CN108218648B - 一种气体发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气体发生器，该气体发生器采用的点火药剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：硝酸锶40％～60％；5‑氨基四唑5‑AT25％～40％；硝酸钾1％～20％；云母粉1％～20％；三氧化二铝0.5％～10％；石墨0.1％～10％；氮化硼0.1％～10％；该点火药剂组合物使得药片压片过程中不粘模，压片后药片能够很好的保持原有的光泽和形态，改善了点火药在低温‑40℃存在点火延迟或波动大的现象，保证了点火药在‑40℃～+90℃温度下工作时波及的范围更广，并且在点燃气体发生剂时点火更均匀，一致性更好，显著提升了点火性能；此外本发明气体发生器采用的气体发生剂组合物，使药片燃烧后能够很好的保持燃烧前的形态，避免燃烧后药片熔融飞溅烧伤气袋，并且显著提高了组合物的低温点火性能同时提高燃烧速度。

Description

一种气体发生器
技术领域
本发明涉及一种气体发生器，尤其涉及一种汽车安全气囊用气体发生器，属于汽车安全气囊技术领域。
背景技术
众所周知，随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度越来越快，使得车辆的交通事故发生更为频繁，所以作为汽车被动安全重要组成部分的安全气囊系统显得尤为重要。安全气囊由气体发生器和气袋组成。安全气囊系统中一个非常重要的部件是气体发生器，它的作用是在短时间内以足够快的速度产生足够体积的气体来供给气囊。汽车安全气囊是安装在汽车正副驾驶或者座椅内部以及汽车内饰内部的用于保护驾驶员和乘员关键部位免受以及减轻撞击带来的伤害的一个或多个充气装置。
汽车安全气囊点火药剂是作为一种点火剂装入气体发生器中，汽车安全气囊气体发生剂是作为一种产气药剂装入气体发生器中，需要的时候由点火剂点火引发气体发生剂，产生大量的气体。一般碰撞超出预设强度时，气体发生器被激活触发，开始燃烧内部的气体发生剂产生气体，向气袋充气，在内饰和人体之间形成一个缓冲气垫，保护人体免受伤害。
烟火式气体发生器主要由点火系统、燃烧系统、过滤系统和支撑构件所组成，其主要优点是结构简单，充气迅速(30ms～50ms)，安全性好(平时处于常压状态)，贮存时间长(大于15年)等。这种气体发生器中点火系统的设计是关键技术，点火系统输出能量不足，易使产气剂无法正常快速燃烧，从而无法使气囊正常打开保护乘员；相反则使10ms压力过大，气袋直接打飞。因此，优化烟火式气体发生器的点火性能是非常必要的，既能有效保护交通事故中乘员的生命安全，又能减少因发生器点火异常给汽车生产商带来的巨额损失。
烟火式气体发生器点火过程为从发生器启动到进入稳定工作之前的一段历程，一般分为三部分：
a)电爆管发火阶段：接到汽车碰撞时所输出的点火指令，桥丝发热，点燃热敏火药，点燃加强药；
b)发火阶段产生的火焰点燃点火药：点火药燃烧后产生高温高压气体，其中含有一定数量的炽热粒子，压力约为几个到几十个大气压；
c)点火药燃气与产气剂表面接触：提高产气剂表面温度，首先从加热到发火温度的地方开始点火，直至产气剂正常燃烧，点火过程即完成。
点火药目前按照类型有黑火药类型、5AT和硝酸锶类型、B/KNO3类型。由于点火药需要将产气药点燃，所以点火药的燃温、能量、残渣粒子有一定的要求，这样才能保证一定的点火可靠性。黑火药是传统的点火药，具有价格便宜的特点，但是其能量太低，而且燃烧产物以气体为主，残渣较少，其适合对于点火延迟时间没有要求的应用场景，对于气体发生器一般要求延迟时间小于10ms，所以气体发生器中很少使用黑火药作为点火药；5AT和硝酸锶类型点火药虽然能量有所提高，但是由于5AT和硝酸锶都是温度敏感物质，在低温-35℃下使用容易出现点火延迟问题，而且低温下发生器性能与高温、常温下性能相比有太大差异，使用此类点火药需要对安全气囊气体发生器进行特殊设计，通过结构的改善抵消低温下点火延迟问题；B/KNO3类型点火药具有能量高、燃温高、残渣粒子多等优点，目前是安全气囊气体发生器上广泛使用的点火药，但是其价格昂贵，同时配方中硝酸钾含量通常可以达到70％以上，燃烧后大量的钾氧化物排出气体发生器，容易导致气体成分中有害物质超标。此类配方摩擦撞击感度均非常高，容易爆发，在成型过程中安全性较差。同时由于硼的硬度高这一特性，导致成型非常困难，模具磨损严重，制造成本高。以上点火药在制造工艺中通常都是压制成型的小药片，有的还需打碎成粒状物，则含有铝粉的点火药配方比不含铝粉的感度明显高，使打粒工艺存在一定的安全风险，其铝粉的成本也高，另外在点火药燃烧后，铝的氧化物残渣较多，其配方的固含量也会增加。
例如专利US6487974B1主要含有5AT26％，硝酸锶64％，铝粉7％，氮化硼1％，含7％的铝粉虽然对低温点火性能有帮助，但是其含量较多，加之铝粉的感度低，在工艺处理特别是在压片和打粒工艺过程中存在一定的风险，另外该专利不能起到很好的脱膜作用。所以目前对于安全气囊气体发生器，常用的几种点火药都有自身缺陷。
气体发生剂前期主要是叠氮化钠类型的气体发生剂配方，此配方具有燃烧稳定、燃温低、易点火、内压低、产气率高、残渣少等很多优点。但是由于环保、对于人体健康安全方面的问题，现在很少用在汽车安全气囊方面。
目前世界范围内主流的气体发生剂为硝酸胍和碱式硝酸铜类气体发生剂，硝酸胍作为主要燃料，碱式硝酸铜作为主要氧化剂。这类气体发生剂的燃温普遍较高，燃烧后碱式硝酸铜主要生成熔融的铜金属，这导致通常需要多层金属过滤网对其进行过滤和降温，将其留在发生器内部。一方面金属过滤网重量增加会导致成本增加和发生器重量增大；另外一方面，即使使用多层过滤网也不能过滤所有残渣，少部分残渣可以通过过滤网烫伤气袋，更严重的会烫伤人体。
所以解决方式一般为：1.减少碱式硝酸铜的使用量，从而减少气体发生剂组合物燃烧后形成的熔融铜残渣；2.在组合物配方中加入形态保持剂。形态保持剂一般为高熔点物质，起到增大熔融残渣粘度和作为药片骨架维持自身形状的作用。
钛酸锶是一种高熔点的金属化合物。之前在安全气囊气体发生剂领域也有使用，例如专利CN105801326A就是主要含有硝酸胍、碱式硝酸铜、钛酸盐的气体发生剂配方。但是该专利仅仅使用钛酸盐作为唯一的形态保持剂，对形态保持作用并不明显，不能起到很好的燃烧形态保持作用，尤其是对于碱式硝酸铜含量大于40％，硝酸胍含量大于40％的气体发生剂更不能起到很好的燃烧形态保持作用，并且该气体发生剂配方不容易被点燃。
例如专利CN100376515C公开了一种产气组合物，包括硝酸胍、碱式硝酸铜、辅助氧化剂硝酸钠、氧化铜及氧化铁，以及点火改良剂(三氧化二铝、氯化铜、铬酸铜、铬酸钾)，采用点火改良剂使的产气组合物更易于点火，点火延迟期短，但是三氧化二铝一般用于残渣结团，对于点火改良作用不大；氯化铜为弱氧化剂点火改良作用不大；铬酸铜、铬酸钾都是含铜类的强氧化剂，能起到一定的点火改良作用，但是均会增加残渣含量，铬酸铜增加不溶残渣含量，铬酸钾增加可溶残渣含量，且含碱金属钾类的物质燃烧后会形成可溶性的气溶胶微粒，对残渣结团不利。
再例如专利US5827996A公开了一种气囊用气体发生剂，包括燃料采用唑类或其金属盐，氧化剂，燃烧催化剂，控制燃烧剂和造渣剂，燃料采用唑类和金属盐，造渣剂是固化气体发生剂的燃烧残留物的添加剂，从而有利于气囊中的过滤器除去残留物，但是该专利适用于唑类作为燃料的配方，该类配方燃温比硝酸胍碱式硝酸铜类型配方高的多，即使加入造渣剂药片形态也不能很好保持。
此外专利CN101952227B公开了一种制备气体发生剂的方法，添加了硝酸胍、碱式硝酸铜、辅助氧化剂(例如硝酸钾、硝酸锶和硝酸钠)、燃速调节剂(高氯酸钾)、熔渣促进剂(二氧化硅、氧化锌、氧化铵、氧化铝)、压片脱模助剂兼形态保持协同助剂B(石墨、二硫化钼、二硫化钨、氮化硼)，该专利所用制粒方式为喷雾制粒方式，喷雾制粒与湿法制粒相比能耗较高；另外，该专利所用熔渣促进剂主要来之金属氧化物，如二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化铈，金属氧化物作为熔渣促进剂可以起到一定的促进熔渣结团作用，但是对于药片形态保持作用并不明显；同时该专利使用了压片脱模助剂如：石墨、二硫化钼、二硫化钨、氮化硼，这些助剂仅仅起到压片助剂的作用，不能与金属氧化物配合促进熔渣结团。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种气体发生器，该气体发生器采用的点火药剂组合物使得药片压片过程中不粘模，压片后药片能够很好的保持原有的光泽和形态，改善了点火药在低温-40℃存在点火延迟或波动大的现象，保证了点火药在-40℃～+90℃温度下工作时波及的范围更广，并且在点燃气体发生剂时点火更均匀，一致性更好，显著提升了点火性能。
本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
