CN1927779B - 一种用于汽车安全气囊气体发生器的产气药及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于汽车安全气囊气体发生器的产气药及其制造工艺，该药是新型无残渣或低残渣非叠氮化物产气药，由硝酸胍、硝基胍、硝酸铵、相稳定剂、助燃剂、粘合剂和其他添加剂组成。相稳定剂是硝酸钾或高氯酸钾，助燃剂是米洛里蓝或酞菁蓝等，粘和剂是羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇。该产气药产气率很高，固体残渣量很低(最小可小于5％)，特别适合于无过滤网的混合式气体发生器和体积较小的烟火式气体发生器。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于汽车安全气囊气体发生器的产气药及其制造工艺，该产气药燃烧后固体残渣很少，特别适合于无过滤网的混合式气体发生器和体积较小的烟火式气体发生器。
背景技术
在过去，汽车安全气囊气体发生器常使用叠氮化钠类产气药，由于叠氮化钠剧毒和产气效率低，这种类型的产气药后来就逐渐被非叠氮化物产气药基本取代。
一般说来，产气药燃烧后固体残渣越少产气效率就越高。我们可以把产气药的固体残渣按百分含量的多少大致分为多残渣、中等残渣和无残渣几类。常见的多残渣产气药是叠氮化钠类产气药，其固体残渣约60％左右，每个60L烟火式气体发生器装药60g左右。常见的中等残渣的产气药是硝基胍/硝酸锶之类的产气药，其固体残渣约30％左右，每个60L烟火式气体发生器装药37g左右。当产气药按规定量装配于烟火式气体发生器爆燃后所产生的固体残渣小于1g(更优者是小于0.75g)时，该产气药就被视为无残渣产气药。常见的无残渣产气药的固体残渣小于5％，每个60L烟火式气体发生器装药18g左右，每个60L混合式气体发生器装药10g左右。
大多数非叠氮化物产气药在气体发生器内燃烧后的固体残渣约在30％左右，这样的产气药装在气体发生器内必须要有残渣过滤装置。混合式气体发生器和体积小巧的烟火式气体发生器已经在几年前就研制成功并日益广泛地装配在汽车上。为了减小体积、简化结构和降低制造成本，这种气体发生器内大多没有残渣过滤装置，因此非常需要使用无残渣产气药。装配了这种无残渣产气药的气体发生器就可以不要残渣过滤装置。这种混合式气体发生器产生的气体温度很低，固体残渣很少，有害气体浓度很低，这些优点都是烟火式气体发生器远远不能比拟的。体积小巧的烟火式气体发生器其内部有较简单的残渣过滤装置甚至没有残渣过滤装置。这些气体发生器大多使用的是低残渣产气药，其固体残渣小于15％，也有少数使用无残渣产气药。
因此，为了适应混合式气体发生器和体积较小的烟火式气体发生器的迫切需要，本发明公布了无残渣或低残渣产气药的配方组成和制造工艺。
发明内容
本发明所说无残渣产气药其固体残渣小于5％，低残渣产气药其固体残渣小于10％。本发明的目的在于提供一种优良的无残渣和低残渣产气药及其制造工艺，从而应用在汽车安全气囊混合式气体发生器和体积小巧的烟火式气体发生器上，使该气体发生器满足各项指标要求。
为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种用于汽车安全气囊气体发生器的产气药，其特征在于，由以下重量百分比原料组成，硝酸胍19％-23％、硝基胍9％-11％、硝基胍的材料平均粒度3-5μ、硝酸铵55％-59％、硝酸钾或高氯酸钾4％-6％、羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇4％-6％、羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇的平均粒度20-100μ、米洛里蓝或酞菁蓝1.8％-2.2％、米洛里蓝或酞菁蓝的平均粒度0.5-3μ.
