[发明专利]气体发生剂组合物、制备方法、应用及气体发生器

说明书

本发明涉及气体发生剂组合物、制备方法、应用及气体发生器，该组合物包括如下质量百分比含量的组分：硝酸胍35％～60％；碱式硝酸铜25％～58％；钛酸锶5.5％～10％，滑石粉0.6％～10％，该气体发生剂组合物通过使用钛酸锶和滑石粉共同作为形态保持剂，二者协同作用，使药片燃烧后能够很好的保持燃烧前的形态，避免燃烧后药片熔融飞溅烧伤气袋，并减少熔融铜残渣，本发明组合物制备采用湿法工艺，制备过程简单、易于实现，该气体发生剂组合物主要用于汽车安全气囊气体发生器。

技术领域

本发明涉及气体发生剂组合物、制备方法、应用及包含该组合物的气体发生器，尤其涉及燃烧结渣性能良好的气体发生剂组合物、制备方法、应用及包含该组合物的气体发生器，属于安全气囊气体发生器技术领域。

技术背景

汽车安全气囊由产生气体的气体发生器和作为支持的气袋两两部分组成。气体发生器中含有气体发生剂，需要的时候引发，气体发生剂燃烧产生大量的气体。

目前世界范围内主流的气体发生剂为硝酸胍和碱式硝酸铜类气体发生剂，硝酸胍作为主要燃料，碱式硝酸铜作为主要氧化剂。这类气体发生剂的燃温普遍较高，燃烧后碱式硝酸铜主要生成熔融的铜金属，这导致通常需要多层金属过滤网对其进行过滤和降温，将其留在发生器内部。一方面金属过滤网重量增加会导致成本增加和发生器重量增大；另外一方面，即使使用多层过滤网也不能过滤所有残渣，少部分残渣可以通过过滤网烫伤气袋，更严重的会烫伤人体。

所以必须对硝酸胍和碱式硝酸铜配方进行改进，加入形态保持剂就是其中一种方式。其原理在于，通过加入高熔点物质，起到增大熔融残渣粘度和作为药片骨架维持自身形状的作用。

钛酸锶是一种高熔点的金属化合物。之前在安全气囊气体发生剂领域也有使用，例如专利CN105801326A就是主要含有硝酸胍、碱式硝酸铜、钛酸盐的气体发生剂配方。但是该专利仅仅使用钛酸盐作为唯一的形态保持剂，对形态保持作用并不明显，不能起到很好的燃烧形态保持作用，尤其是对于某些燃温高的气体发生剂，特别是硝酸胍含量大于35％的气体发生剂并不能起到很好的燃烧形态保持作用。

例如专利CN100376515C公开了一种产气组合物，包括硝酸胍、碱式硝酸铜、辅助氧化剂硝酸钠、氧化铜及氧化铁，以及点火改良剂(三氧化二铝、氯化铜、铬酸铜、铬酸钾)，采用点火改良剂使的产气组合物更易于点火，点火延迟期短，但是三氧化二铝一般用于残渣结团，对于点火改良作用不大；氯化铜为弱氧化剂点火改良作用不大；铬酸铜、铬酸钾都是含铜类的强氧化剂，能起到一定的点火改良作用，但是均会增加残渣含量，铬酸铜增加不溶残渣含量，铬酸钾增加可溶残渣含量，且含碱金属钾类的物质燃烧后会形成可溶性的气溶胶微粒，对残渣结团不利。

再例如专利US5827996A公开了一种气囊用气体发生剂，包括燃料采用唑类和金属盐，氧化剂，燃烧催化剂，控制燃烧剂和造渣剂，燃料采用唑类和金属盐，造渣剂是固化气体发生剂的燃烧残留物的添加剂，从而有利于气囊中的过滤器除去残留物，但是该专利适用于唑类作为燃料的配方，该类配方燃温比硝酸胍碱式硝酸铜类型配方高的多，即使加入造渣剂药片形态也不能很好保持。

此外专利CN101952227B公开了一种制备气体发生剂的方法，添加了硝酸胍、碱式硝酸铜、辅助氧化剂(例如硝酸钾、硝酸锶和硝酸钠)、燃速调节剂(高氯酸钾)、熔渣促进剂、压片脱模助剂，该专利所用制粒方式为喷雾制粒方式，喷雾制粒与湿法制粒相比能耗较高；另外，该专利所用熔渣促进剂主要来之金属氧化物，如二氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化铈，金属氧化物作为熔渣促进剂可以起到一定的促进熔渣结团作用，但是对于药片形态保持作用并不明显；同时该专利也使用了压片脱模助剂如：石墨、二硫化钼、二硫化钨、氮化硼，这些助剂仅仅起到压片助剂的作用，不能与金属氧化物配合促进熔渣结团。

发明内容