CN104411660A - 气体发生剂组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种容易产生块状的燃烧残渣、着火性也好的气体发生剂组合物。该气体发生剂组合物含有燃料和氧化剂，满足下述条件(a)、(b)、(c)。(a)组合物中含有选自铜、银、铂和金中的1种以上的金属；(b)组合物的燃烧残渣实质上由选自铜、银、铂和金中的1种以上的金属构成；(c)组合物的燃烧温度为低于所含的铜、银、铂或金的熔点+200℃的温度。

Description

气体发生剂组合物

技术领域

本发明涉及能够在气囊装置用气体发生器中使用的气体发生剂组合物。

背景技术

在气体发生器中，使用着用于降低燃烧气体的温度、并过滤燃烧残渣的冷却剂过滤器，但是冷却剂过滤器在气体发生器整体中所占的质量比率大，因而需要轻质化。

在降低气体发生器中使用的气体发生剂的燃烧温度时，能够减轻对冷却剂过滤器的热负荷，因而能够降低冷却剂过滤器的使用量(质量)，关系到气体发生器整体的轻质化。

在日本特开平09-328389公报中，公开了实施例所示的硝酸胍与碱式硝酸铜的组成。

在日本特开2001-220282公报中，由于作为燃烧残渣生成了金属氧化物，因而其本身妨碍燃烧残渣的聚集，生成颗粒小的残渣。

在国际公开2003/016244公报中，充分实现了燃烧温度的低温化，也实现了冷却剂过滤器的减量。

发明内容

在本发明中，作为解决问题的方法，提供一种含有燃料和氧化剂的气体发生剂组合物，该气体发生剂组合物满足下述条件(a)、(b)、(c)。

(a)在组合物中，含有选自铜、银、铂和金中的1种以上的金属；

(b)组合物的燃烧残渣实质上由选自铜、银、铂和金中的1种以上的金属构成；

(c)组合物的燃烧温度为低于所含的铜、银、铂或金的熔点+200℃温度。

附图说明

通过以下的详细说明和附图，能够更完全地理解本发明，但是这些只是用于说明，并不对本发明进行限制。

图1是表示使用了实施例4的组合物的残渣聚集性试验后的残渣的状态的照片。

图2是表示使用了比较例1的组合物的残渣聚集性试验后的残渣的状态的照片。

发明的详细说明

在日本特开平09-328389公报中，由于燃烧温度未充分降低，因而在用于气体发生器时，难以实现冷却剂过滤器的减量化。

在日本特开2001-220282公报中，由于需要网孔细的过滤器，因而在用于气体发生器时，难以实现冷却剂过滤器的减量化。

在国际公开2003/016244公报中，在着火性等方面尚存在改善的余地。

本发明的课题在于提供一种气体发生剂组合物，其能够使燃烧温度降低，不会发生微粉化而形成块状的燃烧残渣，从而能够提高冷却剂过滤器的过滤性。

本发明的气体发生剂组合物容易形成块状的燃烧残渣、燃烧温度低、并且着火性也好。

具体实施方式

作为本发明的气体发生剂组合物所含的燃料，能够使用以下列举的物质中的1种或2种以上。

硝酸胍、氨基胍硝酸盐、硝基胍、三氨基胍硝酸盐、

三聚氰胺、氰尿酸、氰尿酸三聚氰胺、氰尿二酰胺、氰尿酰胺等三胺化合物、

三亚甲基三硝胺(RDX)、环四亚甲基四硝胺(HMX)、偶氮二甲酰胺(ADCA)、双氰胺(DCDA)等硝基胺类化合物、

5-氨基四唑(5-AT)、5-氨基四唑金属盐等四唑衍生物、

双四唑、双四唑金属盐、双四唑胺盐等双四唑衍生物。

并且，本发明的气体发生剂组合物所含的燃料优选包括第一燃料成分和第二燃料成分的组合。

通过含有第一燃料成分，能够使燃料温度降低；通过含有第二燃料成分，能够使着火性提高，因此优选。

作为第一燃料成分，可以列举氨基胍硝酸盐、三氨基胍硝酸盐、作为三嗪化合物的三聚氰胺、氰尿酸、氰尿酸三聚氰胺、氰尿二酰胺、氰尿酰胺。

作为第二燃料成分，可以列举硝基胍、三亚甲基三硝胺(RDX)、环四亚甲基四硝胺(HMX)、偶氮二甲酰胺(ADCA)、双氰胺(DCDA)、5-氨基四唑(5-AT)、5-氨基四唑金属盐等四唑衍生物；双四唑、双四唑金属盐、双四唑铵盐等双四唑衍生物。