一种用于汽车安全气囊气体发生器的产气药，其特征在于，由以下重量百分比原料组成，硝酸胍18％-22％、硝基胍9％-11％、硝基胍的平均粒度3-5μ、硝酸铵53％-57％、硝酸钾或高氯酸钾4％-6％、高岭土或膨润土3％-5％、高岭土或膨润土的平均粒度1-5μ、羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇3％-5％、羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇的平均粒度20-100μ、米洛里蓝或酞菁蓝1.8％-2.2％、米洛里蓝或酞菁蓝平均粒度0.5-3μ。
一种用于汽车安全气囊气体发生器的产气药，其特征在于，其制造工艺流程是：水溶性组分溶解、各组分真空捏合、造粒整粒、真空烘干、压片成型、真空烘干和检验包装。所述的溶解和捏合过程在真空捏合机内进行，温度控制在90℃±5℃，捏合过程的真空度应高于-0.06Mpa。
一种用于汽车安全气囊气体发生器的产气药，其特征在于，其制造工艺流程是：水溶性组分溶解、各组分真空捏合、挤出成型、晾药或风干、切药、预烘干、真空烘干和检验包装。所述的溶解和捏合过程在真空捏合机内进行，温度控制在90℃±5℃，捏合过程的真空度应高于-0.06Mpa。
所述的挤压成型过程是在液压机和柱塞式压伸成型模具中进行，或是在双螺杆挤出机中进行，挤出成型阶段温度控制在40℃±5℃范围内，模腔内压力控制在300kg/cm2～500kg/cm2范围内。
本发明所述的产气药是以硝酸铵作主氧化剂的。尽管硝酸铵作为主氧化剂用于无残渣产气药存在相稳定、易吸湿、难点火、需要在高压力条件下燃烧等问题，但由于硝酸铵非常低廉的材料价格和很高的安全性而倍受业内人士青睐。多年来，专家们在解决硝酸铵相稳定等问题上试验出了许多切实可行的方法。因此我们采用硝酸铵作为本发明产气药的主氧化剂。为了解决硝酸铵的相稳定问题，本发明使用了适量的硝酸钾或高氯酸钾，它们同时也起助燃作用。
本发明所述的产气药的主要燃料是硝酸胍，辅助燃料是硝基胍。硝基胍的主要作用是助燃，降低燃烧所需要的压力，同时通过试验发现其对硝酸铵也具有一定的相稳定作用。
本发明的助燃剂选用米洛里蓝或酞菁蓝。本发明所述的产气药选用的粘合剂是羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、高岭土、膨润土等。
本发明提供两种产气药，一种是无残渣产气药，另一种是低残渣产气药。这两种药剂配方基本相同，制造工艺也有许多相同之处。
附图说明
图1为实施例1无残渣产气药工艺流程；
图2为实施例1低残渣产气药工艺流程。
具体实施方式
以下给出的实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1无残渣产气药
本实施例的固体残渣小于5％，每个60L烟火式气体发生器装药18g左右，每个60L混合式气体发生器装药10g左右。药剂配方见下表。
| 组分名称 | 材料平均粒度 | 百分含量(％) | 作用 |
| 硝酸胍 | 不作要求 | 21±2 | 主燃料 |
| 硝基胍 | 3～5μ | 10±1 | 辅助燃料 |
| 硝酸铵 | 不作要求 | 57±2 | 主氧化剂 |
| 硝酸钾或高氯酸钾 | 不作要求 | 5±1 | 相稳定剂，助燃剂 |
| 羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇 | 20～100μ | 5±1 | 粘合剂 |
| 米洛里蓝或酞菁蓝 | 0.5～3μ | 2±0.2 | 助燃剂 |
本例配方的实施工艺步骤是：第一步，先向真空捏合机内加入总药量30％的去离子水，开启捏合机加热装置升温至90℃±5℃，再加入硝酸胍、硝酸铵和硝酸钾(或高氯酸钾)，开动捏合机搅拌约五分钟，搅拌至加入的组分完全溶解。第二步将硝基胍等其余组分都加入捏合机内，盖紧盖子，开动真空泵，真空度应高于-0.06Mpa，温度为90℃±5℃，搅拌约1小时，其间适时取样做快速水分测定，要求混合好的药团的水分含量为9％±3％。第三步，停止真空泵和捏合机加热装置，打开捏合机盖子继续搅拌至温度下降到40℃±10℃。第四步，将药团转入制粒机内进行制粒筛选，取30目下和60目上药粒。下来依次是真空烘干药粒(即造型粉)、压片成型、真空烘干药片和检验包装。整个工房的相对湿度要求控制在30％以下。
本实施例工艺流程简图见图1。
实施例2低残渣产气药
本实施例的产气药固体残渣小于10％，每个60L烟火式气体发生器装药21g左右，药剂配方见下表。
| 组分名称 | 材料平均粒度 | 百分含量(％) | 作用 |