一种气体发生器，所述气体发生器采用的点火药剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：硝酸锶40％～60％；5-氨基四唑25％～40％；硝酸钾1％～20％；云母粉1％～20％；三氧化二铝0.5％～10％；石墨0.1％～10％；氮化硼0.1％～10％。
优选点火药剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：硝酸锶40％～60％；5-氨基四唑30％～40％；硝酸钾4％～15％；云母粉5％～15％；三氧化二铝0.5％～5％；石墨0.1％～5％；氮化硼0.1％～5％。
在上述气体发生器中，所述气体发生器采用的气体发生剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：硝酸胍40％～60％；碱式硝酸铜25％～40％；硝酸锶1％～20％；高氯酸铵1％～10％；钛酸锶2％～10％；滑石粉.6％～10％。
在上述气体发生器中，优选钛酸锶的质量百分比含量为5.5％～10％。优选硝酸锶的质量百分比含量为2％-10％；优选高氯酸铵的质量百分比含量为1％-3％；优选滑石粉的质量百分比含量为0.6％-2％。
在上述气体发生器中，所述气体发生剂组合物的各组分含水量之和不大于各组分总质量的1％。所述碱式硝酸铜的粒径D90不大于5μm；所述滑石粉的粒径D90不大于10μm。
在上述气体发生器中，所述气体发生剂组合物成型后为圆形片状结构或者圆环形片状结构，其中圆形片状结构的直径为3～15mm；圆环形片状结构的内径为1～3mm，外径为4～15mm。
在上述气体发生器中，所述气体发生器采用的气体发生剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：硝酸胍35％～60％；碱式硝酸铜25％～58％；钛酸锶5.5％～10％；滑石粉0.6％～10％。优选滑石粉的质量百分比含量为0.6％～5％。
在上述气体发生器中，所述气体发生剂组合物的各组分含水量之和不大于各组分总质量的1％。所述碱式硝酸铜的粒径D90不大于5μm；所述滑石粉的粒径D90不大于10μm。
在上述气体发生器中，所述气体发生剂组合物成型后为圆形片状结构或者圆环形片状结构，其中圆形片状结构的直径为3～15mm；圆环形片状结构的内径为1～3mm，外径为4～15mm。
在上述气体发生器中，所述5-氨基四唑的粒径D90不大于30μm；所述氮化硼的粒径D90不大于3.0μm；所述硝酸钾的粒径D90不大于165μm。所述点火药剂组合物的各组分含水量之和不大于各组分总质量的1％。所述点火药剂组合物为圆形片状结构，所述圆形片状结构的直径为3～10mm；圆形片状结构的厚度为1～5mm；每个圆形片状结构的质量为0.01～3g。所述点火药剂组合物为粒状结构，粒径为12～20目。
在上述气体发生器中，所述点火药剂组合物采用湿法制粒的方式制备，具体制备方法包括如下步骤：
(1)、将硝酸锶、5-氨基四唑、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝、石墨和氮化硼混合后得到第一物料；
(2)、将第一物料加水进行湿法混合，得到第二物料，其中加水量为第一物料总质量的3％～15％；
(3)、将第二物料通过10～40目的筛网得到第三物料；
(4)、将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10～40目的筛网得到第四物料；
(5)、将第四物料进行物料成型。
在上述气体发生器中，所述步骤(1)中将硝酸锶、5-氨基四唑、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝、石墨和氮化硼在混合设备中进行混合得到第一物料，混合时间为≤20min；所述混合设备为螺带混合机。所述步骤(2)中湿法混合的时间为2min～15min；湿法混合的设备为捏合机或混合机。所述步骤(5)中将第四物料通过旋转压片机模压的方法进行物料成型。所述步骤(5)中物料成型得到圆形片状结构，所述圆形片状结构的直径为3～10mm；圆形片状结构的厚度为1～5mm；每个圆形片状结构的质量为0.01～3g。所述步骤(5)中物料成型得到粒状结构，所述粒状结构的粒径为12～20目；所述粒状结构为将片状结构打粒后过筛得到。
在上述气体发生器中，所述气体发生剂组合物采用湿法制粒的方式制备，具体制备方法包括如下步骤：
(1)、将硝酸胍、碱式硝酸铜、硝酸锶、高氯酸铵和钛酸锶混合后得到第一物料；
(2)、将第一物料加水进行湿法混合，得到第二物料，其中加水量为第一物料总质量的8％～15％；
(3)、将第二物料通过10～40目的筛网得到第三物料；
(4)、将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10～40目的筛网得到第四物料；
(5)、将第四物料中加入滑石粉，进行物料成型。
在上述气体发生器中，所述步骤(1)中将硝酸胍、碱式硝酸铜、硝酸锶、高氯酸铵和钛酸锶在混合设备中进行混合得到第一物料，混合时间≥5min。
在上述气体发生器中，所述气体发生剂组合物的具体制备方法包括如下步骤：
(1)、将硝酸胍、碱式硝酸铜、硝酸锶、高氯酸铵、钛酸锶和滑石粉混合后得到第一物料；
(2)、将第一物料加水进行湿法混合，得到第二物料，其中加水量为第一物料总质量的8％～15％；
(3)、将第二物料通过10～40目的筛网得到第三物料；
(4)、将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10～40目的筛网得到第四物料；
(5)、将第四物料进行物料成型。
在上述气体发生器中，所述步骤(1)中将硝酸胍、碱式硝酸铜、硝酸锶、高氯酸铵、钛酸锶和滑石粉在混合设备中进行混合得到第一物料，混合时间≥5min。所述步骤(2)中湿法混合的时间为20min～60min；湿法混合的设备为捏合机或混合机。
在上述气体发生器中，所述气体发生剂组合物采用湿法制粒的方式制备，具体制备方法包括如下步骤：
(1)、将硝酸胍、碱式硝酸铜和钛酸锶混合后得到第一物料；
(2)、将第一物料加水进行湿法混合，得到第二物料，其中加水量为第一物料总质量的8％～15％；
(3)、将第二物料通过10～40目的筛网得到第三物料；
(4)、将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10～40目的筛网得到第四物料；
(5)、将第四物料中加入滑石粉，进行物料成型。
在上述气体发生器中，所述步骤(1)中将硝酸胍、碱式硝酸铜和钛酸锶在混合设备中进行混合得到第一物料，混合时间≥5min。所述步骤(2)中湿法混合的时间为20min～60min；湿法混合的设备为捏合机或混合机。
在上述气体发生器中，所述气体发生剂组合物的具体制备方法包括如下步骤：
(1)、将硝酸胍、碱式硝酸铜、钛酸锶和滑石粉混合后得到第一物料；
(2)、将第一物料加水进行湿法混合，得到第二物料，其中加水量为第一物料总质量的8％～15％；
(3)、将第二物料通过10～40目的筛网得到第三物料；
(4)、将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10～40目的筛网得到第四物料；
(5)、将第四物料进行物料成型。
在上述气体发生器中，所述步骤(1)中将硝酸胍、碱式硝酸铜、钛酸锶和滑石粉在混合设备中进行混合得到第一物料，混合时间≥5min。所述步骤(2)中湿法混合的时间为20min～60min；湿法混合的设备为捏合机或混合机。
在上述气体发生器中，所述气体发生器为汽车安全气囊用气体发生器。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)、本发明提供的气体发生器，采用包含硝酸锶、5-氨基四唑、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝、石墨和氮化硼的新型点火药剂组合物作为点火剂，该点火药剂组合物使得药片压片过程中不粘模，压片后药片能够很好的保持原有的光泽和形态，表面无凹坑，无毛刺；改善了点火药在低温-40℃存在点火延迟或波动大的现象，保证了点火药在-40℃～+90℃温度下工作时波及的范围更广，并且在点燃气体发生剂时点火更均匀，一致性更好，显著提升了点火性能。
(2)、本发明气体发生器中的点火药剂组合物含有石墨和氮化硼共同作为工艺助剂，在本发明组合物配方中二者协同作用，缺一不可，并且通过对二者用量比例的研究以及在组合物中用量的合理选择，使的组合物药片压片过程中不粘模，压片后药片能够很好的保持原有的光泽和形态，表面无凹坑，无毛刺；
