CN107285971A - 一种预紧式安全带用产气药及其制备方法 - Google Patents

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符少波
孟勇
詹芙蓉
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马当
马松
杨拴宝
关永军
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Abstract

本发明涉及一种预紧式安全带用产气药及其制备方法，属于产气药技术领域。所述产气药由硝基胍、氧化剂以及粘结剂组成；先将硝基胍和粘结剂混合均匀，再加入氧化剂，混合均匀后，再加入乙醇和水的混合溶液或乙醇和丙酮的混合溶液混合均匀，得到混合物料；将混合物料挤压制成药条，再将药条切成颗粒状药粒；将药粒烘干，得到所述产气药。本发明所述产气药具有燃速较快、燃烧稳定、环境稳定性高、绿色清洁以及制备方法简单等优点，适用于各种预紧式安全带系统。

Description

一种预紧式安全带用产气药及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种产气药，特别涉及一种预紧式安全带用产气药及其制备方法，属于产气药技术领域。
背景技术
产气药作为各类安全系统中安全气囊、安全带预紧器等应急救援系统的关键部件，它是在点火具的作用下迅速稳定燃烧，产生大量气体，进行做功，带动安全带预紧器收缩，从而达到拉紧安全带的目的。产气药做功性能的可靠性及稳定性是确保系统安全、稳定、可靠发挥功效的关键。目前，预紧式安全带用产气药大多采用以硝化棉为主体的药剂，但是硝化棉的安定性、稳定性以及燃烧后产生的有毒气体都为硝化棉产气药的推广使用带来一定的问题。
因此，研制一种燃速较快、烧热稳定、绿色清洁、环境稳定性高、工艺简单的产气药，是预紧式安全带发展对产气药提出的新要求，也是产气药剂的发展方向。
发明内容
针对现有产气药存在的不足，本发明的目的在于提供一种预紧式安全带用产气药及其制备方法，本发明所述产气药燃速较快、烧热稳定、绿色清洁以及制备方法简单，适用于各种预紧式安全带系统。
本发明的目是通过以下技术方案实现的：
一种预紧式安全带用产气药，以所述产气药的总质量为100％计，所述产气药的各组成成分及其质量分数如下：硝基胍(NQ)35％～50％，氧化剂30％～50％以及粘结剂8％～20％。
所述硝基胍粒度为300目～1000目，是体系燃烧的主要组分。
所述氧化剂是硝酸钾、硫酸钾、氯酸钾、高氯酸钾和高氯酸铵中的一种以上；氧化剂的粒度为100目～800目；作用是提高平配方体系的氧平衡，确保体系的完全燃烧。
所述粘结剂是甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇和二乙酸甘油酯中的一种以上；作用是将各组分粘结在一起，形成具有一定尺寸形状和机械强度的药粒。
一种本发明所述预紧式安全带用产气药的制备方法，所述方法步骤如下：
步骤1.先将硝基胍和粘结剂搅拌混合均匀，然后再加入氧化剂并搅拌混合均匀，最后加入乙醇和水的混合溶液或乙醇和丙酮的混合溶液，搅拌混合均匀，得到混合物料；
步骤2.混合物料在8MPa～20MPa压力下挤压制成药条；
步骤3.药条晾置至药条中溶液含量不大于30％后，将药条切成颗粒状药粒；
步骤4.将药粒置于50℃～60℃下烘干至药粒中溶液含量不大于0.5％，得到所述产气药。
步骤1中，乙醇和水的混合溶液或乙醇和丙酮的混合溶液的质量为所述产气药总质量的10％～20％。
有益效果
本发明所述产气药燃烧完全，燃烧产物中一氧化碳和氮的氧化物含量极低，燃烧热为4200J/g～4600J/g，燃烧峰值时间为6ms～9ms，燃烧峰值压力为80MPa～90MPa；本发明所述产气药具有燃速较快、烧热稳定、环境稳定性高、绿色清洁以及制备方法简单等优点，适用于各种预紧式安全带系统。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
以下实施例中：
按照GJB770B-2005中方法105.1《水分、水分和外挥发分供箱法》对实施例中产气药的溶液含量进行测试。
硝基胍：600目，三明科飞产气新材料股份有限公司；
