CN1903805A

CN1903805A - 一种安全气囊产气药及其制备方法

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Publication number: CN1903805A
Application number: CN 200510088724
Authority: CN
Inventors: 魏德贤; 魏亮; 刘雪萍
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2025-07-29
Also published as: CN100417631C

Abstract

本发明提供了一种安全气囊产气药及其制备方法，该产气药含有叠氮化钠，其中，该产气药还含有金属硫化物和/或金属氧化物、碱金属的硝酸盐和助剂；以产气药总重量为基准，所述产气药中叠氮化钠的含量为30－70重量％，金属硫化物和/或金属氧化物的含量为25－60重量％，碱金属的硝酸盐的含量为0.1－10重量％，助剂的含量为0.1－10重量％，所述助剂选自钼的氧化物或硫化物，铝的氧化物，碱土金属的硅酸盐中的一种或几种。由于本发明提供的产气药具有良好的流散性及一致性，产气效率高。

Description

一种安全气囊产气药及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种产生***或推进用气体的产气药，具体地说，涉及一种安全气囊的产气药及其制备方法。

背景技术

安全气囊发明几十年来，挽救了许多人的生命，已逐渐成为轿车上的标准件。安全气囊从发明至今的四十多年中，所用的产气药一直都是以叠氮化钠为主要原料而制得的产气药，目前叠氮化钠仍是主流的安全气囊用产气药。

如美国专利US4758287公开了一种制备多孔产气药剂的方法，该方法包括将定量的至少两种能够快速反应生成气态物质的可燃原料，和一种液态分散剂混合形成浆液；急骤干燥所述浆液并将所述分散剂蒸发，而制备成多孔产气药剂。其中所述的可燃原料至少包括碱金属的叠氮化物和金属氧化物。所述碱金属的叠氮化物为叠氮化钠、叠氮化钾、叠氮化锂或它们的混合物；所述金属氧化物为氧化铁、氧化铜、氧化锰、氧化锡、氧化钛、氧化镍和它们的混合物；所述制备方法还包括进一步添加至少一种氧化剂，所述氧化剂是碱性硝酸盐、碱性氯酸盐、碱性高氯酸盐或它们的混合物。所述液态分散剂包括硅酸钠水溶液；所述液态分散剂是脂肪族碳氢化合物。该发明的发明目的是提供一种制备多孔产气药剂的方法，以增加产气药剂在反应过程中的燃烧表面积。采用上述专利公开的方法制备得到产气组合物存在下述缺点，由于金属叠氮化物在与所述金属氧化物以及硝酸盐反应后生成了一氧化氮、一氧化碳等有毒且不稳定的氧化物，如果有足够的氧气和较高的温度，则它们很容易继续反应生成二氧化氮、二氧化碳等稳定的物质，这种进一步的反应被称为二次反应。但是往往因为二次反应不充分，使得产气药的产气效率不高，且产气药的用量比较大，做出的气体发生器体积也较大。

美国专利US4836255公开了一种安全气囊产气组合物，该组合物包括65-74％重量的碱金属的叠氮化物；10-28％重量三氧化二铁，5-16％重量硝酸盐，0.1-2％重量的二氧化硅以及0-2％重量的二硫化钼。该发明的目的是为了提高产气组合物的燃烧速率。上述专利公开的产气组合物除了同样存在由于上述的因为二次反应不充分，使得产气药的产气效率不高的缺点以外，由于二氧化硅易吸潮，不易流动，与叠氮化钠、硝酸盐和三氧化二铁的粉末混合后也不易流动，使得产气药的流散性较差，产气药的粘性大；而且二氧化硅硬度太大，致使压药时模具损坏非常快，使压药的成本升高；再有，上述配方的这几种成分的吸附性不好、比重差别较大，产气药在振动中易分层，使药剂的一致性降低，因此在反应过程中产气药的化学反应不充分，导致产气率不高。

美国专利US3741585公开了一种生成氮气的产气组合物，该组合物在燃烧后生成的氮气温度大约在200-1000；该组合物包含25-95％重量的金属叠氮化物和1-75％重量的反应物，所述金属叠氮化物选自由碱金属叠氮化物，碱土金属叠氮化物和叠氮化铝组成的组；所述反应物选自由二硫化钼、三硫化锑、硫化铋、硫化亚铁、硫化锡、二硫化钙、硫化铝；三碘化铋、碘化亚铁、碘化锡、四碘化碳、三碘甲烷；六氯乙烷、六氯苯、全氯甲硫醇；三氧化钼、三氧化钙、二氧化铅、二氧化钒以及硫或它们的混合物组成的组。上述专利提供的产气药的产气效率仍然不高。