(3)、本发明气体发生器中的点火药剂组合物含有三氧化二铝作为点火改良剂，通过对用量的合理选择，改善了点火药在低温-40℃存在点火延迟或波动大的现象，保证了点火药在-40℃～+90℃温度下工作时波及的范围更广，同时三氧化二铝的加入，使得点燃气体发生剂时点火更加均匀，一致性更好，进一步提高了点火剂组合物的点火性能；此外本发明通过添加安全可靠的三氧化二铝来改善低温点火性能，从本质上增加了配方的安全性能；
(4)、本发明气体发生器中的点火药剂组合物含有一定量的硝酸钾，与硝酸锶、5-氨基四唑配合使用，硝酸钾和硝酸锶是氧化剂，是点火药剂配方的氧源，1g的硝酸钾可放出0.4g～0.5g氧，比氧化物类氧化剂放出的氧气量更多，本发明通过研究和试验，加入合理量的硝酸钾，进一步提高点火药剂的燃速和火焰温度；
(5)、本发明通过对点火药剂组合物中包括硝酸锶、5-氨基四唑、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝、石墨和氮化硼在内的各组份的含量配比进行优化设计，并通过大量试验进行验证，使得点火药剂组合物具有优异的性能和显著的效果，点火药剂组合物在点燃气体发生剂时点火更均匀，一致性更好，显著提升了点火性能。
(6)、本发明气体发生器中的点火药剂组合物在成型之前，使用湿法制粒的方式进行制粒，通过湿法制粒使得工艺更加简单、成本较低、能耗低，工艺更为灵活，设备投入低。
(7)、本发明气体发生器中的点火药剂组合物通过采用氮化硼、云母粉、三氧化二铝、石墨等可以降低配方的感度，从配方的本质上提升其安全度；
(8)、本发明通过采用点火药剂组合物以粒状结构的形式使用，以提供最大可用的燃烧表面积以获得最快响应，从而快速点燃气体发生剂组合物，满足安全气囊保护司机和乘员的需求；
(9)、大量试验表明，本发明气体发生器中的点火药组合物能够在从-40℃到+90℃的温度范围内快速点燃气体发生剂；本发明的点火药组合物燃温大于2500K；本发明的组合物的产气率为2.1至2.5摩尔/100克，而典型的BKNO3增强剂组合物的气体产率为1.13摩尔/100克增强剂，含铝粉的增强剂组合物的产气率为1.7至1.9摩尔/100克；此外本发明的点火药剂组合物的产气率比常规的点火药剂组合物增加69至110％。
(10)、本发明针对现有技术中气体发生剂组合物采用单一形态保持剂不能起到很好的燃烧形态保持作用的缺陷，通过研究和大量试验，提出使用钛酸锶和滑石粉共同作为形态保持剂，同时给出了二者的用量，通过二者协同作用，使得气体发生剂药片燃烧后能够很好的保持燃烧前的形态，避免燃烧后药片熔融飞溅烧伤气袋。
(11)、本发明气体发生器中的气体发生剂组合物采用一定量的硝酸锶作为辅助氧化剂，一方面可以降低组合物中碱式硝酸铜的使用量(例如可以降低碱式硝酸铜的使用量到40％以下)，减少碱式硝酸铜燃烧分解后形成的熔融铜残渣；同时硝酸锶燃烧后产物氧化锶熔点为2430℃，远远大于金属铜的熔点，可以对碱式硝酸铜分解后形成的金属铜熔液形成很好的凝结作用，进一步减少熔融铜残渣。
(12)、本发明气体发生器中的气体发生剂组合物采用硝酸锶作为辅助氧化剂，硝酸锶分解形成的高熔点产物氧化锶及钛酸锶和滑石粉共同作为形态保持剂，促使药片燃烧后更好的保持燃烧前的形态，避免燃烧后药片熔融飞溅烧伤气袋。
(13)、本发明气体发生器中的气体发生剂组合物采用一定量的高氯酸铵作为点火性能调节剂，与其它各组份配合使用，在提高组合物的低温点火性能同时提高了燃烧速度。
(14)、本发明通过对气体发生剂组合物中各组份的含量配比进行优化设计，并通过大量试验进行验证，使得气体发生剂组合物具有优异的性能和显著的效果，气体发生剂药片燃烧后能够很好的保持燃烧前的形态，并且显著减少碱式硝酸铜燃烧分解后形成的熔融铜残渣，在提高组合物的低温点火性能同时提高了燃烧速度。
(15)、本发明气体发生器中的气体发生剂组合物在成型之前，使用湿法制粒的方式进行制粒，通过湿法制粒使得工艺更加简单、成本较低、能耗低，工艺更为灵活，设备投入低；
(16)、本发明对气体发生器中的气体发生剂组合物采用湿法制粒的工艺过程及工艺条件进行优化设计，使得制备工艺简单、易于实现，同时本发明制备方法中滑石粉可以在制备之前同其余组份一起混合后进行湿法制备，也可以在最后加入滑石粉，制备方法更加灵活。
附图说明
图1为本发明对比例1中点火药剂组合物药片表面形态图；
图2为本发明对比例2中点火药剂组合物药片表面形态图；
图3为本发明对比例3中点火药剂组合物的时间和压力的曲线图；
图4为本发明实施例1中点火药剂组合物药片表面形态图；
图5为本发明实施例1中点火药剂组合物的时间和压力的曲线图；
图6为本发明实施例2中点火药剂组合物药片表面形态图；
图7为本发明实施例2中点火药剂组合物的时间和压力的曲线图；
图8为本发明实施例3中点火药剂组合物药片表面形态图；
图9为本发明实施例3中点火药剂组合物的时间和压力的曲线图；
图10为本发明实施例4中点火药剂组合物药片表面形态图；
图11为本发明实施例4中点火药剂组合物的时间和压力的曲线图；
图12为本发明实施例5中点火药剂组合物药片表面形态图；
图13为本发明实施例5中点火药剂组合物的时间和压力的曲线图；
图14为本发明对比例11中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；
图15为本发明对比例12中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；
图16为本发明实施例11中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；
图17为本发明实施例12中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；
图18为本发明实施例13中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；
图19为本发明实施例14中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；
图20为本发明实施例15中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；
图21为本发明对比例21中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；
图22为本发明对比例22中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；
图23为本发明实施例21中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；
图24为本发明实施例22中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；
图25为本发明实施例23中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图。
图26为本发明实施例24中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明点火性能可靠的点火药剂组合物，包括如下质量百分比含量的组分：
在上述点火药剂组合物中，优选采用如下质量百分比含量的组分：硝酸锶40％～60％；5-氨基四唑(5-AT)30％～40％；硝酸钾4％～15％；云母粉5％～15％；三氧化二铝0.5％～5％；石墨0.1％～5％；氮化硼0.1％～5％。
上述5氨基四唑的粒径D90不大于30μm；上述氮化硼的粒径D90不大于3.0μm；上述硝酸钾的粒径D90不大于165μm。
上述点火药剂组合物的各组分含水量之和不大于各组分总质量的1％。
上述各组分混合物在模压成型之前，制成含水量小于0.5％的粒子。
上述点火药剂组合物可以为圆形片状结构，所述圆形片状结构的直径为3～10mm；圆形片状结构的厚度为1～5mm；每个圆形片状结构的重量为0.01～3g。
上述点火药剂组合物还可以为粒状结构，通过将片状结构打粒后过筛得到，粒径为12～20目。优选采用粒状结构。
本发明采用湿法制粒的方式制备点火药剂组合物，具体制备方法包括如下步骤：
(1)、将硝酸锶、5-氨基四唑、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝、石墨和氮化硼混合后得到第一物料；可以在混合设备中进行混合得到第一物料，混合时间为≤20min；混合设备可以采用螺带混合机。
(2)、将第一物料加水进行湿法混合，得到第二物料，其中加水量为第一物料总质量的3％～15％；湿法混合的时间为2min～15min；湿法混合的设备为捏合机或混合机。
(3)、将第二物料通过10～40目的筛网得到第三物料；
(4)、将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10～40目的筛网得到第四物料；
(5)、将第四物料进行物料成型，可以通过旋转压片机模压的方法进行物料成型，再通过摇摆式颗粒机制成粒状物。
