[发明专利]降低烟火反应的气体混合物中的有害气体

说明书

本发明涉及一种降低烟火反应的气体混合物中的有害气体。

空气袋系统包括作为基本部件的冲击袋、气体发生器和引爆装置，当超过预先设定的临界值时，引爆装置将引燃气体发生器中的电子点火部件。结果，在非常短的时间(大约40ms，这取决于空气袋的规格)内产生了气体，并且流入伸展在汽车中乘客与撞击点之间的空气袋中。所用的生成气体物质(膨胀剂、推进剂)是一种呈片状的由燃料、氧化剂和添加剂组成的固体混合物，在点火后的大约10-40ms，它们在燃烧室中反应。

为产生气体，作为生成气体的物质(膨胀剂、推进剂)，至今为止一直主要用叠氮化钠(NaN₃)作燃料。叠氮发生器的一大优点是，所释放的气体中几乎100％由氮气组成，因此，对身体健康没有危害。然而，由于叠氮化钠具有很高的毒性(LD50值为27mg/kg)，它可与氰化钾(钾的氰化物)相比，因此出现了废弃汽车空气袋中气体发生器的处置问题和循环使用问题，同时不法分子滥用的危险和危害也会越来越严重。

可能的代用物质是有机富氮的化合物，它具有与叠氮化钠相似的良好的特性(气体产生量、升压过程)。本申请人作了大量的研究和分析，表明5-氨基四唑是一种有益环境的代用燃料。得出的结果是由5-氨基四唑、氧化剂和添加剂组成的膨胀剂，它被称为SINCO。

当可代用的固体燃料如5-氨基四唑燃烧时，除了产生无毒的工作气体氮气、二氧化碳和水蒸汽以外，还生成了一定量的有毒气体，如一氧化碳、一氧化氮和二氧化氮。

因此，本发明的目的是当采用代用固体燃料时，减小有害气体的浓度。

通常，高温以及延长气体和废气在高温环境中的停留时间，有利于生成NO(所有类型的氮氧化物)。现有技术中，降低氧化氮的已知方法主要都是降低燃烧温度。通过迅速冷却废气，阻止附加的NO热产物。但是，降低燃烧温度却有增加CO生成量的缺点。而且，不均匀的燃烧过程将会明显增加两种有害气体的生成量。局部或短暂过热将会导致生成NO，而局部或短暂过冷又将导致生成CO。

抑制NO生成的一种办法是在涂敷有催化剂的孔隙或毛细管区间进行燃烧。催化燃烧过程产生的有害物质量非常低，但是它在运行条件方面却非常敏感，且需要昂贵的催化剂材料。

本发明的根本目的可通过下述方法实现，将物质引入工作气体的流动通道，例如涂敷气体发生器的部件。通过燃烧热，使被引入的物质在此汽化，在均匀的气相反应中，使有害气体有效地转化成无毒化合物。

本发明在空气袋中所用的降低氮氧化物含量的物质必须满足下列要求：

·无毒

由此可避免空气袋的处置或循环使用问题。

·熔点＞105℃

在强阳光照射下，空气袋的部件能被加热到高达105℃。必须确保在这种情况下，所加入的物质不会液化并从空气袋部件中泄漏出来。因此，只有熔点＞105℃的物质才能使用。

·汽化点低于400℃

在气体发生器中所加入的物质汽化处，由于对气体进行迅速冷却，因此温度不会升高到大于400℃。

·长期稳定(15年)

在汽车的整个寿命期间(高达15年)，气体发生器应当功能良好。

·生成的气体对健康没有危害

汽化过程中释放的气体应当对人体健康没有危害，并且还应当不再发生生成有毒化合物的反应。

·降低氮氧化物含量的效能

引入的物质应当有效地降低均匀气相反应中氮氧化物含量。

·廉价

下列物质能够满足上述条件，这些物质被分成三组(表1)。

表1：所用物质的概述茂金属类及它们的衍生物      尿素和尿素衍生物      硫和硫化合物二茂铁                      尿素                  硫1，1′-二乙酰二茂铁         N-甲酰脲              (五硫化二茂钛)五硫化二茂钛                N，N′-二甲脲

                        N，N-二甲脲

在装置中进行实验，以测定在60升反应容器中，一氧化氮和二氧化氮浓度随时间的变化。

图1是测试装置的示意图。它有下列装配部件：

·气体进口

·间歇式反应器

·带辅助单元的氮氧化物分析仪