发明内容

本发明的目的是克服现有安全气囊产气药的产气效率不高的缺点而提供一种产气效率高的安全气囊产气药及其制备方法。

本发明的发明人意外的发现三硅酸镁、二硫化钼和三氧化二铝能够有效地提高产气药的产气率，特别是三硅酸镁或者三硅酸镁与另外两种中的一种组合或者三种同时使用效果更佳。

本发明提供的安全气囊产气药含有叠氮化钠，其中，该安全气囊产气药还含有金属硫化物和/或金属氧化物、碱金属的硝酸盐和助剂；以产气药总重量为基准，叠氮化钠的含量为30-70重量％，金属硫化物和/或金属氧化物的含量为25-60重量％，碱金属的硝酸盐的含量为0.1-10重量％，助剂的含量为0.1-10重量％；所述助剂选自钼的氧化物或硫化物，铝的氧化物，碱土金属的硅酸盐中的一种或几种。

所述产气药的制备方法包括将叠氮化钠、金属硫化物和/或金属氧化物、碱金属的硝酸盐以及助剂混合均匀并研磨，各组分的用量使得到的安全气囊产气药中含有，以产气药总重量为基准含量为30-70重量％的叠氮化钠，含量为25-60重量％的金属硫化物和/或金属氧化物，含量为0.1-10重量％的碱金属的硝酸盐，含量为0.1-10重量％的助剂；所述助剂选自二硫化钼、三氧化二铝和三硅酸镁中的一种或几种。

所述产气药的产气率受药剂流散性及一致性的影响，流散性是指药剂的流动性能。因为现有产气药的药粉粒度很小，药粒表面粘性大，在装入器具里让其自然往下漏的时候很难，不容易自然流动，因此其流散性差，流散性差导致在制备过程中的装药量不容易控制，压出的药片一致性差，因此在反应过程中产气药反应不完全、不充分，导致产气率不高。

本发明提供的安全气囊产气药的产气率与同类产气药相比，其产气率大大提高；固体残渣量大大减少，且由于本发明提供的产气药配方中所述的助剂没有腐蚀性且均很光滑和疏松，使得配方中的各种组分能够充分混合均匀，不易起静电，不易吸潮，使混合制得的产气药流动性好，使得在制备过程中容易计量和压制成型，能够满足自动装填和压药的要求；且使得产气药在燃烧后易于结成疏松的大残渣以吸收火星，使得残渣不易喷出。

具体实施方式

按照本发明提供的产气药，优选情况下，以产气药的总重量为基准，所述叠氮化钠的含量为45-60重量％，金属硫化物和/或金属氧化物的含量为35-50重量％，碱金属的硝酸盐的含量为1.5-5重量％，助剂的含量为0.5-6重量％。

所述产气药配方中的助剂优选采用二硫化钼、三氧化二铝和三硅酸镁中的一种或几种；更优选采用三硅酸镁或三硅酸镁与其它两种中的一种组合；更优选同时采用三种；所述二硫化钼、三氧化二铝、三硅酸镁的重量比为1∶0.1-3∶0.1-3。由于二硫化钼、三氧化二铝和三硅酸镁没有腐蚀性且均很光滑和疏松，使得混合制得的产气药的流动性好，易成型；且三氧化二铝还能够起到造渣的作用，使得产气药在燃烧后易于结成疏松的大残渣，且三硅酸镁还能够使残渣变得疏松从而更容易吸收火星，使得残渣不易喷出。

所述金属硫化物选自元素周期表中IB、IIB、VIIIB族金属硫化物中的一种或几种，如硫化亚铁、硫化锌、硫化铜中的一种或几种，优选采用硫化亚铁。

所述金属氧化物选自元素周期表中IB、IIB、VIIIB族金属氧化物中的一种或几种，如氧化铜、氧化锌、三氧化二铁中的一种或几种；优选采用三氧化二铁和/或氧化锌。

由于金属硫化物比金属氧化物更容易与叠氮化钠反应，从而使得产气药的化学反应更容易进行，反应更充分，因此，优选采用金属硫化物。

所述碱金属的硝酸盐作为氧化剂，在反应中放出氧，所述碱金属的硝酸盐选自硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂中的一种或几种，优选采用硝酸钾和/或硝酸钠。