步骤(5)中物料成型得到圆形片状结构或粒状结构，其中圆形片状结构的直径为3～10mm；圆形片状结构的厚度为1～5mm；每个圆形片状结构的质量为0.01～3g；其中粒状结构为将片状结构打粒后过筛得到，粒径为12～20目。
本发明制备得到的点火药剂组合物主要用于汽车安全气囊气体发生器。
本发明还提供一种气体发生器，使用上述点火性能可靠的点火药剂组合物作为点火药剂。
对比例1：
点火药剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：
上述组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径6.4mm，厚度2.7～3.1mm的圆片。具体制备方法为：将硝酸锶、5-氨基四唑(5-AT)、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝和石墨通过螺带混合机混合后得到第一物料；将第一物料加入8％的蒸馏水进行湿法捏合20min，得到第二物料，将第二物料通过10目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10目的筛网得到第四物料；将第四物料通过旋转压片机进行物料成型。
如图1所示为本发明对比例1中点火药剂组合物药片表面形态图；在此对比例中仅仅加入石墨作为脱模剂，没有加入氮化硼。在进行旋转压片机压制后，药片表面有粘模，药片不能够很好的保持原有的光泽和形态，表面有凹坑，有毛刺。
对比例2
点火药剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径6.4mm，厚度2.7～3.1mm的圆片。具体制备方法为：将硝酸锶、5-氨基四唑(5-AT)、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝和氮化硼通过螺带混合机混合后得到第一物料；将第一物料加入8％的蒸馏水进行湿法捏合20min，得到第二物料，将第二物料通过10目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10目的筛网得到第四物料；将第四物料通过旋转压片机进行物料成型。
如图2所示为本发明对比例2中点火药剂组合物药片表面形态图；在此对比例中仅仅加入氮化硼作为脱模剂，没有加入石墨。进行旋转压机压制成药片后，药片表面有粘模，药片不能够很好的保持原有的光泽和形态，表面有凹坑，有毛刺。
对比例3
点火药剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径6.4mm，厚度2.7～3.1mm的圆片。具体制备方法为：将硝酸锶、5-氨基四唑(5-AT)、硝酸钾、云母粉通过螺带混合机混合后得到第一物料；将第一物料加入8％的蒸馏水进行湿法捏合20min，得到第二物料，将第二物料通过10目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10目的筛网得到第四物料；将第四物料通过旋转压片机进行物料成型。
如图3所示为本发明对比例3中点火药剂组合物的时间和压力的曲线图；表1为本发明对比例3中点火药剂组合物的时间和压力数据表，包含点火时间TTFG数据统计，由图3和表1可知点火药剂组合物在常温+23℃，高温+85℃，低温－40℃的条件下，均出现点火延迟，影响了发生器的整体压力性能及燃速，低温点火时间不满足小于7ms的要求。
表1
在此对比例中没有加入三氧化二铝，也没有加入石墨和氮化硼。进行试车试验后，从－40℃至+90℃均出现点火延迟。并且在进行旋转压片机压制后，药片表面有粘模，药片不能够很好的保持原有的光泽和形态，表面有凹坑，有毛刺。
实施例1
点火药剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径6.4mm，厚度2.7～3.1mm的圆片。具体制备方法为：将硝酸锶、5-氨基四唑(5-AT)、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝、石墨和氮化硼通过螺带混合机混合后得到第一物料；将第一物料加入10％(质量百分比含量，下同)的蒸馏水进行湿法捏合12min，得到第二物料，将第二物料通过10目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过20目的筛网得到第四物料；将第四物料通过旋转压片机进行物料成型，得到圆形片状结构。
如图4所示为本发明实施例1中点火药剂组合物药片表面形态图；在此对比例中同时加入石墨和氮化硼作为脱模剂，两者起到很好的协同作用，进行旋转压机压制成药片后，药片表面不粘模，药片能够很好的保持原有的光泽和形态，表面无凹坑，无毛刺。
将圆形片状结构药片打粒后过筛得到粒径为12～20目的粒状结构，进行试验。如图5所示为本发明实施例1中点火药剂组合物的时间和压力的曲线图；表2为本发明实施例1中点火药剂组合物的时间和压力数据表，包含点火时间TTFG数据统计，由图5和表2可知点火药剂组合物在常温+23℃，高温+85℃，低温－40℃的条件下，点火正常，压力正常，且点火时间TTFG及气体发生器的压力性能满足气体发生器标准要求，低温点火时间满足小于7ms的要求。
表2
实施例2
点火药剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径6.4mm，厚度2.7～3.1mm的圆片。具体制备方法为：将硝酸锶、5-氨基四唑(5-AT)、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝、石墨和氮化硼通过螺带混合机混合后得到第一物料；将第一物料加入6％的蒸馏水进行湿法捏合10min，得到第二物料，将第二物料通过10目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10目的筛网得到第四物料；将第四物料通过旋转压片机进行物料成型，得到圆形片状结构。
如图6所示为本发明实施例2中点火药剂组合物药片表面形态图；在此对比例中同时加入石墨和氮化硼作为脱模剂，两者起到很好的协同作用，进行旋转压机压制成药片后，药片表面不粘模，药片能够很好的保持原有的光泽和形态，表面无凹坑，无毛刺。
将圆形片状结构药片打粒后过筛得到粒径为12～20目的粒状结构，进行试验。如图7所示为本发明实施例2中点火药剂组合物的时间和压力的曲线图；表3为本发明实施例2中点火药剂组合物的时间和压力数据表，包含点火时间TTFG数据统计，由图7和表3可知点火药剂组合物在常温+23℃，高温+85℃，低温－40℃的条件下，点火正常，压力正常，且点火时间TTFG及气体发生器的压力性能满足气体发生器标准要求，低温点火时间满足小于7ms的要求。
表3
实施例3
点火药剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径6.4mm，厚度2.7～3.1mm的圆片。具体制备方法为：将硝酸锶、5-氨基四唑(5-AT)、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝、石墨和氮化硼通过螺带混合机混合后得到第一物料；将第一物料加入5％的蒸馏水进行湿法捏合5min，得到第二物料，将第二物料通过20目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10目的筛网得到第四物料；将第四物料通过旋转压片机进行物料成型，得到圆形片状结构。
如图8所示为本发明实施例3中点火药剂组合物药片表面形态图；在此对比例中同时加入石墨和氮化硼作为脱模剂，两者起到很好的协同作用，进行旋转压机压制成药片后，药片表面不粘模，药片能够很好的保持原有的光泽和形态，表面无凹坑，无毛刺。
将圆形片状结构药片打粒后过筛得到粒径为12～20目的粒状结构，进行试验，如图9所示为本发明实施例3中点火药剂组合物的时间和压力的曲线图；表4为本发明实施例3中点火药剂组合物的时间和压力数据表，包含点火时间TTFG数据统计，由图9和表4可知点火药剂组合物在常温+23℃，高温+85℃，低温－40℃的条件下，点火正常，压力正常，且点火时间TTFG及气体发生器的压力性能满足气体发生器标准要求，低温点火时间满足小于7ms的要求。
表4
实施例4
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径6.4mm，厚度2.7～3.1mm的圆片。具体制备方法为：将硝酸锶、5-氨基四唑(5-AT)、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝、石墨和氮化硼通过螺带混合机混合后得到第一物料；将第一物料加入4％的蒸馏水进行湿法捏合5min，得到第二物料，将第二物料通过10目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过20目的筛网得到第四物料；将第四物料通过旋转压片机进行物料成型，得到圆形片状结构。
