CN107867964B - 一种产气剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种产气剂及其制备方法，该产气剂为干态混合物B粘附在湿状态药粒A表面之上制成；湿状态药粒A为含有粘合剂的均匀产气剂药粒。该制备方法包括称量粘合剂，将其配制成0.1—10%W浓度的粘合剂水溶液；将粘合剂水溶液、燃料和氧化剂进行混合，得到均一混合物药浆；将混合物药浆进行过筛得到湿状态药粒A；共混氧化剂和燃料，得到干态混合物B；将湿状态药粒A投入到抛丸机中，开启抛丸机，逐渐加入干态混合物B一起进行抛丸，得到抛丸小球C；干燥抛丸小球C，即得到产气剂。区别于传统的压制成型和挤出成型的产气剂，本发明采用抛丸方式制备产气剂，产气剂直接可以装入气体发生器中，本发明制备的产气剂的具有效率高、产量大、投入低、安全、配方简单。

Description

一种产气剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种产气剂及其制备方法，此产气剂适用于汽车安全气囊气体发生器，此产气剂装入发生器中用于汽车碰撞时燃烧产生气体。

背景技术

汽车安全气囊由气体发生器和气袋组成，它们被组装成模块装配于汽车正副驾驶、座椅等位置。当汽车发生碰撞时，传感器将检测数据快速传递到中央控制单元（ECU）中，ECU判断强度是否超过标准，当超过标准时，其就会发出电点火指令，将气体发生器点燃。气体发生器产生一定温度的气体充满气袋，在人和内饰之间形成一个缓冲垫，保护人体免受伤害。其中气体发生器由金属壳体和产气剂组成。金属壳体是承装产气剂的容器，产气剂是整个气囊系统的核心，其要求在100ms或者更短的时间内燃烧完全产生气体。

目前叠氮类气体发生剂由于含有大量剧毒性的叠氮化钠，对人体健康形成危害而越来越不被人们采用；而硝酸胍类产气药由于其无毒，产气量适中，工艺稳定、成本低等性质，是目前国内外主流产气剂。硝酸胍类产气药一般主要由硝酸胍和碱式硝酸铜组成，碱式硝酸铜作为氧化剂。然后将配方模制成型。主流的模制成型方式有压制型和挤出型两种。压制型主要是通过压片机压制成圆柱形药片或花瓣形药片；挤出型主要通过挤出机挤出成圆柱、带孔圆柱、花瓣形圆柱等。采用这两种成型方式都有很多弊端。

首先，两种成型方式生产效率都较低。目前国产压片机每小时压片数量最高可以达到30万片，国外高速压片机可以达到100万片/h。由于气体发生剂需求量巨大，中等规模的生产厂家年产能一般达到500万吨，按照经验，单班需配制15台左右的进口高速压片机；如采用国产的数量更大。而且压片机价格较贵，一台100万片/h产量的高速压片机需要数百万人民币，性价比极差。由于挤出成型的挤出速度和模具模头孔数的限制，挤出机不可能像压片机那样将众多模具和超过转速结合在一起来提高效率，即挤出成型的效率更低。另外挤出后的产气剂药柱还需要后续的干燥步骤，这更降低了产气剂的制造效率。

其次，采用挤出成型方式进行生产，一般使用双螺杆挤出机。双螺杆挤出机一方面对工艺要求很高，如发明专利说明书CN1419525A中涉及到挤出机各段加热温度、捏合时间、水分含量、蒸发除水、药剂老化、在线切割等参数的调整，目前世界上主流厂家中少有采用的；同时由于切割长度一致性没有保证，所以产品性能波动范围较大。

再次，两种成型方式都有安全方面问题。采用压片机压片，由于上下冲头对于压片有冲击作用，且药片从模具中脱出时，药片和中模壁之间的摩擦力巨大，经常会导致药片被挤压或者摩擦发火；而双螺杆挤出机则更危险，双螺杆挤出机在捏合产气剂时，产气剂内部摩擦和挤压力特别大，且产气剂处于机器内部密封的环境，非常容易引起爆炸。

