CN1163251A - 含有聚胺的硝酸盐作为燃料的气体产生剂组合物 - Google Patents
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Abstract
一种气体产生剂组合物，它基本上由约30-85％(重量)的燃料(A)和约15-70％(重量)的氧化剂(B)组成，含量是以(A)和(B)的总重量为基准，燃料(A)中至少约有60％直至100％重量是具有下列各种通式之一的聚胺的硝酸盐或是它们的混合物，
(I)ZHN-CO-NHZ，
(III)ZHN-CO-NH-CO-NHZ，和
(IV)C2-C3烷基二胺。式(I)至(III)中的Z可以相同或不同，它是选自H和NH2，氧化剂(B)中至少约有60％直至100％重量是选自Cu(NO3)2·3Cu(OH)2，Co(NH3)3(NO3)3或它们的混合物。
Description
本发明涉及气体产生剂组合物，如用以使汽车气袋充气的气体产生剂组合物，特别是涉及使用聚胺的硝酸盐作为燃料的气体产生剂组合物。
用来给汽车气袋充气的气体产生剂组合物最普遍的是以叠氮化钠为基础的，这种组合物在充气时产生氮气。但是由于毒性和稳定性问题，明显的趋势是不使用叠氮化钠作为燃料，并已提出了许多非叠氮化物气体产生剂配方，如美国专利4,369,079、4,370,181、5,197,758和5,431,103，这些专利的内容都在此引用作参考。但是非叠氮化物配剂也有其本身的问题，例如产生颗粒和产生有害气体。因此，仍需要可用以给汽车气袋等充气的安全、有效的气体产生剂。
专利文件WO95/09825指出了以聚胺硝酸盐作为燃料，以碱金属或碱土金属的硝酸盐或硝酸铵作为氧化剂，并包含一种载体以改进灰分的气体产生剂组合物。虽然该文件中所述的这些组合物具有一些优良性质，但仍希望能有这样的组合物：它能在较低温度燃烧(这性质是用于具有铝外壳或其它铝部件的充气器的组合物特别希望有的)，并有较高的气体产率。
本发明提供了一种产生气体的组合物，它含有约30-85％(重量)的燃料(A)以及约15-70％(重量)的氧化剂(B)，含量是以(A)和(B)的总重量为基准。燃料(A)中至少约60％(重量)直至100％(重量)是具有下列各种通式之一的聚胺的硝酸盐或是它们的混合物：
(I) ZHN-CO-NHZ，
(III) ZHN-CO-NH-CO-NHZ，和
(IV) C2-C3烷基二胺。
式(I)至(III)中的Z可以相同或不同，是选自H和NH2。氧化剂(B)中至少约60％(重量)直至100％(重量)是碱式硝酸铜(II)(即Cu(NO3)2·3Cu(OH)2)、硝酸三氨合钴(III)(即Co(NH3)3·(NO3)3)或它们的混合物。
除非另外说明，百分数都是指重量百分数。氧化剂以外的组分是以氧化剂加燃料的总重量作为100％计算的。
可作为主要燃料的一些聚胺的硝酸盐包括脲、胍、氨基胍、二氨基胍和氨基脲的硝酸盐。而通式(IV)所示胺类的硝酸盐包括1，2-乙二胺、1，3-丙二胺和1，2-丙二胺的盐，而以1，2-乙二胺为较佳。由于通式(I)-(IV)的聚胺只是略有碱性，一般只会形成一硝酸盐；但是如果可能，二硝酸盐或三硝酸盐也是可接受的。燃烧时，通式(I)-(IV)所示胺类的硝酸盐都不会产生任何固体物质。
碱式硝酸铜(II)和/或硝酸三氨合钴(III)用作主要氧化剂时与上述专利文献WO95/09825相比，在燃烧时可得到高得多的气体产率，因为碱式硝酸铜在燃烧时本身会产生气体。碱式硝酸铜唯一的固体燃烧产物是二价金属铜，一种容易滤去的物质。硝酸三氨合钴(III)的唯一固体燃烧产物是钴，同样容易滤去。因此，如果所用的燃料仅是式(I)-(IV)的聚胺的硝酸盐的一种或多种，并且以碱式硝酸铜(II)和/或硝酸三氨合钴(III)用作唯一的氧化剂，则所产生的固体产物仅为金属铜和/或金属钴。
虽然碱式硝酸铜(II)和/或硝酸三氨合钴(III)最好是单独用作唯一的氧化剂，氧化剂中可包含最高达40％(重量)的其它氧化剂，包括本领域已知的碱金属和碱土金属的硝酸盐，盐酸盐，高氯酸盐，诸如二价铜的氧化物、铁的氧化物之类的过滤金属氧化物，以及这些氧化剂的混合物。
此外，在燃料(A)和氧化剂(B)组分以外，本发明的气体产生组合物还可以包含一些附加的组分，例如压制助剂(pressing aids)，润滑剂，着色剂等等，众所周知，以燃料(A)加氧化剂(B)的总重量为100％，这些附加组分的含量可高达10％(重量)。
为了使本发明的气体产生组合物以足够大的质量流速进行燃烧，所述的气体产生组合物最好是制成具有高的表面积/体积比的颗粒的形式，也即表面积与体积之比至少约为1mm-1的颗粒，并更好是表面积与体积之比至少约为5mm-1的颗粒。通过形成小球(即直径约为3mm或更小，更好为直径约为2mm或更小)可以达到高的表面积，这样的小球可通过成球过程形成，例如美国专利No.4,994,212和No.5,084,218中所指出的，这些内容均在此引用作参考。
本发明的组合物也可通过传统的挤压方法制成切断的园柱形棒的形式或穿孔的切段园柱形棒的形式。如果是挤压形成，较好是加入约2％-10％(重量)的粘合剂，更好是约加入3％-5％(重量)。
本发明的气体产生组合物有许多优点，本发明组合物是具有高的气体得率并且很容易配制成每100克气体产生剂产生大于20摩尔气体。燃烧温度不太高。本发明组合物可以容易地配制成约2000℃以及更低温度燃烧。各组分可容易地得到，对热稳定，非爆炸性，无毒，可用低成本、能再现的方法制得
下面通过具体的实施例来更详细的描述本发明：
实施例1：