如图10所示为本发明实施例4中点火药剂组合物药片表面形态图；在此对比例中同时加入石墨和氮化硼作为脱模剂，两者起到很好的协同作用，进行旋转压机压制成药片后，药片表面不粘模，药片能够很好的保持原有的光泽和形态，表面无凹坑，无毛刺。
将圆形片状结构药片打粒后过筛得到粒径为12～20目的粒状结构，进行试验，如图11所示为本发明实施例4中点火药剂组合物的时间和压力的曲线图；表5为本发明实施例4中点火药剂组合物的时间和压力数据表，包含点火时间TTFG数据统计，由图11和表5可知点火药剂组合物在常温+23℃，高温+85℃，低温－40℃的条件下，点火正常，压力正常，且点火时间TTFG及气体发生器的压力性能满足气体发生器标准要求，低温点火时间满足小于7ms的要求。
表5
实施例5
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径6.4mm，厚度2.7～3.1mm的圆片。具体制备方法为：将硝酸锶、5-氨基四唑(5-AT)、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝、石墨和氮化硼通过螺带混合机混合后得到第一物料；将第一物料加入12％的蒸馏水进行湿法捏合4min，得到第二物料，将第二物料通过20目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过30目的筛网得到第四物料；将第四物料通过旋转压片机进行物料成型，得到圆形片状结构。
如图12所示为本发明实施例5中点火药剂组合物药片表面形态图；在此对比例中同时加入石墨和氮化硼作为脱模剂，两者起到很好的协同作用，进行旋转压机压制成药片后，药片表面不粘模，药片能够很好的保持原有的光泽和形态，表面无凹坑，无毛刺。
将圆形片状结构药片打粒后过筛得到粒径为12～20目的粒状结构，进行试验，如图13所示为本发明实施例5中点火药剂组合物的时间和压力的曲线图；表6为本发明实施例5中点火药剂组合物的时间和压力数据表，包含点火时间TTFG数据统计，由图13和表6可知点火药剂组合物在常温+23℃，高温+85℃，低温－40℃的条件下，点火正常，压力正常，且点火时间TTFG及气体发生器的压力性能满足气体发生器标准要求，低温点火时间满足小于7ms的要求。
表6
本发明一种气体发生剂组合物的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)、将硝酸胍、碱式硝酸铜、硝酸锶、高氯酸铵和钛酸锶混合后得到第一物料。在混合设备中进行混合，混合时间≥5min；混合设备可以为V型混合机、三维多向运动混合机、自动提升料斗混合机、振动磨、螺带混合机或声共振混合机。
(2)、将第一物料加水进行湿法混合20min-60min，得到第二物料，其中加水量为第一物料总质量的8％～15％，优选采用加入蒸馏水。湿法混合的设备为捏合机或混合机，例如可以选择卧式捏合机、立式捏合机、螺带混合机或声共振混合机。
(3)、将第二物料通过10～40目的筛网得到第三物料；
(4)、将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10～40目的筛网得到第四物料；烘干设备可以为电加热烘箱、油浴烘箱、蒸汽烘箱、双锥烘箱、振动流化床或带式真空干燥机。
(5)、将第四物料中加入滑石粉，进行物料成型，成型设备可以为油压机、旋转压片机或粉末成型机。物料成型得到圆形片状结构或者圆环形片状结构，其中圆形片状结构的直径为3～15mm；圆环形片状结构的内径为1～3mm，外径为4～15mm。
本发明也可以在制备开始之前将滑石粉与其余组份同时混合，即将硝酸胍、碱式硝酸铜、硝酸锶、高氯酸铵、钛酸锶和滑石粉混合后得到第一物料，之后开始后续的制备过程，后续制备方法同上述方法完全相同。
本发明制备得到的气体发生剂组合物主要用于汽车安全气囊气体发生器。
以下实施例中采用的混合设备为三维多项运动混合机，捏合机为卧式捏合机，烘干设备为真空烘箱，成型设备为旋转压片机。
对比例11
气体发生剂组合物包含如下质量百分比含量的组份：
硝酸胍50％
碱式硝酸铜44.5％
钛酸锶5.5％
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径5mm，厚度1.9mm的圆片，具体制备方法为：将硝酸胍、碱式硝酸铜和钛酸锶通过混合设备混合后得到第一物料；将第一物料加入8％的蒸馏水进行湿法捏合20min，得到第二物料，将第二物料通过10目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10目的筛网得到第四物料；将第四物料通过旋转压片机进行物料成型。
将制备的圆片装入试验发生器中，进行点火燃烧试验。试验后将发生器解剖，观察药片燃烧后的形态。
如图14所示为本发明对比例中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；如下表7为本发明对比例11中气体发生剂组合物药片燃烧后排出物可溶残渣与不溶残渣重量及低温点火延迟时间统计，由图14及表7可知药片形态没有保持，残渣大部分飞出发生器，低温点火延迟时间超过7ms。
表7
对比例12
气体发生剂组合物包含如下质量百分比含量的组份：
硝酸胍40％
碱式硝酸铜52.75％
钛酸锶6.5％
滑石粉0.75％
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径5mm，厚度1.9mm的圆片，具体制备方法为：将硝酸胍、碱式硝酸铜和钛酸锶通过混合设备混合后得到第一物料；将第一物料加入15％的蒸馏水进行湿法捏合60min，得到第二物料，将第二物料通过40目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过40目的筛网得到第四物料；将第四物料中加入滑石粉，通过旋转压片机进行物料成型。
将制备的圆片装入试验发生器中，进行点火燃烧试验。试验后将发生器解剖，观察药片燃烧后的形态。
如图15所示为本发明对比例12中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；如下表8为本发明对比例12中气体发生剂组合物药片燃烧后排出物可溶残渣与不溶残渣重量及低温点火延迟时间统计；本对比例中加入钛酸锶及滑石粉一起作为形态保持剂，进行安全气囊发生器试验后，药片形态得到一定程度的保持，由表8可以看出，飞出发生器的残渣含量稍高，组合物燃速较慢，点火时间大于7ms。
表8
实施例11
气体发生剂组合物包含如下质量百分比含量的组份：
硝酸胍50％
碱式硝酸铜31.75％
硝酸锶10％
高氯酸铵2％
钛酸锶5.5％
滑石粉0.75％。
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径5mm，厚度1.9mm的圆片，具体制备方法为：将硝酸胍、碱式硝酸铜、硝酸锶、高氯酸铵和钛酸锶通过混合设备混合后得到第一物料；将第一物料加入8％的蒸馏水进行湿法捏合20min，得到第二物料，将第二物料通过10目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10目的筛网得到第四物料；将第四物料中加入滑石粉，通过旋转压片机进行物料成型。
将制备的圆片装入试验发生器中，进行点火燃烧试验。试验后将发生器解剖，观察药片燃烧后的形态。
如图16所示为本发明实施例1中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；如下表9为本发明实施例1中气体发生剂组合物药片燃烧后排出物可溶残渣与不溶残渣重量及低温点火延迟时间统计；由图16及表9可知药片形态得到很好保持，飞出发生器残渣较少，低温点火时间满足小于7ms的要求。
表9
本实施例中加入钛酸锶和滑石粉一起混合，共同作为形态保持剂，两者起到很好的协同作用，同时加入硝酸锶和高氯酸铵，碱式硝酸铜含量减低到35％以下，硝酸锶燃烧后高熔点产物氧化锶和钛酸锶及滑石粉一起作为形态保持剂，进行安全气囊发生器试验后，药片形态得到很好的保持，同时组合物燃烧速度提高，熔融铜残渣减少。
实施例12
气体发生剂组合物包含如下质量百分比含量的组份：
硝酸胍40％
碱式硝酸铜40％
硝酸锶12.75％
高氯酸铵1％
钛酸锶5.5％
滑石粉0.75％