另外，按照现有压制或挤出成型工艺，没有办法减小药片或者药柱尺寸，造成药片或药柱燃面太小，如果只含有硝酸胍和碱式硝酸铜两种物质，则燃速过低，没有办法满足100ms之内燃烧完全的要求，所以产气剂配方中必须加入燃烧促进剂。目前最常用的促进剂体系是AP（高氯酸铵）和KP（高氯酸钾）及催化剂。加入这些高能量高感度的物质，一方面增加了产气剂的危险性；另一方面增加了配方燃烧温度，由于排出的气体温度过高，非常容易将气体烫伤或者将与气袋接触的人体烫伤；最后，加入的催化剂一般为过渡金属氧化物，会降低配方的产气率，这样就要求发生器达到同样的效果必须装入更多的产气剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种效率高、产量大、投入低、安全的产气剂。

本发明的另一目的在于提供上述产气剂的制备方法。

本发明的技术方案在于：一种产气剂为干态混合物B粘附在湿状态药粒A表面之上制成；湿状态药粒A为含有粘合剂的均匀产气剂药粒，配方重量%为：氧化剂 30%-60%、燃料30%-60%、粘合剂 0.1%-10%；干态混合物B组成是干湿状态药粒A除粘合剂以外的全部或部分组分的干态混合物，配方重量%为：氧化剂30%-70%、燃料30%-70%。

所述氧化剂为碱金属、碱土金属硝酸盐或碱式硝酸盐。

所述氧化剂为硝酸钾、硝酸钠、硝酸锶、碱式硝酸铜中的一种或几种。

所述燃料为硝酸胍、5氨基-四唑、淀粉中的一种或几种。

所述粘合剂为天然或人工合成的高分子有机物的水溶液；所述天然或人工合成的高分子有机物的水溶液为羧甲基纤维素、羧甲基纤维素的钠盐钾盐、瓜尔胶、糊精、聚乙烯醇的水溶液中的一种或几种。

所述湿状态药粒A与干态混合物B的重量比例为1:0.1-1。

本发明的制备方法，包括：步骤（一）、称量粘合剂，将其配制成0.5—10%W浓度的粘合剂水溶液；将粘合剂水溶液、燃料和氧化剂进行混合，得到均一混合物药浆；将混合物药浆进行过筛得到湿状态药粒A；步骤（二）、将氧化剂和燃料混合，得到干态混合物B；步骤（三）、将来自步骤（一）的湿状态药粒A投入到抛丸机中，开启抛丸机，逐渐加入来自步骤（二）的干态混合物B一起进行抛丸，得到抛丸小球C；干燥抛丸小球C，即得到产气剂。

本发明步骤（一）中，将粘合剂水溶液、燃料和氧化剂进行混合工序中，可采用：称量氧化剂、燃料混合均匀；加入粘合剂水溶液，混合，得到均一混合物药浆，将混合物药浆进行过筛得到湿状态药粒A。

本发明步骤（一）中，将粘合剂水溶液、燃料和氧化剂进行混合工序中，还可采用：称量氧化剂、燃料、粘合剂水溶液，然后将三者一起混合均匀，得到均一混合物药浆，将混合物药浆进行过筛得到湿状态药粒A。

本发明步骤（一）中，将混合物药浆过筛，可以使用人工过筛，也可以使用振动筛、摇摆颗粒机、旋转挤压机等常用过筛设备，过筛目数为10目-40目。

本发明步骤（一）、步骤（二）中，所述的混合使用传统常见的制药混合设备。可以使用单一设备也可以按照一定的顺序使用这些混合设备，例如：V型混合机、三维多向混合机、卧式捏合机、螺带混合机、犁刀混合机、连续式湿法挤出混合机等。

本发明步骤（三）中，将来自步骤（二）的干态混合物B加入方式为逐渐加入抛丸机中，加料时间控制在1-10分钟。

本发明步骤（三）中，将来自步骤（二）的干态混合物B在一定时间内逐渐投入到抛丸机中的目的在于，让A部分过筛得到的湿状态药粒在旋转运动中不断在其表面一层层均匀粘附上B部分的药粉，最终长大为一个个小球。