作为第一燃料成分，更优选选自三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺和硝酸胍中的1种以上。

作为第二燃料成分，更优选选自硝基胍、5-氨基四唑中的1种以上。

在本发明中，特别优选作为第一燃料成分含有氰尿酸三聚氰胺、作为第二燃烧成分含有硝基胍。

并且在本发明中，特别优选作为第一燃料成分含有硝酸胍、作为第二燃烧成分含有硝基胍。

关于作为燃料含有第一燃料成分和第二燃烧成分时的比例，为了降低燃料温度、并提高着火性，

第一燃料成分优选为0～40质量％、更优选3～25质量％、进一步优选5～10质量％，

第二燃料成分优选为0～40质量％、更优选3～30质量％、进一步优选10～28质量％。

本发明的气体发生剂组合物所含的氧化剂可以使用公知的氧化剂，但为了满足条件(a)，优选使用含有铜、银、铂、金的化合物。

作为氧化剂，优选含有铜的氧化剂，更优选选自碱式硝酸铜、碱式碳酸铜的氧化剂，进一步优选组合使用选自碱式硝酸铜的氧化剂和选自碱式碳酸铜的氧化剂。

在使用选自碱式硝酸铜、碱式碳酸铜的氧化剂时，组合物中的含有比例优选为20～80质量％、更优选为50～75质量％。

在组合使用碱式硝酸铜和碱式碳酸铜时，合计量中的碱式硝酸铜的比例优选为1～70质量％、更优选为25～65质量％，碱式碳酸铜优选为1～50质量％、更优选为3～30质量％。

本发明的气体发生剂组合物含有上述的燃料和氧化剂，并且满足下述条件(a)、(b)、(c)。

在气体发生剂组合物中配合作为冷却剂而公知的氢氧化铝等时，能够使燃烧温度降低，但是由于燃烧残渣微粉化，为了提高过滤性必须增大冷却剂过滤器的密度，不能实现冷却剂过滤器的减量化。

本发明的气体发生剂组合物通过含有上述燃料和氧化剂，并且满足下述条件(a)、(b)、(c)，解决了技术问题。

<条件(a)>

组合物中含有选自铜、银、铂和金中的1种以上的金属。

上述的金属可以以包含上述金属的化合物的形态含有，也可以含有以金属单质形态存在的金属。

气体发生剂组合物除了含有燃料、氧化剂之外，还含有粘合剂或各种添加剂，这些成分中使用含有各种金属的物质。

在金属之中，像选自铜、银、铂和金的金属那样离子化倾向越小，越容易以金属单质的形态残留在燃烧残渣中，容易产生块状的残渣。因此，容易利用冷却剂过滤器过滤，能够使用孔目大(密度小)的冷却剂过滤器，能够实现减量化。

反之，当离子化倾向增大时，在燃烧后容易产生微粉状的金属氧化物，因而需要利用孔目更细(密度更大)的冷却剂过滤器进行过滤，不能够实现减量化。

关于金属的离子化倾向，以氢的标准电极电位0.00V为基准，比其大的定义为离子化倾向小、比其小的定义为离子化倾向大。

在条件(a)中，选自铜、银、铂和金中的1种以上的金属在组合物中的全部金属中所占的含有比例优选为92质量％以上或92～100质量％、更优选95～100质量％、进一步优选95～99质量％。

金属在组合物中的全部金属中所占的含有比例是根据使用的气体发生剂组合物通过理论计算求出的值。

<条件(b)>

组合物的燃烧残渣实质上由选自铜、银、铂和金中的1种以上的金属构成。

“燃烧残渣实质上由选自铜、银、铂和金中的1种以上的金属构成”意味着燃烧残渣中的所述金属成分的比例为90～100质量％、优选93～100质量％、更优选93～99质量％。剩余部分可以含有包含所述金属的金属氧化物或金属化合物。