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径5mm，厚度1.9mm的圆片，具体制备方法为：将硝酸胍、碱式硝酸铜、硝酸锶、高氯酸铵和钛酸锶通过混合设备混合后得到第一物料；将第一物料加入15％的蒸馏水进行湿法捏合60min，得到第二物料，将第二物料通过40目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过40目的筛网得到第四物料；将第四物料中加入滑石粉，通过旋转压片机进行物料成型。
将制备的圆片装入试验发生器中，进行点火燃烧试验。试验后将发生器解剖，观察药片燃烧后的形态。
如图17所示为本发明实施例12中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；如下表10为本发明实施例12中气体发生剂组合物药片燃烧后排出物可溶残渣与不溶残渣重量及低温点火延迟时间统计；由图17和表10可知药片形态得到很好保持，飞出发生器残渣较少，低温点火时间满足小于7ms的要求。
表10
本实施例中加入钛酸锶和滑石粉一起混合，共同作为形态保持剂，两者起到很好的协同作用，同时加入硝酸锶和高氯酸铵，碱式硝酸铜含量减低到40％以下，硝酸锶燃烧后高熔点产物氧化锶和钛酸锶及滑石粉一起作为形态保持剂，进行安全气囊发生器试验后，药片形态得到很好的保持，同时组合物燃烧速度提高，熔融铜残渣减少。
实施例13
气体发生剂组合物包含如下质量百分比含量的组份：
硝酸胍60％
碱式硝酸铜25％
硝酸锶1％
高氯酸铵2％
钛酸锶10％
滑石粉2％。
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径5mm，厚度1.9mm的圆片，具体制备方法为：将硝酸胍、碱式硝酸铜、硝酸锶、高氯酸铵和钛酸锶通过混合设备混合后得到第一物料；将第一物料加入10％的蒸馏水进行湿法捏合40min，得到第二物料，将第二物料通过20目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过20目的筛网得到第四物料；将第四物料中加入滑石粉，通过旋转压片机进行物料成型。
将制备的圆片装入试验发生器中，进行点火燃烧试验。试验后将发生器解剖，观察药片燃烧后的形态。
如图18所示为本发明实施例13中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；如下表11为本发明实施例13中气体发生剂组合物药片燃烧后排出物可溶残渣与不溶残渣重量及低温点火延迟时间统计；由图18和表11可知药片形态得到很好保持，飞出发生器残渣较少，低温点火时间满足小于7ms的要求。
表11
本实施例中加入钛酸锶和滑石粉一起混合，共同作为形态保持剂，两者起到很好的协同作用，同时加入硝酸锶和高氯酸铵，碱式硝酸铜含量减低到30％以下，硝酸锶燃烧后高熔点产物氧化锶和钛酸锶及滑石粉一起作为形态保持剂，进行安全气囊发生器试验后，药片形态得到很好的保持，同时组合物燃烧速度提高，熔融铜残渣减少。
实施例14
气体发生剂组合物包含如下质量百分比含量的组份：
硝酸胍45％
碱式硝酸铜32％
硝酸锶8％
高氯酸铵2％
钛酸锶3％
滑石粉10％。
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径5mm，厚度1.9mm的圆片，具体制备方法为：将硝酸胍、碱式硝酸铜、硝酸锶、高氯酸铵和钛酸锶通过混合设备混合后得到第一物料；将第一物料加入12％的蒸馏水进行湿法捏合30min，得到第二物料，将第二物料通过30目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过30目的筛网得到第四物料；将第四物料中加入滑石粉，通过旋转压片机进行物料成型。
将制备的圆片装入试验发生器中，进行点火燃烧试验。试验后将发生器解剖，观察药片燃烧后的形态。
如图19所示为本发明实施例14中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；如下表12为本发明实施例14中气体发生剂组合物药片燃烧后排出物可溶残渣与不溶残渣重量及低温点火延迟时间统计，由图19和表12可知药片形态得到很好保持，飞出发生器残渣较少，低温点火时间满足小于7ms的要求。
表12
本实施例中加入钛酸锶和滑石粉一起混合，共同作为形态保持剂，两者起到很好的协同作用，同时加入硝酸锶和高氯酸铵，碱式硝酸铜含量减低到35％以下，硝酸锶燃烧后高熔点产物氧化锶和钛酸锶及滑石粉一起作为形态保持剂，进行安全气囊发生器试验后，药片形态得到很好的保持，同时组合物燃烧速度提高，熔融铜残渣减少。
实施例15
硝酸胍51％
碱式硝酸铜36％
硝酸锶3％；
高氯酸铵2％；
钛酸锶7％
滑石粉1％。
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径5mm，厚度1.9mm的圆片，具体制备方法为：将硝酸胍、碱式硝酸铜、硝酸锶、高氯酸铵、钛酸锶和滑石粉通过混合设备混合后得到第一物料；将第一物料加入12％的蒸馏水进行湿法捏合40min，得到第二物料，将第二物料通过25目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过25目的筛网得到第四物料；将第四物料直接通过旋转压片机进行物料成型。
将制备的圆片装入试验发生器中，进行点火燃烧试验。试验后将发生器解剖，观察药片燃烧后的形态。
如图20所示为本发明实施例15中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；如下表13为本发明实施例15中气体发生剂组合物药片燃烧后排出物可溶残渣与不溶残渣重量及低温点火延迟时间统计。由图20可知进行安全气囊发生器试验后，药片形态得到很好的保持。表13中排出物残渣总重量低于1克，飞出发生器残渣较少，低温点火时间满足小于7ms的要求。表13
本实施例中加入钛酸锶和滑石粉一起混合，共同作为形态保持剂，两者起到很好的协同作用，同时加入硝酸锶和高氯酸铵，碱式硝酸铜含量减低到36％，硝酸锶燃烧后高熔点产物氧化锶和钛酸锶及滑石粉一起作为形态保持剂，进行安全气囊发生器试验后，药片形态得到很好的保持，同时组合物燃烧速度提高，熔融铜残渣减少。
本发明上述对比例及实施例中均作了三组平行试验并取平均值。
本发明另一种气体发生剂组合物的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)、将硝酸胍、碱式硝酸铜和钛酸锶混合后得到第一物料。在混合设备中进行混合，混合时间≥5min；混合设备可以为V型混合机、三维多向运动混合机、自动提升料斗混合机、振动磨、螺带混合机或声共振混合机。
(2)、将第一物料加水进行湿法混合20min-60min，得到第二物料，其中加水量为第一物料总质量的8％～15％，优选采用加入蒸馏水。湿法混合的设备为捏合机或混合机，例如可以选择卧式捏合机、立式捏合机、螺带混合机或声共振混合机。
(3)、将第二物料通过10～40目的筛网得到第三物料；
(4)、将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10～40目的筛网得到第四物料；烘干设备可以为电加热烘箱、油浴烘箱、蒸汽烘箱、双锥烘箱、振动流化床或带式真空干燥机。
(5)、将第四物料中加入滑石粉，进行物料成型，成型设备可以为油压机、旋转压片机或粉末成型机。物料成型得到圆形片状结构或者圆环形片状结构，其中圆形片状结构的直径为3～15mm；圆环形片状结构的内径为1～3mm，外径为4～15mm。
本发明也可以在制备开始之前将滑石粉与其余组份同时混合，即将硝酸胍、碱式硝酸铜、钛酸锶和滑石粉混合后得到第一物料，之后开始后续的制备过程，后续制备方法完全相同。
本发明制备得到的气体发生剂组合物主要用于汽车安全气囊气体发生器。
以下实施例中采用的混合设备为三维多项运动混合机，捏合机为卧式捏合机，烘干设备为真空烘箱，成型设备为旋转压片机。
对比例21
气体发生剂组合物包含如下质量百分比含量的组份：
硝酸胍35％
碱式硝酸铜59.5％
钛酸锶5.5％
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径5mm，厚度1.9mm的圆片，具体制备方法为：将硝酸胍、碱式硝酸铜和钛酸锶通过混合设备混合后得到第一物料；将第一物料加入8％的蒸馏水进行湿法捏合20min，得到第二物料，将第二物料通过10目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10目的筛网得到第四物料；将第四物料通过旋转压片机进行物料成型。
将制备的圆片装入试验发生器中，进行点火燃烧试验。试验后将发生器解剖，观察药片燃烧后的形态。
如图21所示为本发明对比例21中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；在此对比例中仅仅加入钛酸锶作为形态保持剂，由图可知进行安全气囊发生器试验后，药片形态没有很好的保持。
