CN113912017A - 一种氧烛产氧药芯及其制备方法 - Google Patents

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李栋梁
闫亚辉
刘彤
董众豹
康虎
唐正鹏
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    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0203—Preparation of oxygen from inorganic compounds
    • C01B13/0218—Chlorate

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Abstract

本发明涉及一种氧烛产氧药芯及其制备方法，属于化学氧发生技术领域。述产氧药芯原料组分及质量分数为：产氧源78～98％，催化剂1～10％，抑氯剂0.1～11％，粘结剂0.2～5％；产氧源为氯酸钠和高氯酸钾中的一种以上，催化剂为四氧化三钴和三氧化二钴中的一种以上，抑氯剂为氧化镁和硅酸钠中的一种以上，粘结剂为高岭土。通过将产氧源进行磨料和振筛预处理，然后和其他原料组分一起干混后加水湿混；将混合好的原料压制成密度为1.9～2.1g/cm3的产氧药芯，干燥后制得。所述产氧药芯除氯效果好，成本低，环境敏感性低，可调节供氧速率和平滑产氧曲线，能够承受运行期间的幅度振动；不易熄燃，安全性得到提高。

Description

一种氧烛产氧药芯及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种氧烛产氧药芯及其制备方法，属于化学氧发生技术领域。
背景技术
氧烛是由氯酸盐，或高氯酸盐和催化剂等物质组成的自发性持续性供氧的 产品。氧烛在燃烧过程中，氯酸盐组分受热熔融，达到分解温度后分解产生氧 气。氯酸盐无约束地熔化，易导致产氧药芯塌陷，引起无组织、不规则以及不 稳定的反应前沿，进而导致反应产物形成孔洞，在受到高强度振动的影响下， 易导致息燃。
适度地控制产氧药芯反应产物的形态，进而消除孔洞的形成，有利于提高 反应前沿与未反应药剂的接触，提高反应成功率。同时反应产物适度的体积膨 胀有助于消除产氧药芯之间存在的装配公差，有助于产氧药芯的持续稳定燃烧。 美国专利US 3293187在氧烛产氧药芯的配方组成中添加过氧化锂和高氯酸锂提 高氧烛的完整性，但产物中的氯气含量较高。欧洲专利EP 0630351B1在氧烛产 氧药芯配方组成中添加了磷酸锂、偏硼酸锂和四硼酸锂等物质来调节供氧速率 和平滑供氧曲线，提高氧烛结构完整性，但目前锂相关的原料成本较高。美国 专利US5882545使用氧化镁作为产氧药芯的抑氯剂和燃速调节剂的组分，在配 方中使用较多的金属燃料，金属燃料带来的高热量会加速氯酸盐的熔融。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种氧烛产氧药芯； 通过对产氧药芯原料组成成分及其含量进行选择，具有可调节供氧流量速率， 消除副产物氯气、安全性高和成本低廉的特点。
本发明的目的之二在于提供一种本发明所述的氧烛产氧药芯的制备方法； 通过引入产氧源预处理操作，制备得到的产氧药芯表面光滑，产氧平稳。
为实现本发明的目的，提供以下技术方案。
一种氧烛产氧药芯，以所述产氧药芯的原料总体质量为100％计，其中，组 成成分及其质量分数如下：
Figure BDA0003330662070000021
其中，产氧源为氯酸钠(NaClO3)和高氯酸钾(KClO4)中的一种以上；优 选产氧源为氯酸钠。
催化剂为四氧化三钴(Co3O4)和三氧化二钴(Co2O3)中的一种以上。催 化剂的主要是降低氯酸盐分解的活化能，促使氯酸盐低温下分解，降低化学氧 发生器表面的温度。
抑氯剂为氧化镁(MgO)和硅酸钠(Na2SiO3)中的一种以上。抑氯剂主要 是消除生成的氯气，减低氯气含量。
粘结剂为高岭土。粘结剂有支撑骨架的作用，防止燃烧物熔融流淌。
一种本发明所述的氧烛产氧药芯的制备方法，所述方法步骤如下：
(1)将产氧源进行磨料和振筛预处理，得到粉末为预处理后的产氧源；
优选预处理后的产氧源为粒径分布为95％以上的40目粉末。
(2)称取步骤(1)预处理后的产氧源和其他原料组成成分，置于混料机 中干混，然后加水进行湿混，直至均匀混合。将混合好的原料倒入定型工装的 模腔中，压制成密度为1.9g/cm3～2.1g/cm3的产氧药芯，在100℃～150℃干燥，制 备得到一种氧烛产氧药芯。
其中，优选以产氧药芯原料总体质量为100％计，加入水的质量分数为 2％～4％。
有益效果
1.本发明提供了一种氧烛产氧药芯，所述产氧药芯消除氯气效果好，成本 低廉；环境敏感性低，可调节供氧速率和平滑产氧曲线，能够承受运行期间的 幅度振动。
