理论上，该组分以氧平衡是-3.5％、燃烧热量是710kcal/kg、燃烧温度是2285K、气体量是33.07mole/kg被计算出，并且在1000psi下测定燃烧速度的结果显示为21.55mm/sec。氧化锰(MnO)和碳黑的平均粒度在1μm以下，其余原料使用了5～15μm的粒度。
实施例5
以作为主氧化剂的二硝酸二胺铜(CDD：Copperdiaminedinitrate)65.36重量％、作为主燃料的硝酸胍(GN：GuanidineNitrate)17.44重量％、作为燃烧速度增加性燃料的5-氨基四唑(5-AT：5-Aminotetrazole)15重量％、作为金属氧化物催化剂的氧化锰(MnO)1重量％、作为燃烧性催化剂的碳黑1重量％、作为添加剂的硬脂酸钙(CaS)0.2重量％的比例进行混合，计量成总量400g，并投入球磨机(BallMill)中混和2小时而制造干性混合物。从理论上，该组分以氧平衡是-3.5％、燃烧热量是719kcal/kg、燃烧温度是2290K、气体量是33.2mole/kg被计算出，并且在1000psi下测定燃烧速度的结果显示为23.8mm/sec。氧化锰(MnO)和碳黑的平均粒度在1μm以下，其余原料使用了5～15μm的粒度。
实施例6
以作为主氧化剂的二硝酸二胺铜(CDD：Copperdiaminedinitrate)61.76重量％、作为主燃料的硝酸胍(GN：GuanidineNitrate)19.54重量％、作为燃烧速度增加性燃料的5-氨基四唑(5-AT：5-Aminotetrazole)15重量％、作为金属氧化物催化剂的氧化锰(MnO)3重量％、作为燃烧性催化剂的碳黑0.5重量％、作为添加剂的硬脂酸钙(CaS)0.2重量％的比例进行混合，计量成总量400g，并投入球磨机(BallMill)中混和2小时而制造干性混合物。从理论上，该组分以氧平衡是-3.5％、燃烧热量是711kcal/kg、燃烧温度是2295K、气体量是33.01mole/kg被计算出，并且在1000psi下测定燃烧速度的结果显示为23.34mm/sec。氧化锰(MnO)和碳黑的平均粒度在1μm以下，其余原料使用了5～15μm的粒度。
比较例1
以作为主氧化剂的碱式硝酸铜(BCN：Basiccoppernitrate)41.73重量％和作为主燃料的硝酸胍(GN：GuanidineNitrate)58.27重量％的比例进行混合，计量成总量400g，并投入球磨机(BallMill)中混和2小时而制造干性混合物。从理论上，该组分以氧平衡是-2.75％、燃烧热量是659kcal/kg、燃烧温度是2072K、气体量是32.11mole/kg被计算出，并且在1000psi下测定燃烧速度的结果显示为6.294mm/sec。碱式硝酸铜和硝酸胍使用了5～15μm的粒度。
下述表1示出了实施例1至6和比较例1的组分比例、理论计算值和燃烧试验结果。
表1
在上述表中，
※CDD＝二硝酸二胺铜(Copperdiamminedinitrate)，
BCN＝碱式硝酸铜(BasicCopperNitrate)，
GN＝硝酸胍(GuanidineNitrate)，
5-AT＝5-氨基四唑(5-Aminotetrazole)，
CaS＝硬脂酸钙(Calciumstearate)。
仅使用作为公知氧化剂的碱式硝酸铜(BCN：Basiccoppernitrate)和作为公知燃料的硝酸胍(GN：GuanidineNitrate)的比较例1的气体发生量是32.11moles/kg，但燃烧速度是6.294mm/sec，非常低。相反，实施例1至6的本发明的气体发生剂的气体发生量均保持33moles/kg以上，燃烧速度均显示在20mm/sec以上，并且燃烧温度也在2300K以下。因此，解决了本发明要解决的气体发生剂的技术问题。
试验例1
充气机适用测试
在以实施例5的组分比例制造的填充比重在1.8g/cc以上的直径是6mm、厚度是2.4mm的颗粒制得后，将该颗粒投入充气机而测定槽试验性能，将其结果在图1中示出。该颗粒显示出了如下性能：内压为100bar以下，相比现有产品A的260bar而言相当低，槽压是2bar，槽最高压力达到时间是70ms以下，运转后初期排放时间是5ms以下。
所使用的充气机的封闭器(Closure)是1.2mm，扩散器(Diffuser)的厚度是1.0mm。

Claims (9)

1.一种气体发生剂，其由主氧化剂、主燃料、燃烧速度增加性燃料、催化剂和添加剂构成，其特征在于，
作为主氧化剂包括55～70重量％的二硝酸二胺铜(Copperdiaminedinitrate)，作为主燃料包括15～30重量％的硝酸胍(GuanidineNitrate)，作为燃烧速度增加性燃料包括10～16重量％的5-氨基四唑(5-Aminotetrazole)，作为催化剂包括0.5～5重量％的金属氧化物和0.5～5重量％的燃烧性催化剂，并且作为添加剂包括0.2～1重量％的润滑剂。
2.根据权利要求1所述的气体发生剂，其特征在于，
还包括作为辅助氧化剂的、相对于所述气体发生剂总重量为0～10重量％的碱式硝酸铜(Basiccoppernitrate)。
3.根据权利要求2所述的气体发生剂，其特征在于，
所述主氧化剂、辅助氧化剂、主燃料、燃烧速度增加性燃料和添加剂的平均粒度是5～15μm，作为所述催化剂的金属氧化物和燃烧性催化剂的平均粒度是1μm以下。
4.根据权利要求1所述的气体发生剂，其特征在于，
所述金属氧化物是选自氧化铁(Fe2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZnO)、氧化镁(MgO)、氧化锰(MnO)、二氧化锰(MnO2)和氧化硼(B2O3)中的一种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的气体发生剂，其特征在于，
所述燃烧性催化剂是选自碳黑、铝、镁、硅、锌、锆、锰和硼中的一种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的气体发生剂，其特征在于，
所述润滑剂是选自二硫化钼(MoS2)、硬脂酸钙(CaS：Calciumstearate)和硬脂酸锌(ZnS：Zincstearate)中的一种以上的混合物。
7.根据权利要求2所述的气体发生剂，其特征在于，
所述气体发生剂包含于汽车气囊用充气机，并将所述充气机的内压构成为100bar以下。
8.根据权利要求2所述的气体发生剂，其特征在于，
所述气体发生剂的燃烧速度是20mm/sec以上，气体发生量是33moles/kg以上，燃烧温度是2300K以下。
9.一种充气机，其特征在于，
其使用权利要求1至8中任一项所述的气体发生剂而制造。
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