專利名稱:通過二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物起作用的燃燒速率增強(qiáng)劑的制作方法
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及氣體發(fā)生物質(zhì)，例如用來(lái)對(duì)汽車可充式壓縮氣墊進(jìn)行充氣的物質(zhì)，更具體地涉及能增加這些物質(zhì)燃燒或反應(yīng)的速率的物質(zhì)。
發(fā)明背景氣體發(fā)生物質(zhì)可用于多種不同場(chǎng)合。這些組合物的一個(gè)重要用途是用于汽車可充式壓縮氣墊的操作中。使用已充氣或膨脹的軟墊或氣囊，例如“氣墊”來(lái)保護(hù)車內(nèi)乘客，當(dāng)汽車突然遭遇例如在沖撞情況下的減速，這已經(jīng)是眾所周知的。在這種系統(tǒng)中，氣墊通常處于未充氣和折疊狀態(tài)，因?yàn)樗杩臻g最小。這種系統(tǒng)通常還包括一個(gè)或多個(gè)位于車框上或車體中的撞擊傳感器，用來(lái)檢測(cè)汽車的突然減速，對(duì)該系統(tǒng)的啟動(dòng)進(jìn)行電觸發(fā)。系統(tǒng)啟動(dòng)后，在不過幾毫秒內(nèi)，由被稱為是“充氣機(jī)”的裝置產(chǎn)生或提供氣體，致使該軟墊開始膨脹。在實(shí)際應(yīng)用中，這種氣墊最好能在乘客和車內(nèi)一些部件之間的某一位置展開，這些車內(nèi)部件可以是車門，方向盤，儀表面板或類似部件，防止或避免乘客猛烈撞擊這些車內(nèi)部件。
現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)車用可充式壓縮氣墊進(jìn)行充氣的常用氣體發(fā)生組合物通常使用或基于疊氮化鈉。這種基于疊氮化鈉的組合物在原動(dòng)后，通常生成或產(chǎn)生氮?dú)?。雖然使用疊氮化鈉和其它基于疊氮化物的氣體發(fā)生物質(zhì)符合目前的工業(yè)規(guī)范，原則和標(biāo)準(zhǔn)，但是這種應(yīng)用涉及或提出了潛在的考慮因素，例如有關(guān)這些氣體發(fā)生物質(zhì)的安全和有效處理，供應(yīng)和處置的問題。
考慮到這些因素，人們?cè)诒M可能減少或避免在車用氣囊充氣機(jī)中使用疊氮化鈉方面做了許多努力。通過這些努力，開發(fā)出各種用于氣體發(fā)生組合物的非疊氮化物燃料和氧化劑組合。這些非疊氮化物燃料在制造和使用時(shí)，與疊氮化鈉相比通常毒性較小，因此更容易處置，所以至少在某種程度上更容易被公眾接受。而且，包含碳，氫，氮和氧原子的非疊氮化物燃料在燃燒時(shí)通常會(huì)產(chǎn)生全部是氣態(tài)的產(chǎn)物。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，由于其相對(duì)較高的氣體產(chǎn)生量(例如以每100克氣體發(fā)生物質(zhì)產(chǎn)生的氣體摩爾數(shù))，因此氮含量和氫含量以高及碳含量低的燃料通常更適用于這種充氣式用途。
大多數(shù)本領(lǐng)域已知的并普遍用于這種氣體發(fā)生組合物中的氧化劑是含氧陰離子的金屬鹽(例如硝酸鹽，氯酸鹽和高氯酸鹽)或金屬氧化物。但不幸的是，在燃燒后，這種氧化劑的金屬組分通常會(huì)變成固體，從而減少能夠產(chǎn)生的相對(duì)氣體產(chǎn)生量。因此，在一特定組合物中這種氧化劑的含量通常會(huì)影響組合物的氣體產(chǎn)量。但是如果燃料中含有氧，則僅需要較少量的氧化劑，而且組合物的氣體產(chǎn)量會(huì)增加。
除了低毒性和高氣體產(chǎn)量外，還要求氣體發(fā)生物質(zhì)較為便宜，熱穩(wěn)定性高(即最好僅在高于約160℃溫度下才發(fā)生分解)，并且不太容易吸潮。
除了上述所需特性和性質(zhì)外，用于汽車充氣式應(yīng)用的氣體發(fā)生物質(zhì)還必須具有足夠的反應(yīng)活性，使得通過適當(dāng)?shù)囊l(fā)，能足夠快地發(fā)生氣體生成反應(yīng)，使充氣式氣墊膨脹，為車內(nèi)乘客提供理想的碰撞保護(hù)?？偟膩?lái)說(shuō)，氣體發(fā)生組合物的燃燒速率可以用以下等式(1)表示rb＝k(P)n(1)其中，rb＝燃燒速率(線性)k＝常數(shù)P＝壓力N＝壓力指數(shù)，是在燃燒速率對(duì)壓力的對(duì)數(shù)-對(duì)數(shù)圖中作出的線性回歸線的斜率。