2.本发明提供了一种氧烛产氧药芯，所述产氧药芯的原料中不使用金属燃 料，添加有必要的高熔点助剂，可避免产氧药芯出现孔洞，不易熄燃，安全性 得到提高。
3.本发明提供了一种氧烛产氧药芯，所述产氧药芯的通过调整各组成成分 及含量，可实现对产氧药芯反应产物的体积控制，有助于消除装配公差，提高 在振动条件下的可靠性。
4.本发明提供了一种氧烛产氧药芯的制备方法，所述方法中通过对产氧源 进行预处理，可使制备得到的产氧药芯表面光滑，产氧平稳。
具体实施方式
下面结合具体实施例来详述本发明，但不作为对本发明专利的限定。
实施例1
一种氧烛产氧药芯的制备方法，所述方法步骤如下：
(1)将产氧源氯酸钠(NaClO3)进行磨料和振筛预处理，得到粒径分布为 95％以上的40目NaClO3粉末，为预处理后的产氧源；
(2)称取步骤(1)预处理后的产氧源和其他原料组成成分，以所述产氧 药芯原料的总体质量360g为100％计，其中，组成成分及其质量分数如下：产 氧源NaClO3 98％，催化剂Co3O4 1.7％，抑氯剂MgO 0.1％，粘结剂高岭土0.2％； 置于混料机中干混，然后加入7.2g的水进行湿混，直至均匀混合。将混合好的 原料倒入定型工装的模腔中，压制成密度为1.9g/cm3的产氧药芯，在120℃的烘 箱里干燥12h并自然降温，制备得到一种氧烛产氧药芯。
将本实施例制得的产氧药芯进行如下测试：
(1)通过失重法气体流量检测方法进行性能检测，经分析出的产氧体积流 量-时间曲线平稳；
(2)氯气含量依照GB11736-89《居住区大气中氯卫生检验标准方法甲基 橙分光光度法》的要求进行检测，未检出氯气含量；
(3)燃烧后反应产物形态为层状堆积，无孔洞出现。
实施例2
一种氧烛产氧药芯的制备方法，所述方法步骤如下：
(1)将产氧源NaClO3进行磨料和振筛预处理，得到粒径分布为95％以上 的40目NaClO3粉末，为预处理后的产氧源；
(2)称取步骤(1)预处理后的产氧源和其他原料组成成分，以所述产氧 药芯原料的总体质量300g为100％计，其中，组成成分及其质量分数如下：产 氧源NaClO3 78％，催化剂Co3O4 10％，抑氯剂MgO 10％，粘结剂高岭土2％； 置于混料机中干混，然后加入10g的水进行湿混，直至均匀混合。将混合好的 原料倒入定型工装的模腔中，压制成密度为1.9g/cm3的产氧药芯，在100℃的烘 箱里干燥12h并自然降温，制备得到一种氧烛产氧药芯。
将本实施例制得的产氧药芯进行如下测试：
(1)通过失重法气体流量检测方法进行性能检测，经分析出的产氧体积流 量-时间曲线平稳；
(2)氯气含量依照GB11736-89《居住区大气中氯卫生检验标准方法甲基 橙分光光度法》的要求进行检测，未检出氯气含量；
(3)燃烧后反应产物形态为层状堆积，无孔洞出现。
实施例3
一种氧烛产氧药芯的制备方法，所述方法步骤如下：
(1)将产氧源NaClO3进行磨料和振筛预处理，得到粒径分布为95％以上 的40目NaClO3粉末，为预处理后的产氧源；
(2)称取步骤(1)预处理后的产氧源和其他原料组成成分，以所述产氧 药芯原料的总体质量400g为100％计，其中，组成成分及其质量分数如下：产 氧源NaClO3 92.5％，催化剂Co3O4 1％，抑氯剂MgO 1.5％，粘结剂高岭土5％； 置于混料机中干混，然后加入15g的水进行湿混，直至均匀混合。将混合好的 原料倒入定型工装的模腔中，压制成密度为2.1g/cm3的产氧药芯，在100℃的烘 箱里干燥12h并自然降温，制备得到一种氧烛产氧药芯。
将本实施例制得的产氧药芯进行如下测试：
(1)通过失重法气体流量检测方法进行性能检测，经分析出的产氧体积流 量-时间曲线平稳；
(2)氯气含量依照GB11736-89《居住区大气中氯卫生检验标准方法甲基 橙分光光度法》的要求进行检测，未检出氯气含量；
(3)燃烧后反应产物形态为层状堆积，无孔洞出现。
实施例4
一种氧烛产氧药芯的制备方法，所述方法步骤如下：
(1)将产氧源NaClO3进行磨料和振筛预处理，得到粒径分布为95％以上 的40目NaClO3粉末，为预处理后的产氧源；
(2)称取步骤(1)预处理后的产氧源和其他原料组成成分，以所述产氧 药芯原料的总体质量400g为100％计，其中，组成成分及其质量分数如下：产 氧源NaClO3 83.2％％，催化剂Co3O4 5％，抑氯剂MgO 11％，粘结剂高岭土0.8％； 置于混料机中干混，然后加入13g的水进行湿混，直至均匀混合。将混合好的 原料倒入定型工装的模腔中，压制成密度为1.9g/cm3的产氧药芯，在100℃的烘 箱里干燥12h并自然降温，制备得到一种氧烛产氧药芯。
将本实施例制得的产氧药芯进行如下测试：
(1)通过失重法气体流量检测方法进行性能检测，经分析出的产氧体积流 量-时间曲线平稳；
(2)氯气含量依照GB11736-89《居住区大气中氯卫生检验标准方法甲基 橙分光光度法》的要求进行检测，未检出氯气含量；
(3)燃烧后反应产物形态为层状堆积，无孔洞出现。

