[发明专利]安全气囊气体发生器用传火药剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种产气组合物及其制备方法，特别涉及一种用于汽车安全气囊气体发生器中的传火药剂及其制备方法。属于汽车被动安全领域。

背景技术

安全气囊用气体发生器分为烟火式气体发生器、混合式气体发生器及冷气式气体发生器。然而，不管哪种气体发生器均要采用电点火具，将来自电子控制单元的电信号转换成起爆能量，烟火式气体发生器和混合式气体发生器都需要将电火具起爆的能量快速稳定地传给产气药。而在点火具和产气药之间起这种传火作用的药剂就是传火药。

现有的传火药有硼系传火药(以硼粉和硝酸钾为主)；镁系传火药(可燃物为镁粉或镁、铝合金粉，氧化剂为硝酸钾、高氯酸钾或聚四氟乙烯)、锆系传火药(锆粉和氧化铁)。

而汽车安全气囊用传火药多采用硼系传火药，因为其长贮稳定性能好、点火可靠、点火能力强、燃烧温度高、燃烧后产生较多炽热的固体颗粒。

现有技术生产的硼系传火药有以下问题和缺点：

1、现有技术的硼+硝酸钾传火药要求硝酸钾的粒度在325目以下，而此种规格的超细硝酸钾容易吸湿后结块，使用和储存都非常不便。

2、硝酸钾和硼粉混合通常采用机械混合工艺，此工艺混合效果不好，生产安全性差，生产效率极低。

3、产气量低，对于需要迅速在燃烧室内建立压力进行点火的产气药剂，其点火性能差。

4、现有技术采用硝化棉做粘结剂，而硝化棉粘结性不够强、长贮稳定性不好、温度高时容易热分解，温度较低时，其溶胶呈球态，抱成一团不易分散，使湿混和造粒非常困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种点火性能优良，生产工艺稳定，生产过程安全、生产效率高且原材料要求简单的安全气囊气体发生器用传火药剂。

本发明的另一目的在于提供该传火药剂的制备方法。

为了实现本发明目的，本发明提供一种安全气囊气体发生器用传火药剂，其由如下重量百分含量的组分组成：

碱式金属或碱土金属的硝酸盐          55～80％；

硼粉                                17～43％；

第二还原剂                          1～5％；

水溶性粘结剂                        1～4％；

所述第二还原剂为富氮的胍类、唑类或胺类。

本发明所述碱式金属或碱土金属的硝酸盐为硝酸钾、硝酸钠、硝酸锶。优选硝酸钾，其可采用工业硝酸钾，纯度大于99％便可，粒度不要求。

本发明所用的硼粉为无定形硼粉，是一种黑色或棕色无定形粉末，熔点为2167℃，沸点为3680℃，化学性质比较活泼，在空气和常温下稳定，加热至300℃时被氧化，达到700℃即着火。作为还原剂的无定形硼粉粒径较小(D50≤2.0μm)，活性较高。

本发明所述的富氮的胍类、唑类或胺类作为第二还原剂，可以增加传火药的产气量和比容，提高了其对需要在高压下稳定燃烧的产气药的点火能力。比如硝酸胍、5-氨基四唑、双氰胺、碳酸胍、氨基硝酸胍，二氨基硝酸胍、三氨基硝酸胍或硝酸硝氨胍等。首选硝酸胍，粒度要求较细，平均粒径≤10μm。

为了降低传火药剂在生产过程中的危险等级、减少材料成本，本发明的粘结剂采用水溶性粘结剂，首选羧甲基纤维素，也可以采用羧甲基纤维素纳、羟甲基纤维素或瓜尔胶等。

本发明的传火药剂可采用如下方法制备：

1)先将碱式金属或碱土金属的硝酸盐溶解于水中，然后在搅拌下加入硼粉及富氮的胍类、唑类或胺类，制成均匀的悬浮液；

2)然后将悬浮液进行喷雾干燥后，与水溶性粘结剂进行混合；

3)最后进行成型加工而成。

硝酸盐不饱和溶液的配制浓度以10～40％为宜，优选硝酸钾在配制时可以参照硝酸钾溶解度曲线，如图3所示，要保证所有的硝酸钾完全溶解于水中，不得有硝酸钾晶体析出。本发明中的溶剂使用去离子水。

所述混合采用干法混合，通常选择纸鼓或者在采取了防爆措施的混料器中进行。在混料器中干混时，干混时间15分钟左右便能满足工艺要求。

干混得到的混合物除可以用旋转压片机直接进行压片成型外，其成型还有两种工艺，一种是间断生产工艺，一种是连续生产工艺。

间断工艺是将干混混合物中加入其总质量13～25％去离子水，用捏合机捏合0.5小时后，加入柱塞挤压机进行挤条。药条晾到水分含量5～8％时可以进行切粒，如图1所示。