本发明步骤（三）中，干燥抛丸后的产气剂抛丸小球，可以使用一般常用的干燥设备进行干燥处理，例如：烘箱、烘房、双锥干燥机、振动流化床干燥器、带式真空干燥器等，干燥后的产气剂小球最终含水量不大于0.5%。

本发明步骤（一）中原料氧化剂含水量≤0.5%W；燃料含水量≤0.5%W，得到混合物药浆含水量为不大于50%W。本发明步骤（二）中原料氧化剂含水量≤5%W；燃料含水量≤5%W；得到干态混合物B含水量≤3%W。本发明步骤（三）中，干燥抛丸小球C，得到含水量为≤0.5%W的产气剂。

本发明采用抛丸方式制备产气剂，产气剂直接可以装入气体发生器中，此方法区别于传统的压制成型和挤出成型的产气剂，本发明制备的产气剂的优势在于：具有效率高、产量大、投入低、安全、配方简单。

与现有技术相比，本发明制备方法的优势在于：其一，设备投入极低。一台抛丸机的价格只是一台高速压片机价格的五分之一，是一台双螺杆挤出机价格的三分之一，但是其产量巨大，其单位时间产量分别是后者的2-3倍和5-7倍。另外抛丸是在一个敞开的环境下进行，而产气剂之间没有挤压和摩擦不会发生危险事故。由于抛丸所得小球的尺寸可以控制，能够制得很小的小球，这样其燃面很大，产气剂配方中就不需要加入促进剂体系，即其可以不含AP（高氯酸铵）和KP（高氯酸钾）及催化剂，而只含有一般氧化剂和燃料。

具体实施方式

实施例1

称量0.1公斤的羧甲基纤维素钠，将其配制成0.1%W浓度的水溶液。称量氧化剂碱式硝酸铜40公斤（含水量0.5%W），燃料硝酸胍59.9公斤（含水量0.5%W），将这两种组分使用多向运动混合机混合均匀，然后投入到卧式捏合机中，加入羧甲基纤维素钠溶液，捏合均匀，得到含水量为9%W的药浆，过10目筛得到湿状态药粒A。

称量氧化剂碱式硝酸铜7公斤（含水量0.5%W），燃料硝酸胍3公斤（含水量0.5%W），使用多向运动混合机混合均匀，得到含水量小于3%W的干态混合物B。

将湿状态药粒A投入到抛丸机中，开启抛丸机，然后在1分钟内，逐渐向抛丸机中加入干态混合物B，得到抛丸小球C。

使用烘箱干燥抛丸小球C，得到含水量为0.5%W的产气剂。

实施例2

称量10公斤聚乙烯醇，将其配制成10%W浓度的水溶液。称量氧化剂硝酸锶10公斤（含水量0.1%W）和碱式硝酸铜50公斤（含水量0.1%W），燃料硝酸胍10公斤和5氨基-四唑20公斤（含水量0.1%W），将这四种组分使用多向运动混合机混合均匀，然后投入到卧式捏合机中，加入聚乙烯醇溶液，捏合均匀，得到含水量为50%的药浆，过20目筛得到湿状态药粒A。

称量氧化剂硝酸锶10公斤（含水量5%W），碱式硝酸铜60公斤（含水量1%W），燃料硝酸胍10公斤（含水量0.5%W），5氨基-四唑20公斤（含水2%W），使用V型混合机混合均匀，得到含水量小于3%W的干态混合物B。

将湿状态药粒A投入到抛丸机中，开启抛丸机，然后在10分钟内，逐渐向抛丸机中加入干态混合物B，得到抛丸小球C。

使用双锥干燥器干燥抛丸小球C，得到含水量为0.3%W的产气剂。

实施例3

称量2公斤糊精，将其配制成5%W浓度的水溶液。称量氧化剂硝酸锶50公斤，燃料硝酸胍48公斤，将这两种组分和粘合剂溶液一起投入到犁刀混合机中。捏合均匀，得到含水量为27.5%W的药浆，过40目筛得到湿状态药粒A。