如下表14为本发明对比例21中气体发生剂组合物药片燃烧后排出物可溶残渣与不溶残渣重量统计；表14中排出物残渣总重量超过1克。
表14
对比例22
气体发生剂组合物包含如下质量百分比含量的组份：
硝酸胍39.4％
碱式硝酸铜60％
滑石粉0.6％。
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径5mm，厚度1.9mm的圆片，具体制备方法为：将硝酸胍、碱式硝酸铜通过混合设备混合后得到第一物料；将第一物料加入15％的蒸馏水进行湿法捏合60min，得到第二物料，将第二物料通过40目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过40目的筛网得到第四物料；将第四物料中加入滑石粉，通过旋转压片机进行物料成型。
将制备的圆片装入试验发生器中，进行点火燃烧试验。试验后将发生器解剖，观察药片燃烧后的形态。
如图22所示为本发明对比例22中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；在此对比例中仅仅加入滑石粉作为形态保持剂。由图可知进行安全气囊发生器试验后，药片形态没有很好的保持。
如下表15为本发明对比例22中气体发生剂组合物药片燃烧后排出物可溶残渣与不溶残渣重量统计，表15中排出物残渣总重量大大超过1克。
表15
序号 PH值 水溶物重量(g) 不溶物重量(g) 总重(g)
001 5.35 1.125 0.205 1.330
002 5.29 1.036 0.216 1.252
003 5.63 1.356 0.238 1.594
AVE 5.42 1.172 0.220 1.392
实施例21
气体发生剂组合物包含如下质量百分比含量的组份：
硝酸胍35％
碱式硝酸铜58％
钛酸锶5.5％
滑石粉1.5％。
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径5mm，厚度1.9mm的圆片，具体制备方法为：将硝酸胍、碱式硝酸铜和钛酸锶通过混合设备混合后得到第一物料；将第一物料加入8％的蒸馏水进行湿法捏合20min，得到第二物料，将第二物料通过10目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10目的筛网得到第四物料；将第四物料中加入滑石粉，通过旋转压片机进行物料成型。
将制备的圆片装入试验发生器中，进行点火燃烧试验。试验后将发生器解剖，观察药片燃烧后的形态。
如图23所示为本发明实施例21中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；如下表16为本发明实施例21中气体发生剂组合物药片燃烧后排出物可溶残渣与不溶残渣重量统计；在本实施例中同时加入钛酸锶和滑石粉共同作为形态保持剂，两者起到很好的协同作用，由图23可知进行安全气囊发生器试验后，药片形态得到很好的保持。表16中排出物残渣总重量低于1克。
表16
序号 PH值 水溶物重量(g) 不溶物重量(g) 总重(g)
001 5.81 0.842 0.061 0.903
002 5.73 0.778 0.022 0.800
003 6.02 0.863 0.056 0.919
AVE 5.85 0.828 0.046 0.874
实施例22
气体发生剂组合物包含如下质量百分比含量的组份：
硝酸胍60％
碱式硝酸铜25％
钛酸锶10％
滑石粉5％。
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径5mm，厚度1.9mm的圆片，具体制备方法为：将硝酸胍、碱式硝酸铜和钛酸锶通过混合设备混合后得到第一物料；将第一物料加入15％的蒸馏水进行湿法捏合60min，得到第二物料，将第二物料通过40目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过40目的筛网得到第四物料；将第四物料中加入滑石粉，通过旋转压片机进行物料成型。
将制备的圆片装入试验发生器中，进行点火燃烧试验。试验后将发生器解剖，观察药片燃烧后的形态。
如图24所示为本发明实施例22中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；如下表17为本发明实施例22中气体发生剂组合物药片燃烧后排出物可溶残渣与不溶残渣重量统计；在本实施例中同时加入钛酸锶和滑石粉共同作为形态保持剂，两者起到很好的协同作用，由图24可知进行安全气囊发生器试验后，药片形态得到很好的保持。表17中排出物残渣总重量仅为0.330克。
表17
序号 PH值 水溶物重量(g) 不溶物重量(g) 总重(g)
001 6.15 0.339 0.015 0.354
002 5.96 0.335 0.026 0.361
003 5.81 0.256 0.018 0.274
AVE 5.97 0.310 0.020 0.330
实施例23
气体发生剂组合物包含如下质量百分比含量的组份：
硝酸胍50％
碱式硝酸铜40％
钛酸锶9.4％
滑石粉0.6％。
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径5mm，厚度1.9mm的圆片，具体制备方法为：将硝酸胍、碱式硝酸铜和钛酸锶通过混合设备混合后得到第一物料；将第一物料加入10％的蒸馏水进行湿法捏合30min，得到第二物料，将第二物料通过20目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过20目的筛网得到第四物料；将第四物料中加入滑石粉，通过旋转压片机进行物料成型。
将制备的圆片装入试验发生器中，进行点火燃烧试验。试验后将发生器解剖，观察药片燃烧后的形态。
如图25所示为本发明实施例23中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；如下表18为本发明实施例23中气体发生剂组合物药片燃烧后排出物可溶残渣与不溶残渣重量统计。在本实施例中同时加入钛酸锶和滑石粉共同作为形态保持剂，两者起到很好的协同作用，由图25可知进行安全气囊发生器试验后，药片形态得到很好的保持。表18中排出物残渣总重量低于1克。
表18
序号 PH值 水溶物重量(g) 不溶物重量(g) 总重(g)
001 5.68 0.653 0.056 0.709
002 5.77 0.558 0.020 0.578
003 5.63 0.762 0.059 0.821
AVE 5.69 0.658 0.045 0.703
实施例24
气体发生剂组合物包含如下质量百分比含量的组份：
硝酸胍49％
碱式硝酸铜41％
钛酸锶7.5％
滑石粉2.5％。
这些组分被称量后，通过湿法制粒和旋转压片机压制成直径5mm，厚度1.9mm的圆片，具体制备方法为：将硝酸胍、碱式硝酸铜、钛酸锶和滑石粉通过混合设备混合后得到第一物料；将第一物料加入12％的蒸馏水进行湿法捏合40min，得到第二物料，将第二物料通过25目的筛网得到第三物料；将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过25目的筛网得到第四物料；将第四物料直接通过旋转压片机进行物料成型。
将制备的圆片装入试验发生器中，进行点火燃烧试验。试验后将发生器解剖，观察药片燃烧后的形态。
如图26所示为本发明实施例24中气体发生剂组合物药片燃烧后残渣形态图；如下表19为本发明实施例24中气体发生剂组合物药片燃烧后排出物可溶残渣与不溶残渣重量统计。在本实施例中同时加入钛酸锶和滑石粉一起称量混合，共同作为形态保持剂，两者起到很好的协同作用，由图26可知进行安全气囊发生器试验后，药片形态得到很好的保持。表19中排出物残渣总重量低于1克。
表19
本发明上述对比例及实施例中均作了三组平行试验并取平均值。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (37)

1.一种气体发生器，其特征在于：所述气体发生器采用的点火药剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：
2.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于：所述点火药剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：
3.根据权利要求1或2所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生器采用的气体发生剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：
4.根据权利要求1或2所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生器采用的气体发生剂组合物包括如下质量百分比含量的组分：