Claims (6)

1.一种氧烛产氧药芯，其特征在于：以所述产氧药芯的原料总体质量为100％计，组成成分及其质量分数如下：
Figure FDA0003330662060000011
产氧源为氯酸钠和高氯酸钾中的一种以上；
催化剂为四氧化三钴和三氧化二钴中的一种以上；
抑氯剂为氧化镁和硅酸钠中的一种以上；
粘结剂为高岭土。
2.根据权利要求1所述的一种氧烛产氧药芯，其特征在于：产氧源为氯酸钠。
3.一种如权利要求1或2所述的氧烛产氧药芯的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
(1)将产氧源进行磨料和振筛预处理，得到粉末为预处理后的产氧源；
(2)称取预处理后的产氧源和其他原料组成成分，置于混料机中干混，然后加水进行湿混，直至均匀混合；将混合好的原料倒入定型工装的模腔中，压制成密度为1.9g/cm3～2.1g/cm3的产氧药芯，在100℃～150℃干燥，制备得到一种氧烛产氧药芯。
4.根据权利要求3所述的一种氧烛产氧药芯的制备方法，其特征在于：预处理后的产氧源为粒径分布为95％以上的40目粉末。
5.根据权利要求3所述的一种氧烛产氧药芯的制备方法，其特征在于：以产氧药芯原料总体质量为100％计，加入水的质量分数为2％～4％。
6.根据权利要求3所述的一种氧烛产氧药芯的制备方法，其特征在于：预处理后的产氧源为粒径分布为95％以上的40目粉末；以产氧药芯原料总体质量为100％计，加入水的质量分数为2％～4％。
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