称量氧化剂硝酸锶5公斤（含水量0.5%W），燃料硝酸胍5公斤（含水量0.1%W），使用螺带混合机混合均匀，得到含水量小于3%W的干态混合物B。

将湿状态药粒A投入到抛丸机中，开启抛丸机，然后在5分钟内，逐渐向抛丸机中加入干态混合物B，得到抛丸小球C。

使用振动流化床干燥器干燥抛丸小球C，得到含水量为0.3%W的产气剂。

Claims (10)

1.一种产气剂的制备方法，其特征在于：湿状态药粒A为含有粘合剂的均匀产气剂药粒，配方重量%为：氧化剂 30%-60%、燃料30%-60%、粘合剂 0.1%-10%；干态混合物B组成配方重量%为：氧化剂30%-70%、燃料30%-70%；

包括：步骤（一）、称量粘合剂，将其配制成0.1—10%W浓度的粘合剂水溶液；将粘合剂水溶液、燃料和氧化剂进行混合，得到均一混合物药浆；将混合物药浆进行过筛得到湿状态药粒A；步骤（二）、共混氧化剂和燃料，得到干态混合物B；步骤（三）、将来自步骤（一）的湿状态药粒A投入到抛丸机中，开启抛丸机，逐渐加入来自步骤（二）的干态混合物B一起进行抛丸，得到抛丸小球C；干燥抛丸小球C，即得到产气剂。

2.根据权利要求1所述的一种产气剂的制备方法，其特征在于：步骤（一）中，将粘合剂水溶液、燃料和氧化剂进行混合的工序中，为先称量氧化剂、燃料，后将这两者混合均匀，再加入粘合剂水溶液，混合，得到均一混合物药浆；

或者称量氧化剂、燃料、粘合剂水溶液，然后将三者一起混合均匀，得到均一混合物药浆。

3.根据权利要求1所述的一种产气剂的制备方法，其特征在于：步骤（三）中，将来自步骤（二）的干态混合物B加入方式为逐渐加入抛丸机中，加料时间控制在1-10分钟。

4.根据权利要求1所述的一种产气剂的制备方法，其特征在于：步骤（一）中原料氧化剂含水量≤0.5%W；燃料含水量≤0.5%W，得到混合物药浆含水量为不大于50%W；步骤（二）中原料氧化剂含水量≤5%W；燃料含水量≤5%W；得到干态混合物B含水量≤3%W；步骤（三）中，干燥抛丸小球C，得到含水量为≤0.5%W的产气剂。

5.一种权利要求1所述方法制备的产气剂，其特征在于：为干态混合物B粘附在湿状态药粒A表面之上制成；湿状态药粒A为含有粘合剂的均匀产气剂药粒，配方重量%为：氧化剂30%-60%、燃料30%-60%、粘合剂 0.1%-10%；干态混合物B组成配方重量%为：氧化剂30%-70%、燃料30%-70%。

6.根据权利要求5所述的一种产气剂，其特征在于：所述氧化剂为碱金属、碱土金属硝酸盐或碱式硝酸盐。

7.根据权利要求5所述的一种产气剂，其特征在于：所述氧化剂为硝酸钾、硝酸钠、硝酸锶、碱式硝酸铜中的一种或几种。

8.根据权利要求5所述的一种产气剂，其特征在于：所述燃料为硝酸胍、5氨基-四唑、淀粉中的一种或几种。

9.根据权利要求5所述的一种产气剂，其特征在于：所述粘合剂为天然或人工合成的高分子有机物的水溶液；所述天然或人工合成的高分子有机物的水溶液为羧甲基纤维素、羧甲基纤维素的钠盐钾盐、瓜尔胶、糊精、聚乙烯醇的水溶液中的一种或几种。

10.根据权利要求5所述的一种产气剂，其特征在于：所述湿状态药粒A与干态混合物B的重量比例为1:0.1-1。