[发明专利]产生气体的混合物

说明书

气体发生器例如在机动车辆中愈来愈多地用于救生。发生气体的混合物通常含有叠氮化钠。叠氮化钠本身有毒，并容易与重金属如铜和铅反应生成极其危险和非常活泼的化合物。因此在制造原料、气体装料混合物(gas charge mixture)过程中以及在它的加工和质量控制中要采取特殊措施。由于此原因，处理叠氮化钠，例如在替换缺损的气体发生器或在消毁交通工具时也带来特殊的问题。还要确保防止不当使用。

现今不乏采用其它材料代替叠氮化钠的努力。所有为取代叠氮化钠的建议的共同点是，它们都含有有机碳化合物，并通常也含有有机氮化合物。EP 0 519 485描述采用四唑或一种或多种四唑衍生物，或采用一种或多种氰酸衍生物和它的盐，一种或多种三嗪和三嗪衍生物，采用脲及其盐，这些化合物的衍生物和盐，上述化合物也可以以混合物形式存在。作为氧化剂可采用铵、钠、钾、镁、钙和铁的硝酸盐，和/或锌、钙、锶或镁的过氧化物。也可加入其它发生气体的组分、冷却剂、还原剂、催化剂和/或成孔剂。

EP 0 438 851描述了无毒、非叠氮化物的焰火组合物，它适用于制造基本上无毒的燃烧产品，包括一种气体，以充填事故缓冲垫(accidentcushion)。该组合物包括由至少一种在分子中含氢的四唑或三唑化合物、至少一种含氧的氧化剂和至少一种选自氧化钴、氧化镍、氧化铬、氧化铝和氧化硼的金属氧化物组成的混合物。在燃烧过程中产生一种基本无毒的一次气体混合物和可过滤的固体物质。例如采用氨基四唑与其中除了硝酸盐外还可含过氯酸盐的氧化剂。

类似的配方公开于欧洲专利EP 0 372 733中：采用四唑和三唑与作为氧化剂的高氯酸铵和碱金属硝酸盐的混合物，并加有一种添加剂以控制燃烧。

PCT申请WO 94/01381描述了用于气袋的一种由有机硝基化合物和含氧卤酸盐组成的产气剂。例如作为含氧卤酸盐可理解为碱金属氯酸盐、溴酸盐及高卤酸化合物。作为调节燃烧的催化剂特别提出周期表第4-6族的氧化物、氯化物、碳酸盐、硫酸盐。

在上述气体装料(gas charge)进行反应以使交通工具的安全气袋膨胀过程中，除了无毒害工作气体如氮气、二氧化碳和氢气之外，还可能存在一定比例的有毒气体，例如一氧化碳或氮氧化物。对于这些气体考虑高峰负荷情况，规定了它的极限值，例如工作位置的最大浓度(MAC)。它们的形成存在一种热力学和动力学关系，就一氧化碳的情况而言，例如为鲍氏平衡(Boudouard equilibrium)控制。此外，事实表明，含有氮和碳的化合物并在燃烧过程中产生低NOx比例的混合物产生高的CO比例，反之亦然。这些平衡的建立与温度和压力有关。众所周知，反应气体的组成对形成无毒产物过程的充分有效的影响，并不能单独采用物理措施实现，例如用压力和/或温度控制反应。

文献上有些已知方法以减少反应气的这些组分为目的。例如通过向气体装料中加入碱性造渣剂形成碳酸盐使平衡朝形成一氧化碳的反方向移动。氮氧化物同时转化成硝酸盐或亚硝酸盐。

但是这些措施也有缺点，由于炉渣比例高，气体收率明显变差。此外，炉渣必须通过过滤或其它截留系统高费用地从气相组分中分离，然后工作气体才能用于例如充入气袋。

应用无氯体系可导致形成无氮氧化物的气体，但这样做的代价是气体收率较小。其原因是，为使鲍氏平衡向CO₂方向转移，必须应用过量的形成炉渣的含氧试剂。因此已提出一种混合体系，其中以前描述的反应通过用压缩空气代替形成炉渣的氧化剂而进行。但此方案有体系重量高的缺点且必须控制以及补充压缩空气。

按美国专利3,910,595，为改进收率，将在反应中生成的气体引导通过文丘里喷咀，这样可吸入周围环境的空气有助于使空气袋膨胀。但这样必须考虑到周围环境的空气会强烈冷却热气体。特别是当周围环境温度较低时，产生体积损失，在使气袋膨胀时必须通过焰火混合物予以补足。由此在交通工具内部升高有毒反应气比例，不能通过稀释予以充分降低。

本发明提供无毒的、无叠氮化合物的混合物，它通过燃烧制造气体。此制气混合物可特别用于安全设施上，例如在气袋体系中用于汽车和飞机中使气袋膨胀。但它们也适用于通过使位于重物下方的袋膨胀而提升重物，或用于排出灭火粉，或用于其它需快速形成气体以进行工作的措施。

本发明的混合物含有

a)作为含氮化合物(燃料)的选自四唑、三唑、三嗪、氰酸、脲、它们的衍生物或盐的至少一种化合物；

b)作为氧化剂的选自过氧化物、硝酸盐、氯酸盐或高氯酸盐的至少三种化合物；