CN109160868A - 一种气囊用气体发生剂 - Google Patents

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姚俊
王星魁
王秋雨
范智
张宁
张帆
张一帆
舒君玲
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
    • C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
    • C06D5/06—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by reaction of two or more solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B31/00—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt

Abstract

本发明公开了一种气囊用气体发生剂，所述气体发生剂为带有贯穿通孔的圆台状，所述圆台外径2mm～8mm，内径1mm～3mm，高度2mm～8mm，所述气体发生剂的质量密度和气体产率的乘积大于或等于5.4mol/100cm3，所述气体发生剂采用如下质量配比的组分：硝酸胍35％～55％；碱式硝酸铜25％～52％；其他助剂5.5％～20％。相对之前的带孔型药片，本发明提供气体发生剂具有高密度以及高气体产率的特性，同时与圆柱形药片相比，本发明提供的气体发生剂实现了先慢后快，能够有效改善气体发生器的燃烧性能。

Description

一种气囊用气体发生剂
技术领域
本发明涉及汽车安全气囊用气体发生剂技术领域，具体涉及一种气囊用气体发生剂。
背景技术
汽车安全气囊由产生气体的气体发生器和气袋两部分组成，当汽车发生碰撞时，气体发生器内的气体发生剂引燃产生气体充满气袋对车上人员进行保护。
在汽车碰撞过程中，人员受到伤害往往是瞬间完成的，因此就要求安全气囊的充满速度要足够快，但是过快的充气速度也会对车上人员造成伤害，因此希望能够有一种气体发生剂能使安全气囊的充气速度先缓再快。
专利CN1303338A中公开了一种安全气囊用产气剂，该种产气剂使用挤出工艺制成带通孔的圆台状药片，利用这种特殊形状的药型使安全气囊在开始阶段的充气速度比通常速度低。但此发明中采用了挤出工艺，必须要对气体发生剂配方中加入一定量的粘合剂，会减小气体发生剂的气体产率，使得同样气量的发生器需要装入更多的药片，不利于气体发生器的轻量化。同时挤出工艺同时也限定了气体发生剂的制备工艺，只能使用湿法混合来混合原材料。
另外，现有气囊用气体发生剂药盘较大，只能使用于特定的发生器，同时较大药片也不利于压制药片质量密度的提升。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种气囊用气体发生剂，旨在改善气体发生剂的性能，该种气体发生剂能够有效降低气囊充气时前段充气速度，即初段速度比通常速度低，而后速度再增加，在燃烧时可以达到理想的燃烧性能，同时具有高密度和高产气率。
本发明提供如下技术方案：
一种气囊用气体发生剂，所述气体发生剂为带有贯穿通孔的圆台状，所述圆台外径2mm～8mm，内径1mm～3mm，高度2mm～8mm，所述气体发生剂的质量密度和气体产率的乘积大于或等于5.4mol/100cm3，所述气体发生剂采用如下质量配比的组分：
硝酸胍 35％～55％；
碱式硝酸铜 25％～52％；
其他助剂 5.5％～20％。
所述其他助剂包括氧化铜、氧化铁、高氯酸铵、高氯酸钾、铝粉、氮化硼、石墨、硝酸钾或糊精中的一种或几种。
所述气体发生剂的质量密度大于1.95g/cm3，优选1.98g/cm3。
所述气体发生剂的气体产率大于2.7mol/100g，优选3.06mol/100g。
所述气体发生剂采用旋转压片机进行压制。
所述气体发生剂采用湿法制粒、喷雾制粒或干法制粒。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)使用本发明制备的气体发生剂药片，与同样压制工艺的实心药片相比，其燃烧性能具有很大的提升，主要体现在此种药片燃烧过程中燃烧面积的下降要远远慢于实心药片，而在燃烧末期燃烧面积会有数倍差距，因此可以一定程度的缓解传统药片在燃烧时燃速先快后慢的情况。