所述安全气囊产气药的制备方法包括将叠氮化钠、金属硫化物和/或金属氧化物、碱金属的硝酸盐以及助剂混合均匀并研磨，各组分的用量使得到的安全气囊产气药中含有，以产气药总重量为基准含量为30-70重量％的叠氮化钠，含量为25-60重量％的金属硫化物和/或金属氧化物，含量为0.1-10重量％的碱金属的硝酸盐，含量为0.1-10重量％的助剂；优选情况下，所述安全气囊产气药的制备方法包括如下步骤：

1)将叠氮化钠与助剂的一部分混合并研磨，得到第一混合物；

2)将碱金属硝酸盐与助剂的另外一部分混合并研磨，得到第二混合物；所述第1)步所用助剂与第2)步所用助剂的重量比为1∶1-1∶2。

3)将金属硫化物和/或金属氧化物研磨；

4)将步骤3)所得经研磨的金属硫化物和/或金属氧化物和所述第一混合物以及第二混合物进行混合，并将所得混合物继续研磨。

按照本发明提供的产气药的制备方法，其中，所述步骤1)中得到的第一混合物的平均粒径为15-40微米，优选为15-20微米；所述步骤2)中得到的第二混合物的平均粒径为15-40微米，优选为15-20微米；所述步骤3)中得到的研磨后的金属硫化物和/或金属氧化物的平均粒径为4-20微米，优选为10-20微米；所述步骤4)得到的经研磨后的混合物的平均粒径为4-20微米，优选为10-20微米。

按照本发明提供的制备方法，在混合前，所述产气药中叠氮化钠、金属硫化物和/或金属氧化物、碱金属的硝酸盐的含水量小于等于0.15重量％。

所述研磨的方法采用球磨、研磨或气流粉碎的方法。

所述产气药的制备方法还包括成型的步骤，所述成型的方法是将研磨后的混合物造粒后压制成型，压制成所需的任意形状如片状或环状。

下面将通过具体的实施方案来更详细地描述本发明。

实施例1

本实施例用来制备本发明提供的安全气囊产气药

在70℃，将叠氮化钠、硝酸钠、硫化亚铁在烘箱中烘干2小时，使其水分含量不大于0.15％。

将烘干的叠氮化钠与三氧化二铝、三硅酸镁按重量比为58∶0.2∶0.2的比例混合后放入球磨机磨细至混合物的平均粒度为15微米。

将烘干的硝酸钠与三氧化二铝、三硅酸镁按重量比为3∶0.2∶0.2的比例混合后放入球磨机磨细至混合物的平均粒度为15微米。

将硫化亚铁放入球磨机中磨细至平均粒度为15微米。

将以上球磨获得的硫化亚铁、叠氮化钠的混合物、硝酸钠的混合物按重量比为38∶58∶4的比例混合装入球磨机研磨。球磨时间为1小时，磨细至平均粒度为10微米。然后，在70℃的烘箱中烘干至含水量不大于0.2％。

将烘干后的混合药中加入少量酒精，将药粉湿混成团，并放入造粒机造粒。

将造好粒的药粉，在温度为70℃的烘箱中烘干至含水量不大于0.2％。

药粒烘干后，放入压片机压制成所需要的片状或环状即可使用。

按照本实施例所述方法制备得到的安全气囊产气药以其总重量为基准，该产气药中叠氮化钠的含量为57.61％，硫化亚铁的含量为38.00％，硝酸钠的含量为3.53％，三氧化二铝的含量为0.43％，三硅酸镁的含量为0.43％。