硝酸胍(CH6N4O3)是一種非疊氮化物燃料，具有許多上述需要的特性，已經(jīng)廣泛用于車用氣囊工業(yè)中。例如，硝酸胍可以從市場(chǎng)上購(gòu)得，成本相對(duì)較低，無(wú)毒，由于具有高含量的氮，氫和氧以及低含量的碳，能提供極佳的氣體產(chǎn)出能力，具有足夠的熱穩(wěn)定性，因此能進(jìn)行噴霧干燥處理。
不幸的是，硝酸胍的燃燒速率低于要求值。因此，需要提供一種不含疊氮化物的氣體發(fā)生物質(zhì)，能更有效地克服上述一種或多種的問題或缺點(diǎn)。
序列號(hào)為09/715459，于2000年11月17日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)所涉及的氣體發(fā)生組合物中包含硝酸胍(也稱為雙氰胺和脒脲)。特別是硝酸胍還具有理論密度較高的優(yōu)點(diǎn)，使含有這種燃料組分的氣體發(fā)生物質(zhì)可以具有相對(duì)較高的裝載密度。而且硝酸胍具有極佳的熱穩(wěn)定性，表現(xiàn)為其熱分解溫度是216℃。另外，硝酸胍具有較大負(fù)生成熱(即，-880卡/克)，與其它含有硝酸胍的相似氣體發(fā)生劑相比，是個(gè)較冷燃燒的氣體發(fā)生組合物。
雖然在氣體發(fā)生物質(zhì)中使用硝酸胍能避免包含或使用疊氮化鈉或其它相似疊氮化物，同時(shí)提供增大的燃燒速率，克服一個(gè)或多個(gè)問題，缺點(diǎn)或局限性，即成本較低，商業(yè)上可以獲得，毒性低，熱穩(wěn)定性如且對(duì)吸潮性也低等，但是仍需要進(jìn)一步提高其在特定應(yīng)用中所要求的氣體發(fā)生組合物的燃燒速率。
對(duì)一些充氣機(jī)應(yīng)用而言，能通過減小氣體發(fā)生物質(zhì)的形體尺寸，提供具有較大反應(yīng)活性表面積的氣體發(fā)生物質(zhì)形狀或形式，對(duì)氣體發(fā)生組合物的低燃燒速率進(jìn)行至少部分補(bǔ)償。但是在實(shí)際使用中，對(duì)形狀或形式的最小尺寸有實(shí)際上的限制，例如將氣體發(fā)生物質(zhì)能重復(fù)制造成片劑有最小尺寸的限制，并且在一些要求更高充氣機(jī)性能的特定應(yīng)用中，可能還要求增大的燃燒速率。
因此，需要提供增加氣體發(fā)生組合物燃燒速率的方法或技術(shù)，以及符合要求的，提高或燃燒速率的，基于非疊氮化物的氣體發(fā)生組合物。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種增大氣體發(fā)生組合物燃燒速率的方法以及提供一種改進(jìn)的氣體發(fā)生組合物。
本發(fā)明另一個(gè)更為特別的目的是克服一個(gè)或多個(gè)上述問題。
通過包括向氣體發(fā)生組合物中添加一定量的至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物的方法，能至少在部分方面上達(dá)到本發(fā)明的目的。在一些具體的優(yōu)選實(shí)施方式中，氣體發(fā)生組合物中該至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物的含量分別是至少重量5％和至少10。
現(xiàn)有技術(shù)通常無(wú)法有效滿足理想方法或技術(shù)中提高氣體發(fā)生組合物特別是一種非疊氮化物氣體發(fā)生組合物，燃燒速率的要求，其燃燒速率要足以滿足車用充氣式系統(tǒng)應(yīng)用的要求，其方式必須滿足這些應(yīng)用的實(shí)用性和適當(dāng)性要求。而且，現(xiàn)有技術(shù)通常還無(wú)法提供符合這些車用充氣式系統(tǒng)應(yīng)用所要求的，足夠和有效提高燃燒速率相應(yīng)或相關(guān)的非疊氮化物氣體發(fā)生組合物。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，包括一種提高氣體發(fā)生組合物燃燒速率的方法，該方法是向氣體發(fā)生組合物中添加一定量的至少約5重量％的一種二銨聯(lián)四唑銅配合物，該配合物具有經(jīng)驗(yàn)式CuC2H6N10。