燃烧残渣中的所述金属成分的比例是根据使用的气体发生剂组合物通过理论计算求出的值。在满足条件(b)时，金属氧化物不会妨碍金属的聚集，因而容易形成块状的燃烧残渣。

<条件(c)>

组合物燃烧温度为低于所含的铜、银、铂或金的熔点+200℃的温度。即，指的是比铜、银、铂或金的熔点(℃)的值加上200℃后的值低的温度。

当满足条件(c)时，燃烧残渣容易形成块状。

本发明的组合物在满足条件(a)、(b)、(c)、能够解决本发明的技术问题的范围内，除了粘合剂之外，为了调节气体发生剂组合物的燃烧速度、使燃烧气体清洁化等目的，可以含有公知的各种添加剂。

本发明的组合物优选通过铜来满足条件(a)、(b)、(c)。(a)组合物中优选含有铜。

作为粘合剂，可以列举选自羧甲基纤维素(CMC)、羧甲基纤维素钠盐(CMCNa)、羧甲基纤维素钾盐、羧甲基纤维素铵盐、醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素(CAB)、乙基纤维素(EC)、羟乙基纤维素(HEC)、微晶性纤维素、聚丙烯酰肼、丙烯酰胺·丙烯酸金属盐共聚体、聚丙烯酰胺·聚丙烯酸酯化合物的共聚体、丙烯酸橡胶、有机硅酮中的1种或2种以上。

只要在不妨碍含有金属的燃烧残渣的聚集的限度内，作为公知的添加剂，可以列举氧化铜、氧化铁、氧化锌、氧化钴、氧化锰、氧化钼、氧化镍、氧化铋、二氧化硅、氧化铝等金属氧化物；碳酸钴、碳酸钙；酸性白土、高岭土、滑石、膨润土、硅藻土、水滑石等金属氧化物或氢氧化物的复合化合物；硅酸钠、云母、钼酸盐、钼酸钴、钼酸铵等金属酸盐；二硫化钼、硬脂酸钙、氮化硅、碳化硅、偏硼酸、硼酸、硼酸酐等。

本发明的气体发生剂组合物能够成型为所希望的形状，能够制成单孔圆柱状、多孔圆柱状或片状成型体。这些成型体能够通过向气体发生剂组合物添加混合水或有机溶剂、利用进行挤出成型的方法(单孔圆柱状、多孔圆柱状的成型体)或使用压片机等压缩成型的方法(片状成型体)来制造。

本发明的气体发生剂组合物或由其得到的成型体，能够应用于例如各种交通工具的驾驶座的气囊用气体发生器、副驾座的气囊用气体发生器、侧面气囊用气体发生器、帘式气囊用气体发生器、膝垫用气体发生器、充气安全带用气体发生器、管状***用气体发生器、预紧器用气体发生器。

并且，使用本发明的气体发生剂组合物或由其得到的成型体的气体发生器可以是以下任意类型：仅由气体发生剂供给气体的喷气型(パイロタイプ)、以及由氩等压缩气体与气体发生剂这两者供给气体的混合型。

本发明的气体发生剂组合物或由其得到的成型体还可以用作被称为扩燃药剂(enhancer)(或扩燃药剂(booster))的着火剂，用于将点火器或点火管的能量传递给气体发生剂。

实施例

实施例1

制造由具有表1所示组成的气体发生剂组合物构成的成型体。对于这些组合物，进行表1所示的各项目的测定。将结果示于表1。

(1)残渣聚集性

○：通过目测确认为块状，用手指捏也不坍塌的状态。

×：目测为粒状、或者即使为块状一旦用手指捏就会破碎成粒状的状态。

(2)燃烧温度(K)

基于理论计算的燃烧温度。

(3)压力指数

通过利用下述方法进行燃烧速度的测定，求出压力指数。

(圆柱状药柱的制备方法)