| 硝酸胍 | 不作要求 | 20±2 | 主燃料 |
| 硝基胍 | 3～5μ | 10±1 | 辅助燃料 |
| 硝酸铵 | 不作要求 | 55±2 | 主氧化剂 |
| 组分名称 | 材料平均粒度 | 百分含量(％) | 作用 |
| 硝酸钾或高氯酸钾 | 不作要求 | 5±1 | 相稳定剂，助燃剂 |
| 高岭土或膨润土 | 1～5μ | 4±1 | 粘合剂 |
| 羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇 | 20～100μ | 4±1 | 粘合剂 |
| 米洛里蓝或酞菁蓝 | 0.5～3μ | 2±0.2 | 助燃剂 |
本实施例的工艺步骤与实施例1前半基本一样，主要是成型工艺不同，具体是：第一步，先向真空捏合机内加入总药量30％的去离子水，开启捏合机加热装置升温至90℃±5℃，再加入硝酸胍、硝酸铵和硝酸钾(或高氯酸钾)，开动捏合机搅拌约五分钟，搅拌至加入的组分完全溶解。第二步将硝基胍等其余组分都加入捏合机内，盖紧盖子，开动真空泵，真空度应高于-0.06Mpa，温度为90℃±5℃，搅拌约1小时，其间适时取样做快速水分测定，要求混合好的药团的水分含量为12％±1％。第三步，停止真空泵和捏合机加热装置，打开捏合机盖子继续搅拌至温度下降到40℃±5℃。第四步，将药团转入挤出成型模具内进行压伸成条，一般是空心药条，药条外径2mm～3mm，内径0.7mm～0.8mm。该成型装置可以是液压机和柱塞式压伸成型模具，也可以是双螺杆挤出成型机。挤出成型阶段温度控制在40℃±5℃范围内，模腔内压力控制在300kg/cm2～500kg/cm2范围内。下来依次是晾药、切药、筛选、预烘干、真空烘干、检验和包装。切药工序要求将药条切成长度为3～5毫米的小药柱。整个工房的相对湿度要求控制在30％以下。本实施例工艺流程简图见图2。
以上是本发明的两个实施例，凡与本发明实施例在实质上(配方和工艺流程)基本一样，仅是在非实质上作少许改动者，均属本发明范围。
Claims (7)
1.一种用于汽车安全气囊气体发生器的产气药，其特征在于，由以下重量百分比原料组成，硝酸胍19％-23％、硝基胍9％-11％、硝基胍的材料平均粒度3-5μ、硝酸铵55％-59％、硝酸钾或高氯酸钾4％-6％、羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇4％-6％、羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇的平均粒度20-100μ、米洛里蓝或酞菁蓝1.8％-2.2％、米洛里蓝或酞菁蓝的平均粒度0.5-3μ。
2.一种用于汽车安全气囊气体发生器的产气药，其特征在于，由以下重量百分比原料组成，硝酸胍18％-22％、硝基胍9％-11％、硝基胍的平均粒度3-5μ、硝酸铵53％-57％、硝酸钾或高氯酸钾4％-6％、高岭土或膨润土3％-5％、高岭土或膨润土的平均粒度1-5μ、羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇3％-5％、羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇的平均粒度20-100μ、米洛里蓝或酞菁蓝1.8％-2.2％、米洛里蓝或酞菁蓝平均粒度0.5-3μ。
3.如权利要求1所述的一种用于汽车安全气囊气体发生器的产气药，其特征在于，其制造工艺流程是：水溶性组分溶解、各组分真空捏合、造粒整粒、真空烘干、压片成型、真空烘干和检验包装。
4.如权利要求3所述一种用于汽车安全气囊气体发生器的产气药，其特征在于，所述的溶解和捏合过程在真空捏合机内进行，温度控制在90℃±5℃，捏合过程的真空度应高于-0.06Mpa。
5.如权利要求2所述的一种用于汽车安全气囊气体发生器的产气药，其特征在于，其制造工艺流程是：水溶性组分溶解、各组分真空捏合、挤出成型、晾药或风干、切药、预烘干、真空烘干和检验包装。
6.如权利要求5所述的一种用于汽车安全气囊气体发生器的产气药，其特征在于，所述的溶解和捏合过程在真空捏合机内进行，温度控制在90℃±5℃，捏合过程的真空度应高于-0.06Mpa。
7.如权利要求3或5所述的一种用于汽车安全气囊气体发生器的产气药，其特征在于，所述的挤压成型过程是在液压机和柱塞式压伸成型模具中进行，或是在双螺杆挤出机中进行，挤出成型阶段温度控制在40℃±5℃范围内，模腔内压力控制在300kg/cm2～500kg/cm2范围内。
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