如本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式所述，本發(fā)明還進(jìn)一步包括一種氣體發(fā)生組合物，其中包含一種主要燃料組分，選自二-脒基脲二硝酸銅，硝酸胍及其混合物；一種主要氧化劑組分，選自硝酸銨，堿式硝酸銅，二氨二硝酸銅，和硝酸銨與二氨二硝酸銅的混合物；和至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物，與不包含該至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物的相同氣體發(fā)生組合物相比，能有效提高該氣體發(fā)生組合物的燃燒速率。
這里所用被稱為“燃料”的具體組合物，組分或物質(zhì)，是指通常缺乏足量氧供完全燃燒成CO2，H2O和N2的一種化學(xué)物質(zhì)。
相應(yīng)的，這里被稱為“氧化劑”的具體組合物，組分或物質(zhì)，是指通常具有過量氧供完全燃燒成CO2，H2O和N2的一種化學(xué)物質(zhì)。
硝酸胍(NH2C(NH)C(O)NH2·HNO3)通常也被稱為胍基甲酰胺和脒脲。
通過以下詳細(xì)說(shuō)明以及權(quán)利要求
和附圖，其它目的和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言就能明白。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
圖1是實(shí)施例1二銨聯(lián)四唑銅配合物的x射線衍射圖譜(計(jì)數(shù)與2θ角的曲線)。
圖2是實(shí)施例2二銨聯(lián)四唑銅配合物的x射線衍射圖譜(計(jì)數(shù)2θ角的曲線)。
圖3是實(shí)施例3二銨聯(lián)四唑銅配合物的x射線衍射圖譜(計(jì)數(shù)2θ角的曲線)。
本發(fā)明詳述本發(fā)明提供了一種提高氣體發(fā)生組合物燃燒速率的方法，以及一種改進(jìn)的氣體發(fā)生組合物。如以下本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式所詳述，這種方法是向氣體發(fā)生組合物中添加一定量的至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物。
適用于本發(fā)明實(shí)際使用的過渡金屬包括銅，鋅，鈷，鐵，鎳和鉻。用于本發(fā)明的優(yōu)選過渡金屬包括鋅和銅。特別優(yōu)選用于本發(fā)明的二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物是二銨聯(lián)四唑銅配合物，具有CuC2H6N10的經(jīng)驗(yàn)式。
本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了本申請(qǐng)，能通過向氣體發(fā)生組合物中添加足量的至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物，與不包含這種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物的相同組合物相比，能有效提高制成組合物的燃燒速率?？偟膩?lái)說(shuō)，本發(fā)明優(yōu)選的氣體發(fā)生組合物中，加入至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物的含量是至少5重量％，更是至少10重量％，就能有效提高氣體發(fā)生組合物的燃燒速率，足以符合充氣式系統(tǒng)應(yīng)用的要求。