甲基纤维素钠：800目，FH9，西安北方惠安精细化工有限公司；
羟丙基甲基纤维素：山东特耐斯化工有限公司；
聚乙烯醇：1000目，三明科飞产气新材料股份有限公司；
硝酸钾：800目，试剂级，山西太华丰物资有限公司；
硫酸钾：800目，试剂级，湖北巨胜科技有限公司；
氯酸钾：900目，试剂级，湖北晟德化工有限公司；
高氯酸钾：1000目，试剂级，河北亚泰电化有限公司；
高氯酸铵：1000目，试剂级，河南洛阳黎明研究院。
实施例1
步骤1.将4.9kg硝基胍、0.8kg羧甲基纤维素钠分层交替加入捏合机中，搅拌混合均匀后，再将3.3kg高氯酸钾、0.3kg高氯酸铵和0.7kg硝酸钾加入捏合机中搅拌混合均匀，再加入1500mL乙醇与水的体积比为1:3的乙醇和水的混合溶液，搅拌混合均匀，得到混合物料；
步骤2.混合物料在8MPa～20MPa压力下通过发射药单体模具挤压制成药条；
步骤3.药条晾置至药条中溶液含量不大于30％后，用切药机将药条切成长度为2.5mm的药粒；
步骤4.将药粒置于55℃的烘箱中，烘干至药粒中溶液含量不大于0.5％，得到预紧式安全带用产气药。
按照GJB770B-2005中方法505.1《安定性、相容性和预估安全贮存寿命热减量法》进行了相容性测试，结果显示本实施例所述产气药中的各组分间相容性良好。按照GJB770B-2005中方法701.1《爆热和燃烧热绝热法》进行了燃烧热的测试，本实施例所制备的产气药燃烧热为4584J/g。按照GJB770B-2005中方法703.1《密闭爆发器试验微分压力法》进行了燃烧速度及燃烧压力测试，测得本实施例所制备的产气药的燃烧峰值时间6.1ms，燃烧峰值压力84.48MPa。本实施例所制备的产气药燃烧完全，绿色清洁，适合各种预紧式安全带系统使用。
实施例2
步骤1.将4.9kg硝基胍、0.95kg羧甲基纤维素钠以及0.2kg羟丙基甲基纤维素分层交替加入捏合机中，搅拌混合均匀后，再将3.1kg高氯酸钾、0.25kg高氯酸铵和0.6kg硫酸钾加入捏合机中搅拌混合均匀，再加入1500mL乙醇与丙酮的体积比为2:3的乙醇和丙酮的混合溶液，搅拌混合均匀，得到混合物料；
步骤2.混合物料在8MPa～20MPa压力下通过发射药单体模具挤压制成药条；
步骤3.药条晾置至药条中溶液含量不大于30％后，用切药机将药条切成长度为2.5mm的药粒；
步骤4.将药粒置于60℃的烘箱中，烘干至药粒中溶液含量不大于0.5％，得到预紧式安全带用产气药。
按照GJB770B-2005中方法505.1《安定性、相容性和预估安全贮存寿命热减量法》进行了相容性测试，结果显示本实施例所述产气药中的各组分间相容性良好。按照GJB770B-2005中方法701.1《爆热和燃烧热绝热法》进行了燃烧热的测试，本实施例所制备的产气药燃烧热为4233J/g。按照GJB770B-2005中方法703.1《密闭爆发器试验微分压力法》进行了燃烧速度及燃烧压力测试，测得本实施例所制备的产气药的燃烧峰值时间6.05ms，燃烧峰值压力80.3MPa。本实施例所制备的产气药燃烧完全，绿色清洁，适合各种预紧式安全带系统使用。
实施例3
步骤1.将4.9kg硝基胍、0.6kg羧甲基纤维素钠、0.2kg聚乙烯醇以及0.2kg二乙酸甘油酯分层交替加入捏合机中，搅拌混合均匀后，再将3.2kg高氯酸钾、0.3kg高氯酸铵和0.6kg硝酸钾加入捏合机中搅拌混合均匀，再加入1500mL乙醇与水的体积比为1:1的乙醇和水的混合溶液，搅拌混合均匀，得到混合物料；
步骤2.混合物料在8MPa～20MPa压力下通过发射药单体模具挤压制成药条；
步骤3.药条晾置至药条中溶液含量不大于30％后，用切药机将药条切成长度为2.5mm的药粒；
步骤4.将药粒置于55℃的烘箱中，烘干至药粒中溶液含量不大于0.5％，得到预紧式安全带用产气药。
按照GJB770B-2005中方法505.1《安定性、相容性和预估安全贮存寿命热减量法》进行了相容性测试，结果显示本实施例所述产气药中的各组分间相容性良好。按照GJB770B-2005中方法701.1《爆热和燃烧热绝热法》进行了燃烧热的测试，本实施例所制备的产气药燃烧热为4447J/g。按照GJB770B-2005中方法703.1《密闭爆发器试验微分压力法》进行了燃烧速度及燃烧压力测试，测得本实施例所制备的产气药的燃烧峰值时间6.9ms，燃烧峰值压力80.12MPa。本实施例所制备的产气药燃烧完全，绿色清洁，适合各种预紧式安全带系统使用。