(2)与挤出成型工艺的带孔药片相比，本发明中使用压制工艺，在配方中不需要额外加入粘合剂，因此能够达到更高的产气率。
(3)与挤出成型工艺的带孔药片相比，本发明中使用压制工艺，对于原材料混合方式没有限定，可以使用湿法混合，喷雾混合等多种本领域常用混合手段。
(4)与现有带通孔大药片相比，本发明中气体发生剂适用于各种类型的小型发生器并且可以达到更高的压制密度。
附图说明
图1为根据本发明的气囊用气体发生剂横截面的结构示意图。
图2为实施例1、实施例2和对比实施例1发生器的时间-压力曲线图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明做进一步说明,显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明的气囊用气体发生剂横截面的结构示意图，所述气体发生剂为带有贯穿通孔的圆台状，所述圆台外径(D)2mm～8mm，内径(d)1mm～3mm，高度(h)2mm～8mm，优选为圆台外径(D)5.4mm，通孔内径(d)1.5mm，高度(d)6mm。所述气体发生剂的质量密度和气体产率的乘积大于或等于5.4mol/100cm3。
本发明中使用的气体发生剂配方包括硝酸胍、碱式硝酸铜以及其他助剂,配方采用如下质量配比的组分：
硝酸胍 35％～55％；
碱式硝酸铜 25％～52％；
其他助剂 5.5％～20％。
所述其他助剂包括氧化铜、氧化铁、高氯酸铵、高氯酸钾、铝粉、氮化硼、石墨、硝酸钾或糊精中的一种或几种组合。
本发明中气体发生剂药盘较小，适用于各种类型小型的发生器，因此具有较高的气体密度，气体发生剂的质量密度大于1.95g/cm3，优选1.98g/cm3。
本发明中气体发生剂由压制工艺制得，优先采用旋转压片机进行压制。与挤出成型工艺相比，本发明中使用压制工艺，在配方中不需要额外加入粘合剂，因此能够达到更高的产气率，产气率大于2.7mol/100g，优选3.06mol/100g。
在本发明中，不限制压制前药粒的制备方法，湿法混合制粒、喷雾干燥制粒、干法制粒等本领域常用制粒方法均可适用本发明。
所述气体发生剂质量密度通过密度计测量可以得到，气体产率可以由配方计算理论数据，一般对其工作前和工作后的重量进行测定，通过重量差计算气体产率。
实施例1
将硝酸胍2.65kg，碱式硝酸铜1.9kg，氧化铜0.3kg和氧化铁0.15kg混合后加入0.6kg的水，通过制粒机制成粒子，然后经过旋转压片机压制成外径5.4mm，内径1.5mm，高度6mm，密度1.98g/cm3的带通孔圆台药片，气体产率为2.95mol/100g，质量密度和气体产率的乘积为5.841mol/100cm3。
实施例2
将硝酸胍2.65kg，碱式硝酸铜1.9kg，氧化铜0.3kg和氧化铁0.15kg混合后加入0.6kg的水，通过制粒机制成粒子，然后经过旋转压片机压制成外径5.4mm，内径2.0mm，高度6mm，密度1.98g/cm3的带通孔圆台药片，气体产率为2.95mol/100g，质量密度和气体产率的乘积为5.841mol/100cm3。
实施例3
将硝酸胍2.75kg，碱式硝酸铜1.8kg，高氯酸钾0.45kg，加入7kg水，使用分散装置完全分散后使用喷雾制粒机进行制粒，然后经过旋转压片机压制成外径6mm，内径2mm,高度6mm，密度为1.98g/cm3的带通孔圆台药片，气体产率为3.06mol/100g，质量密度和气体产率的乘积为6.0588mol/100cm3。
对比实施例1
将硝酸胍2.65kg，碱式硝酸铜1.9kg，氧化铜0.3kg和氧化铁0.15kg混合后加入0.6kg的水，通过制粒机制成粒子，然后经过旋转压片机压制成直径4mm，厚度2mm，密度1.98g/cm3的圆柱形药片，气体产率为2.95mol/100g，质量密度和气体产率的乘积为5.841mol/100cm3。
对比实施例2