雖然本發(fā)明的廣泛實(shí)施并非限于加入這種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物和使用這種氣體發(fā)生組合物，但可以認(rèn)為，加入硝酸胍和二脒基脲二硝酸銅的任意一種或這兩種作為主要燃料以及一種選自硝酸銨，堿式硝酸銅，二氨二硝酸銅及硝酸銨與二氨二硝酸銅的混合物為主要氧化劑的氣體發(fā)生組合物，本發(fā)明就具有特別的優(yōu)勢(shì)或使用性。例如，本發(fā)明加入一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物的優(yōu)選氣體發(fā)生組合物中，包含作為一種主要氧化劑的硝酸銨和作為一種主要燃料的二-脒基脲二硝酸銅。本發(fā)明混有或使用了一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物的另一種優(yōu)選氣體發(fā)生組合物中，包括作為一種主要氧化劑的堿式硝酸銅和作為一種主要燃料的硝酸胍。
通過說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能進(jìn)一步理解，可以采用各種方法或反應(yīng)方式制備本發(fā)明的二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物。例如，在這些反應(yīng)方式的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，在一個(gè)噴霧干燥混合槽中裝入水，再向該噴霧干燥混合槽中定量加入二銨5，5′-聯(lián)四唑，使其部分溶解于水中。加入氧化銅，使?jié){料溫度平衡于190°F，并保持該溫度直至反應(yīng)完全(約1小時(shí))。向反應(yīng)混合漿料中加入其它需要的氣體發(fā)生劑組分(例如，燃料，氧化劑，成渣助劑等)。將反應(yīng)混合漿料泵入噴嘴，進(jìn)行噴霧干燥。在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方法中，進(jìn)行進(jìn)一步的處理步驟，例如混合，壓制，點(diǎn)火抑制劑涂覆等步驟。
下表1列出本發(fā)明二銨5，5′-聯(lián)四唑銅配合物某些選定性質(zhì)。
表1
具有經(jīng)驗(yàn)式CuC2H6N10的二銨聯(lián)四唑銅配合物的上述制備反應(yīng)方式，可以用以下反應(yīng)式2-5進(jìn)一步具體說(shuō)明(2)(3)(4)(5)通過以下詳細(xì)說(shuō)明，證明反應(yīng)式(2)的方法是優(yōu)選的。
通過以下實(shí)施例進(jìn)一步具體說(shuō)明本發(fā)明，這些實(shí)施例說(shuō)明或模擬實(shí)施本發(fā)明時(shí)的各種詳情。在本發(fā)明原理范圍內(nèi)作出的全部變化都要求受到專利保護(hù)，這些實(shí)施例并非對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1-通過上述反應(yīng)(2)制備二銨聯(lián)四唑銅在本實(shí)施例中，將68.38克二銨聯(lián)四唑懸浮于100毫升水中。隨后，向反應(yīng)混合物中加入31.62克氧化銅。將制得的反應(yīng)混合物攪拌并加熱至90℃，保持約1小時(shí)。生成粉末狀藍(lán)色固體，產(chǎn)量是90.50克，而理論產(chǎn)量是92.84克。下表2列出形成物質(zhì)的元素化學(xué)分析結(jié)果以及對(duì)應(yīng)理論組合物CuC2H6N10的元素化學(xué)分析結(jié)果。實(shí)施例1粉末樣品的x射線衍射圖譜如圖1所示。
實(shí)施例2-通過上述反應(yīng)(3)制備二銨聯(lián)四唑銅在本實(shí)施例中，將60.87克二銨聯(lián)四唑懸浮于120毫升去離子水中。隨后，向反應(yīng)混合物中加入39.13克堿式碳酸銅。將制得的反應(yīng)混合物加熱至90℃，并持續(xù)加熱攪拌約1小時(shí)。過濾出形成的固體，用水洗滌，再次過濾，然后在真空烘箱中80℃干燥。制得固體的產(chǎn)量是85.95克，而理論產(chǎn)量是83.86克。(注意大于理論產(chǎn)量可以認(rèn)為是因?yàn)槌跏嘉镔|(zhì)在處理時(shí)的不完全轉(zhuǎn)化而致。)下表2列出形成物質(zhì)的元素化學(xué)分析結(jié)果以及對(duì)應(yīng)理論組合物CuC2H6N10的元素化學(xué)分析結(jié)果。實(shí)施例2粉末樣品的x射線衍射圖譜如圖2所示。