5.根据权利要求3所述的气体发生器，其特征在于：所述钛酸锶的质量百分比含量为5.5％～10％。
6.根据权利要求3所述的气体发生器，其特征在于：所述硝酸锶的质量百分比含量为2％-10％；所述高氯酸铵的质量百分比含量为1％-3％；所述滑石粉的质量百分比含量为0.6％-2％。
7.根据权利要求3所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生剂组合物的各组分含水量之和不大于各组分总质量的1％。
8.根据权利要求3所述的气体发生器，其特征在于：所述碱式硝酸铜的粒径D90不大于5μm；所述滑石粉的粒径D90不大于10μm。
9.根据权利要求3所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生剂组合物成型后为圆形片状结构或者圆环形片状结构，其中圆形片状结构的直径为3～15mm；圆环形片状结构的内径为1～3mm，外径为4～15mm。
10.根据权利要求4所述的气体发生器，其特征在于：所述滑石粉的质量百分比含量为0.6％～5％。
11.根据权利要求4所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生剂组合物的各组分含水量之和不大于各组分总质量的1％。
12.根据权利要求4所述的气体发生器，其特征在于：所述碱式硝酸铜的粒径D90不大于5μm；所述滑石粉的粒径D90不大于10μm。
13.根据权利要求4所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生剂组合物成型后为圆形片状结构或者圆环形片状结构，其中圆形片状结构的直径为3～15mm；圆环形片状结构的内径为1～3mm，外径为4～15mm。
14.根据权利要求1或2所述的气体发生器，其特征在于：所述5-氨基四唑的粒径D90不大于30μm；所述氮化硼的粒径D90不大于3.0μm；所述硝酸钾的粒径D90不大于165μm。
15.根据权利要求1或2所述的气体发生器，其特征在于：所述点火药剂组合物的各组分含水量之和不大于各组分总质量的1％。
16.根据权利要求1或2所述的气体发生器，其特征在于：所述点火药剂组合物为圆形片状结构，所述圆形片状结构的直径为3～10mm；圆形片状结构的厚度为1～5mm；每个圆形片状结构的质量为0.01～3g。
17.根据权利要求1或2所述的气体发生器，其特征在于：所述点火药剂组合物为粒状结构，粒径为12～20目。
18.根据权利要求1～2，5～13之一所述的气体发生器，其特征在于：所述点火药剂组合物采用湿法制粒的方式制备。
19.根据权利要求18所述的气体发生器，其特征在于：所述点火药剂组合物的具体制备方法包括如下步骤：
(1)、将硝酸锶、5-氨基四唑、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝、石墨和氮化硼混合后得到第一物料；
(2)、将第一物料加水进行湿法混合，得到第二物料，其中加水量为第一物料总质量的3％～15％；
(3)、将第二物料通过10～40目的筛网得到第三物料；
(4)、将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10～40目的筛网得到第四物料；
(5)、将第四物料进行物料成型。
20.根据权利要求19所述的气体发生器，其特征在于：所述步骤(1)中将硝酸锶、5-氨基四唑、硝酸钾、云母粉、三氧化二铝、石墨和氮化硼在混合设备中进行混合得到第一物料，混合时间为≤20min；所述混合设备为螺带混合机。
21.根据权利要求19所述的气体发生器，其特征在于：所述步骤(2)中湿法混合的时间为2min～15min；湿法混合的设备为捏合机或混合机。
22.根据权利要求19所述的气体发生器，其特征在于：所述步骤(5)中将第四物料通过旋转压片机模压的方法进行物料成型。
23.根据权利要求19所述的气体发生器，其特征在于：所述步骤(5)中物料成型得到圆形片状结构，所述圆形片状结构的直径为3～10mm；圆形片状结构的厚度为1～5mm；每个圆形片状结构的质量为0.01～3g。
24.根据权利要求19所述的气体发生器，其特征在于：所述步骤(5)中物料成型得到粒状结构，所述粒状结构的粒径为12～20目；所述粒状结构为将片状结构打粒后过筛得到。
25.根据权利要求3所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生剂组合物采用湿法制粒的方式制备。
26.根据权利要求25所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生剂组合物的具体制备方法包括如下步骤：
(1)、将硝酸胍、碱式硝酸铜、硝酸锶、高氯酸铵和钛酸锶混合后得到第一物料；
(2)、将第一物料加水进行湿法混合，得到第二物料，其中加水量为第一物料总质量的8％～15％；
(3)、将第二物料通过10～40目的筛网得到第三物料；
(4)、将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10～40目的筛网得到第四物料；
(5)、将第四物料中加入滑石粉，进行物料成型。
27.根据权利要求26所述的气体发生器，其特征在于：所述步骤(1)中将硝酸胍、碱式硝酸铜、硝酸锶、高氯酸铵和钛酸锶在混合设备中进行混合得到第一物料，混合时间≥5min。
28.根据权利要求25所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生剂组合物的具体制备方法包括如下步骤：
(1)、将硝酸胍、碱式硝酸铜、硝酸锶、高氯酸铵、钛酸锶和滑石粉混合后得到第一物料；
(2)、将第一物料加水进行湿法混合，得到第二物料，其中加水量为第一物料总质量的8％～15％；
(3)、将第二物料通过10～40目的筛网得到第三物料；
(4)、将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10～40目的筛网得到第四物料；
(5)、将第四物料进行物料成型。
29.根据权利要求28所述的气体发生器，其特征在于：所述步骤(1)中将硝酸胍、碱式硝酸铜、硝酸锶、高氯酸铵、钛酸锶和滑石粉在混合设备中进行混合得到第一物料，混合时间≥5min。
30.根据权利要求26～29之一所述的气体发生器，其特征在于：所述步骤(2)中湿法混合的时间为20min～60min；湿法混合的设备为捏合机或混合机。
31.根据权利要求4所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生剂组合物采用湿法制粒的方式制备。
32.根据权利要求31所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生剂组合物的具体制备方法包括如下步骤：
(1)、将硝酸胍、碱式硝酸铜和钛酸锶混合后得到第一物料；
(2)、将第一物料加水进行湿法混合，得到第二物料，其中加水量为第一物料总质量的8％～15％；
(3)、将第二物料通过10～40目的筛网得到第三物料；
(4)、将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10～40目的筛网得到第四物料；
(5)、将第四物料中加入滑石粉，进行物料成型。
33.根据权利要求32所述的所述的气体发生器，其特征在于：所述步骤(1)中将硝酸胍、碱式硝酸铜和钛酸锶在混合设备中进行混合得到第一物料，混合时间≥5min。
34.根据权利要求31所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生剂组合物的具体制备方法包括如下步骤：
(1)、将硝酸胍、碱式硝酸铜、钛酸锶和滑石粉混合后得到第一物料；
(2)、将第一物料加水进行湿法混合，得到第二物料，其中加水量为第一物料总质量的8％～15％；
(3)、将第二物料通过10～40目的筛网得到第三物料；
(4)、将第三物料进行烘干，烘干至含水量小于第三物料总质量的0.5％，再次通过10～40目的筛网得到第四物料；
(5)、将第四物料进行物料成型。
35.根据权利要求34所述的所述的气体发生器，其特征在于：所述步骤(1)中将硝酸胍、碱式硝酸铜、钛酸锶和滑石粉在混合设备中进行混合得到第一物料，混合时间≥5min。
36.根据权利要求32～35之一所述的气体发生器，其特征在于：所述步骤(2)中湿法混合的时间为20min～60min；湿法混合的设备为捏合机或混合机。
37.根据权利要求1～2、5～13、19～29、31～35之一所述的气体发生器，其特征在于：所述气体发生器为汽车安全气囊用气体发生器。
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