实施例2

本实施例用来制备本发明提供的安全气囊产气药

在70℃，将叠氮化钠、硝酸钠、三氧化二铁在烘箱中烘干2小时，使其水分含量不大于0.15％。

将烘干的叠氮化钠与三硅酸镁按重量比为58∶2的比例混合后放入球磨机磨细至混合物的平均粒度为20微米。

将烘干的硝酸钠与三硅酸镁按重量比为38∶2的比例混合后放入球磨机磨细至混合物的平均粒度为20微米。

将三氧化二铁放入球磨机中磨细至平均粒度为15微米。

将以上球磨获得的三氧化二铁、叠氮化钠混合物、硝酸钠混合物按重量比为37∶58∶5的比例混合装入球磨机研磨。球磨时间为1小时，磨细至平均粒度为10微米。然后，在70℃的烘箱中烘干至含水量不大于0.2％。

按照本实施例所述方法制备得到的安全气囊产气药以其总重量为基准，该产气药中叠氮化钠的含量为56.07％重量，三氧化二铁的含量为37.00％重量，硝酸钠的含量为4.75％重量，三硅酸镁的含量为2.18％重量。

对比例1

本对比例用来制备参比安全气囊产气药

按照实施例2的方法制备安全气囊产气药，不同的是用等量的二氧化硅代替三硅酸镁，得到参比安全气囊产气药。

以参比安全气囊产气药总重量为基准，该参比安全气囊产气药中叠氮化钠的含量为56.07％，三氧化二铁的含量为37.00％，硝酸钠的含量为4.75％，二氧化硅的含量为2.18％。

实施例3

本实施例用来制备本发明提供的安全气囊产气药

将烘干的叠氮化钠与二硫化钼和三硅酸镁按重量比为58∶2∶2的比例混合后放入球磨机磨细至混合物的平均粒度为20微米。

将烘干的硝酸钠与三氧化二铝和三硅酸镁按重量比为38∶2∶2的比例混合后放入球磨机磨细至混合物的平均粒度为20微米。

将三氧化二铁放入球磨机中磨细至平均粒度为10微米。

将以上球磨获得的三氧化二铁、叠氮化钠混合物、硝酸钠混合物按重量比为40∶55∶5的比例混合装入球磨机研磨。球磨时间为1小时，磨细至平均粒度为10微米。然后，在70℃的烘箱中烘干至水量不大于0.2％。

将烘干的混合药中加入少量酒精，将药粉湿混成团，并放入造粒机造粒。

将造好粒的药粉，在温度为70℃的烘箱中烘干至含水量不大于0.2％。药粒烘干后，放入压片机压制成所需要的片状或环状即可使用。

按照本实施例所述方法制备得到的安全气囊产气药以其总重量为基准，该安全气囊产气药中叠氮化钠的含量为51.45％重量，三氧化二铁的含量为40.00％重量，硝酸钠的含量为4.52％重量，二硫化钼的含量为1.77％重量，三硅酸镁的含量为2.02％重量，三氧化二铝的含量为0.24％。

对比例2

本对比例用来制备参比安全气囊产气药

按照实施例3的方法制备安全气囊产气药，不同的是用等量的二氧化硅代替三硅酸镁和三氧化二铝，得到参比安全气囊产气药。

以参比安全气囊产气药总重量为基准，该参比安全气囊产气药中叠氮化钠的含量为51.45％，三氧化二铁的含量为40.00％，硝酸钠的含量为4.52％，二硫化钼的含量为1.77％重量，二氧化硅的含量为2.26％。

实施例4

本实施例用来制备本发明提供的安全气囊产气药

在75℃的烘箱中，将叠氮化钠、硝酸钾、硫化亚铁烘干4小时，使其水分含量不大于0.15％。

将烘干的叠氮化钠、硝酸钾、硫化亚铁与三氧化二铝、三硅酸镁和二硫化钼按照重量比为48∶2∶46∶0.5∶2.5∶1的比例混合在一起放入球磨机磨细至混合物的平均粒度为20微米。

在上述球磨后得到的混合物中加入少量酒精，将其湿混成团，并放入造粒机造粒。

将造好粒的药粉在温度为70℃的烘箱中烘干至含水量不大于0.2％。

按照本实施例所述方法制备得到的安全气囊产气药以其总重量为基准，该产气药中叠氮化钠的含量为48.0％重量，硝酸钾的含量为2.00％重量，硫化亚铁的含量为46.0％重量，二硫化钼的含量为1.0％重量，三硅酸镁的含量为2.5％重量，三氧化二铝的含量为0.5％重量。