利用玛瑙研钵将实施例和比较例的组合物的成型体粉碎，将通过了500μm网眼的金属网的粉体填充在给定模具的阴模(臼)侧。

接着，使用油压泵，从阳模(杵)侧端面以负重21.78KN压缩并保持5秒钟后取出，以表面压30.42KN/cm²成型为外径9.55mm、长度12.70mm的圆柱状药柱。

将得到的圆柱状成型体以110℃干燥16小时。接着，在该圆柱状成型体的侧面涂布环氧树脂类粘接剂KONISHI株式会社制造的“Bond Quick 30”后使其固化，以不从侧面着火而仅从端面着火的作为样品。

(燃烧速度的测定方法)

将作为样品的圆柱状药柱放置在内容积1升的SUS制密闭反应釜内，对反应釜内进行完全的氮置换，之后加压到6860kPa并使其稳定。之后，使给定的电流流过与药柱端面接触的镍铬合金线，利用其熔断能量使其着火、燃烧。

反应釜内的压力随时间的变化利用记录仪的显示表确认，由显示表的存储确认从开始燃烧到压力上升到峰值所经过的时间，用燃烧前药柱的长度除该经过时间，将算出的数值作为燃烧速度。

在加压并稳定于4900和8820kPa的条件下进行了与上述相同的实验。

(压力指数)

使用按照上述方法制造的圆柱状药柱，以4900、6860、8820kPa的压力，在氮气氛围下测定燃烧速度。

在实施例中，显示4900～8820kPa之间的压力指数。

[表1]

实施例1～13满足条件(a)、(b)、(c)，因而容易形成块状的燃烧残渣，燃烧温度低，并且着火性也好。实施例4的燃烧残渣是图1所示的块状，用手指捏也不坍塌。其他实施例也同样。

比较例1～6由于不满足条件(a)、(b)、(c)的全部，因而燃烧残渣呈微粉状，燃烧温度高、压力指数也高。其中，比较例3是含有氢氧化铝、因而燃烧温度变低的示例。

比较例5的燃烧残渣呈粒状。比较例1的燃烧残渣虽然呈块状，但是即使是块状，用手指捏就会破碎而成为粒状(参照图2)。

如上所述对本发明进行了说明。当然，本发明的范围中包括各种形式的变形，这些变形不脱离本发明的范围。并且，本领域技术人员能够清楚认定的本发明的全部变形也包括在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种气体发生剂组合物，其含有燃料和氧化剂，且满足下述条件(a)、(b)和(c)，

(a)组合物中含有选自铜、银、铂和金中的1种以上的金属；

(b)组合物的燃烧残渣实质上由选自铜、银、铂和金中的1种以上的金属构成；以及

(c)组合物的燃烧温度为低于所含的铜、银、铂或金的熔点+200℃的温度。

2.权利要求1所述的气体发生剂组合物，其中，

燃料选自硝酸胍、氨基胍硝酸盐、硝基胍、三氨基胍硝酸盐、三聚氰胺、氰尿酸、氰尿酸三聚氰胺、氰尿二酰胺、氰尿酰胺、三亚甲基三硝胺(RDX)、环四亚甲基四硝胺(HMX)、偶氮二甲酰胺(ADCA)、双氰胺(DCDA)、5-氨基四唑(5-AT)、5-氨基四唑金属盐、双四唑、双四唑金属盐、双四唑铵盐中的1种或2种以上。

3.权利要求1或2所述的气体发生剂组合物，其中，

燃料包括选自三聚氰胺、氰尿酸三聚氰胺和硝酸胍中的1种以上的第一燃料成分与选自硝基胍、5-氨基四唑中的1种以上的第二燃料成分的组合。

4.权利要求1～3中任一项所述的气体发生剂组合物，其中，

在条件(a)中，选自铜、银、铂和金中的1种以上的金属在组合物中的全部金属中所占的含有比例在92质量％以上。

5.权利要求1～4中任一项所述的气体发生剂组合物，其中，

在燃料中，含有氰尿酸三聚氰胺作为第一燃料成分，含有硝基胍作为第二燃料成分。

6.权利要求1～4中任一项所述的气体发生剂组合物，其中，

在燃料中，含有硝酸胍作为第一燃料成分，含有硝基胍作为第二燃料成分。