将硝酸胍1.75kg，碱式硝酸铜3kg进行干混,将0.25kg瓜尔胶加入0.75kg水中混合，然后将干混完的组合物加入瓜尔胶混合液中进行混合,通过外径为5.5mm，内径为1.5mm的模具在压力下挤压通过制成单孔圆台状药粒，切割成大约6mm的长度，干燥后制成气体发生剂。所述气体发生剂的质量密度为1.91g/cm3，气体产率为2.64mol/100g，质量密度和气体产率的乘积为5.0424mol/100cm3。
将实施例1、实施例2与对比实施例1制备的气体发生剂分别装入标准发生器中，进行P-t性能测试，测试结果见表1。
表1
从上表1可以看出：在Pmax(最大压力)和Tmax(最大压力时间)基本相似的情况下，实施例1和实施例2在10ms、20ms以及40ms时的输出压力(P10、P20以及P40)远低于对比实施例1，这说明本发明所述气体发生剂可以在保证气囊充填时间的同时有效降低前段的充气速度。
将实施例3和对比实施例2制得药片进行对比，使用挤出法制备的气体发生剂表面比实施例3中压制工艺制备的药片表面光洁度要差，使用压制法制备的实施例3药片的密度为1.98g/cm3，大于使用挤出法制备的气体发生剂的药片密度1.91g/cm3。
如图2所示，为本发明实施例1、实施例2和对比实施例1发生器的时间-压力曲线图，横坐标为时间(ms)，纵坐标为压力(kPa)。
从图2可以看出对比实施例1在起始阶段曲线增加迅速，后期变得平缓，说明传统实心药片发生器工作前半段产气速度大，后期产气速度开始下降，实现先快后慢。
对比实施例1前半段的曲线斜率大于实施例1和2的曲线斜率，说明对比实施例1发生器工作前半部分产气速度要大于实施例1和2，但在30ms左右时，实施例1和2的曲线斜率开始超过对比实施例1，说明对比实施例1发生器产气速度开始下降，而实施例1和2发生器的产气速度并没有降低，其进一步说明了带孔药片在一定程度上缓解了传统实心药片在燃烧时燃速先快后慢的情况，实现了先慢后快，保证了气囊的安全使用。
与实施例2相比，实施例1达到最大压力所需的时间最多，说明孔径大小对于最大压力获得的快慢有影响。
综上所述，本发明提出了一种气囊用气体发生剂，相对之前的带孔型药片，本发明提供的气体发生剂具有高密度以及高气体产率的特性，同时与圆柱形药片相比，本发明提供的气体发生剂药片实现先慢后快，能够有效改善气体发生器的燃烧性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种气囊用气体发生剂，其特征在于：所述气体发生剂为带有贯穿通孔的圆台状，所述圆台外径2mm～8mm，内径1mm～3mm，高度2mm～8mm，所述气体发生剂的质量密度和气体产率的乘积大于或等于5.4mol/100cm3，所述气体发生剂采用如下质量配比的组分：
硝酸胍 35％～55％；
碱式硝酸铜 25％～52％；
其他助剂 5.5％～20％。
2.根据权利要求1所述的气囊用气体发生剂，其特征在于：所述其他助剂包括氧化铜、氧化铁、高氯酸铵、高氯酸钾、铝粉、氮化硼、石墨、硝酸钾或糊精中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的气囊用气体发生剂，其特征在于：所述气体发生剂的质量密度大于1.95g/cm3。
4.根据权利要求3所述的气囊用气体发生剂，其特征在于：所述气体发生剂的质量密度为1.98g/cm3。
5.根据权利要求1所述的气囊用气体发生剂，其特征在于：所述气体发生剂的气体产率大于2.7mol/100g。
6.根据权利要求5所述的气囊用气体发生剂，其特征在于：所述气体发生剂的气体产率为3.06mol/100g。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的气囊用气体发生剂，其特征在于：所述气体发生剂采用旋转压片机进行压制。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的气囊用气体发生剂，其特征在于：所述气体发生剂采用湿法制粒、喷雾制粒或干法制粒。
9.根据权利要求7所述的气囊用气体发生剂，其特征在于：所述气体发生剂采用湿法制粒、喷雾制粒或干法制粒。
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