将47.87％(重量)的碱式硝酸铜和42.13％(重量)的硝酸胍加到足量水中得到约含10％水浆料。把浆料放在Hobert混合器中进行混合，然后用Nica挤压器/球化器进行挤压和球化。将所得到的小球放在流化床干燥器内干燥，通过适当地调整水含量和挤压/球化条件，就得到直径为2mm的小球。
实施例2：
将58.9％(重量)的碱式硝酸铜(II)，41.1％(重量)的硝酸胍和5.3％(重量)的瓜耳胶(相对于燃料加氧化剂计)用足够的水(约10％重量)混合形成浆料。将浆料放在装有适当模头的单螺杆Haake挤压机中进行挤压，以制得内径为0.035英寸(0.86mm)，外径为0.06英寸(1.47mm)，具有单一穿孔的长条焰火料。用自动切断机将料条切断为0.1英寸(2.45mm)长度，将38克粒料用于一个空气袋充气器。内燃烧压力为2500磅/平方英寸，60升容器的压力约为250kPa，两者均是可以接受的。
实施例3：
下表中，对专利文献中典型的非叠氮化物气体产生剂的气体产率(以每100克产生的摩尔数表示)，燃烧温度Tc(以开氏温度表示)和固体燃烧产物的滤除性进行了比较。
| 专利号 | 组合物(重量％) | 气体产率(摩尔/100克) | Tc(°K) | 滤除性 |
| US 4,3 69,079 | K2BT/KNO3(45.5/54.5) | 1.3 | 2381 | 差 |
| US 5.139.588 | Sr(NO3)2/AT/SiO2(58.9/33.1/8) | 2.3 | 2571 | 合格 |
| US 5,197,758 | Zn(AT)2/Sr(NO3)2(44/56) | 1.93 | 1856 | 差 |
| US 4,993,112 | NTO/Sr(NO3)2(38.1/68.9) | 2.5 | 2844 | 差 |
| US 5,467,715 | AT/CuO/GuNO3&Sr(NO3)2(20/69/6/5) | 1.5 | 1550 | 好 |
| WO95/09825 | TAGN/KNO3/SiO2(47.3/40.7/12.0) | 2.75 | 2468 | 中等 |
| 本发明 | bCN/GuNO3(47.87/52.13) | 2.9 | 1760 | 好 |
| 本发明 | bCN/硝酸脲(17.82/82.18) | 3.45 | 1955 | 好 |
| 本发明 | CoTTN/GuNO3(58.1/41.9) | 3.7 | 1888 | 好 |
注：K2BT为双四唑(bitetrazole)的钾盐
AT为5-氨基四唑
Zn(AT)2为5-氨基四唑的锌盐
NTO为nitrazolone
GuNO3为硝酸胍
bCN为碱式硝酸铜
CoTTN为硝酸三氨合钴(III)
TAGN为硝酸三氨合鈲
上述所比较的气体产生剂中，本发明的产生剂为最好，产生的气体体积多，燃烧温度低(铝制充气器或具有铝部件的充气器极需这种性质，并且具有良好的滤除性质。
Claims (5)
1.一种气体产生剂组合物，它基本上由约30-85％重量的燃料(A)和约15-70％重量的氧化剂(B)组成，含量是以(A)和(B)的总重量为基准，
燃料(A)中至少约有60％直至100％重量是具有下列各种通式之一的聚胺的硝酸盐或是它们的混合物：
(I) ZHN-CO-NHZ，
(III) ZHN-CO-NH-CO-NHZ，和
(IV) C2-C3烷基二胺。
式(I)至(III)中的Z可以相同或不同，它是选自H和NH2，(A)的余量是其它燃料；
氧化剂(B)中至少约有60％直至100％重量是选自Cu(NO3)2·3Cu(OH)2，Co(NH3)3(NO3)3或它们的混合物，(B)的余量是其它氧化剂。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征还在于它是表面积与体积之比至少约为1mm-1的颗粒。
3.如权利要求1所述的组合物，其特征还在于它是表面积与体积之比至少约为5mm-1的颗粒。
4.如权利要求1所述的组合物，其特征还在于其中的氧化剂为Cu(NO3)23Cu(OH)2。
5.如权利要求1所述的组合物， 其特征还在于其中的氧化剂为Cu(NH)3·(NO3)3。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 97103480 CN1163251A (zh) | 1996-03-15 | 1997-03-14 | 含有聚胺的硝酸盐作为燃料的气体产生剂组合物 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| US08/616,408 | 1996-03-15 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN1163251A true CN1163251A (zh) | 1997-10-29 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104411660A (zh) * | 2012-10-18 | 2015-03-11 | 株式会社大赛璐 | 气体发生剂组合物 |
| CN112979395A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-06-18 | 中北大学 | 一种气体发生剂及其制备方法 |
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1997
- 1997-03-14 CN CN 97103480 patent/CN1163251A/zh active Pending
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