实施例4
步骤1.将4.8kg硝基胍、1.3kg羧甲基纤维素钠分层交替加入捏合机中，搅拌混合均匀后，再将3.1kg氯酸钾、0.2kg高氯酸铵、0.3kg硝酸钾和0.3kg硫酸钾加入捏合机中搅拌混合均匀，再加入1500mL乙醇与丙酮的体积比为1:3的乙醇和丙酮的混合溶液，搅拌混合均匀，得到混合物料；
步骤2.混合物料在8MPa～20MPa压力下通过发射药单体模具挤压制成药条；
步骤3.药条晾置至药条中溶液含量不大于30％后，用切药机将药条切成长度为2.5mm的药粒；
步骤4.将药粒置于50℃的烘箱中，烘干至药粒中溶液含量不大于0.5％，得到预紧式安全带用产气药。
按照GJB770B-2005中方法505.1《安定性、相容性和预估安全贮存寿命热减量法》进行了相容性测试，结果显示本实施例所述产气药中的各组分间相容性良好。按照GJB770B-2005中方法701.1《爆热和燃烧热绝热法》进行了燃烧热的测试，本实施例所制备的产气药燃烧热为4346J/g。按照GJB770B-2005中方法703.1《密闭爆发器试验微分压力法》进行了燃烧速度及燃烧压力测试，测得本实施例所制备的产气药的燃烧峰值时间7.52ms，燃烧峰值压力82.57MPa。本实施例所制备的产气药燃烧完全，绿色清洁，适合各种预紧式安全带系统使用。
实施例5
步骤1.将4.8kg硝基胍、1.3kg羟丙基甲基纤维素分层交替加入捏合机中，搅拌混合均匀后，再将3.9kg高氯酸钾加入捏合机中搅拌混合均匀，再加入1500mL乙醇与水的体积比为3:1的乙醇和水的混合溶液，搅拌混合均匀，得到混合物料；
步骤2.混合物料在8MPa～20MPa压力下通过发射药单体模具挤压制成药条；
步骤3.药条晾置至药条中溶液含量不大于30％后，用切药机将药条切成长度为2.5mm的药粒；
步骤4.将药粒置于60℃的烘箱中，烘干至药粒中溶液含量不大于0.5％，得到预紧式安全带用产气药。
按照GJB770B-2005中方法505.1《安定性、相容性和预估安全贮存寿命热减量法》进行了相容性测试，结果显示本实施例所述产气药中的各组分间相容性良好。按照GJB770B-2005中方法701.1《爆热和燃烧热绝热法》进行了燃烧热的测试，本实施例所制备的产气药燃烧热为4246J/g。按照GJB770B-2005中方法703.1《密闭爆发器试验微分压力法》进行了燃烧速度及燃烧压力测试，测得本实施例所制备的产气药的燃烧峰值时间6.93ms，燃烧峰值压力80.57MPa。本实施例所制备的产气药燃烧完全，绿色清洁，适合各种预紧式安全带系统使用。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种预紧式安全带用产气药，其特征在于：以所述产气药的总质量为100％计，所述产气药的各组成成分及其质量分数如下：硝基胍35％～50％，氧化剂30％～50％以及粘结剂8％～20％。
所述硝基胍粒度为300目～1000目；
所述氧化剂是硝酸钾、硫酸钾、氯酸钾、高氯酸钾和高氯酸铵中的一种以上；氧化剂的粒度为100目～800目；
所述粘结剂是甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇和二乙酸甘油酯中的一种以上。
2.一种如权利要求1所述的预紧式安全带用产气药的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
步骤1.先将硝基胍和粘结剂搅拌混合均匀，然后再加入氧化剂并搅拌混合均匀，最后加入乙醇和水的混合溶液或乙醇和丙酮的混合溶液，搅拌混合均匀，得到混合物料；
步骤2.混合物料在8MPa～20MPa压力下挤压制成药条；
步骤3.药条晾置至药条中溶液含量不大于30％后，将药条切成颗粒状药粒；
步骤4.将药粒置于50℃～60℃下烘干至药粒中溶液含量不大于0.5％，得到所述产气药。
3.根据权利要求2所述的一种预紧式安全带用产气药的制备方法，其特征在于：步骤1中，乙醇和水的混合溶液或乙醇和丙酮的混合溶液的质量为所述产气药总质量的10％～20％。
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