实施例5

本实施例用来说明本发明提供的安全气囊产气药的性能

分别将实施例1-4和对比例1、对比例2制备得到的产气药71-72克装入安全气囊气体发生器壳体中，在60升的密闭容器中点火测压，每种测10发，所得的平均峰值压力如表1所示。

表1

实施例编号	实施例1	实施例2	对比例1	实施例3	对比例2	实施例4
实施例编号	实施例1	实施例2	对比例1	实施例3	对比例2	实施例4	10发的平均峰值压力	0.20兆帕	0.17兆帕	0.14兆帕	0.25兆帕	0.15兆帕	0.24兆帕

从表1中可以看出，在同样的容器中，相同的条件下测得的实施例1-4的平均峰值压力明显高于对比例1和对比例2，这说明本发明提供的安全气囊产气药的产气率明显高于现有的安全气囊产气药。

Claims

1、一种安全气囊产气药，含有叠氮化钠，其中，该安全气囊产气药还含有金属硫化物和/或金属氧化物、碱金属的硝酸盐和助剂；以产气药总重量为基准，所述产气药中叠氮化钠的含量为30-70重量％，金属硫化物和/或金属氧化物的含量为25-60重量％，碱金属的硝酸盐的含量为0.1-10重量％，助剂的含量为0.1-10重量％，所述助剂选自钼的氧化物或硫化物，铝的氧化物，碱土金属的硅酸盐中的一种或几种。

2、根据权利要求1所述的产气药，其中，以产气药的总重量为基准，所述叠氮化钠的含量为45-60重量％，金属硫化物和/或金属氧化物的含量35-50重量％，碱金属的硝酸盐的含量为1.5-5重量％，助剂的含量为0.5-6重量％。

3、根据权利要求1或2所述的安全气囊产气药，其中，所述助剂选自二硫化钼、三氧化二铝和三硅酸镁中的一种或几种。

4、根据权利要求3所述的安全气囊产气药，其中，所述助剂选自二硫化钼、三氧化二铝和三硅酸镁，二硫化钼、三氧化二铝和三硅酸镁的重量比为1∶0.1-3∶0.1-3。

5、根据权利要求1所述的安全气囊产气药，其中，所述金属硫化物选自元素周期表中IB、IIB、VIIIB族金属的硫化物中的一种或几种；所述金属氧化物选自元素周期表中IB、IIB、VIIIB族金属的氧化物中的一种或几种。

6、根据权利要求5所述的安全气囊产气药，其中所述金属硫化物选自硫化亚铁、硫化锌、硫化铜中的一种或几种；所述金属氧化物选自氧化铜、氧化锌、三氧化二铁中的一种或几种。

7、根据权利要求1或2所述的安全气囊产气药，其中，所述碱金属的硝酸盐选自硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂中的一种或几种。

8、一种权利要求1所述安全气囊产气药的制备方法，该方法包括将叠氮化钠、金属硫化物和/或金属氧化物、碱金属的硝酸盐以及助剂混合均匀并研磨，各组分的用量使得到的安全气囊产气药中含有，以产气药总重量为基准含量为30-70重量％的叠氮化钠，含量为25-60重量％的金属硫化物和/或金属氧化物，含量为0.1-10重量％的碱金属的硝酸盐，含量为0.1-10重量％的助剂；所述助剂选自二硫化钼、三氧化二铝和三硅酸镁中的一种或几种。

9、根据权利要求8所述的制备方法，其中，在混合前，所述产气药中叠氮化钠、金属硫化物和/或金属氧化物、碱金属的硝酸盐的含水量小于等于0.15重量％。

10、根据权利要求8所述的安全气囊产气药的制备方法，该方法包括如下步骤：

2)将碱金属的硝酸盐与助剂的另外一部分混合并研磨，得到第二混合物；

3)将金属硫化物和/或金属氧化物研磨；

11、根据权利要求10所述的制备方法，其中，第1)步所用助剂与第2)步所用助剂的重量比为1∶1-1∶2。

12、根据权利要求10所述的制备方法，其中，所述步骤1)中得到的第一混合物的平均粒径为15-40微米；所述步骤2)中得到的第二混合物的平均粒径为15-40微米；所述步骤3)中得到的经研磨后的金属硫化物和/或金属氧化物的平均粒径为4-20微米；所述步骤4)得到的经研磨后的混合物的平均粒径为4-20微米。