實(shí)施例3-通過上述反應(yīng)(4)制備二銨聯(lián)四唑銅在本實(shí)施例中，將49.88克聯(lián)四唑懸浮于100毫升的水中。隨后，向反應(yīng)混合物中緩慢加入53.31克二銨碳酸銅，并對(duì)反應(yīng)混合物進(jìn)行脫氣。然后將制得的反應(yīng)混合物加熱至90℃，并在該溫度保持約1小時(shí)。過濾出形成的固體，用水洗滌，再次過濾，然后在真空烘箱中80℃干燥。制得固體產(chǎn)量是80.45克，而理論產(chǎn)量是79.69克。(注意大于理論產(chǎn)量可以認(rèn)為是因?yàn)槌跏嘉镔|(zhì)在處理時(shí)的不完全轉(zhuǎn)化而致。)下表2列出形成物質(zhì)的元素化學(xué)分析結(jié)果以及對(duì)應(yīng)理論組合物CuC2H6N10的元素化學(xué)分析結(jié)果。實(shí)施例3粉末樣品的x射線衍射圖譜如圖3所示。
表2-元素化學(xué)分析(質(zhì)量％)
結(jié)果討論一種常用來(lái)驗(yàn)證化學(xué)合成究竟制成何種物質(zhì)的方法或技術(shù)是將產(chǎn)物樣品的化學(xué)元素分析結(jié)果與理論值進(jìn)行比較。如表2所示，實(shí)施例1中，產(chǎn)物樣品的化學(xué)分析結(jié)果和其理論值之間非常接近。實(shí)施例3也表明產(chǎn)物樣品的化學(xué)分析結(jié)果和其理論值之間吻合非常好。但是實(shí)施例2表現(xiàn)出在產(chǎn)物樣品化學(xué)分析結(jié)果和其理論值之間有很明顯的差別。這種左別可以認(rèn)為至少部分是由于處理中初始物質(zhì)的不完全轉(zhuǎn)化造成的。考慮到這一點(diǎn)，其產(chǎn)量大于理論產(chǎn)量的實(shí)施例2，以及在較小程度大于理論產(chǎn)量的實(shí)施例3，這也與處理時(shí)初始物質(zhì)的不完全轉(zhuǎn)化一致。
圖1-3中所示實(shí)施例1-3的x射線衍射圖譜表明，雖然三者的物質(zhì)/化合物在元素成分上相似，但各每種條件下形成的物質(zhì)/化合物略有差別。
實(shí)施例4-6和對(duì)比實(shí)施例1在各試驗(yàn)中，每100克氣體發(fā)生組合物的組成如下表3所示，按照以下過程制備將硝酸胍(GN)預(yù)溶解在50毫升水中，并加熱至90℃。隨后，攪拌混入其余的組合物組分固體混合料，充分?jǐn)嚢瑁缓笤谡婵蘸嫦渲?0℃干燥。
注意到，實(shí)施例4使用實(shí)施例1制備的二銨聯(lián)四唑銅，實(shí)施例5使用實(shí)施例2制備的二銨聯(lián)四唑銅，實(shí)施例6使用實(shí)施例3制備的二銨聯(lián)四唑銅。
表3
其中，BCN＝堿式硝酸銅和GN＝硝酸胍然后對(duì)實(shí)施例4-6和對(duì)比實(shí)施例1的氣體發(fā)生組合物進(jìn)行試驗(yàn)。燃燒速率和密度(ρ)值列在下表4中。測(cè)量燃燒速率數(shù)據(jù)的過程是先將氣體發(fā)生組合物樣品分別用液壓機(jī)(12000磅力)壓成0.5英寸直徑的圓柱形狀。通常使用足夠的力，制成圓柱的長(zhǎng)度是0.5英寸。然后在圓柱除了頂面之外的全部表面上涂覆一種krylon點(diǎn)火抑制劑，保證試驗(yàn)設(shè)定中測(cè)出的是線性燃燒。在每次試驗(yàn)中，將如上涂覆過的圓柱置于一個(gè)1升的封閉容器或試驗(yàn)彈中，這些容器或試驗(yàn)彈能加壓到幾千磅/平方英寸的氮?dú)鈮毫Γ⒀b備有一個(gè)壓力傳感器，能精確測(cè)量彈內(nèi)壓力。將一個(gè)小的點(diǎn)火粉末樣品置于圓柱頂端，并將一根鎳鉻合金導(dǎo)線通過該點(diǎn)火粉末樣品，與固定在彈蓋上的電極相連。然后對(duì)試驗(yàn)彈充壓至要求的值，在鎳鉻合金導(dǎo)線中通過電流，點(diǎn)燃樣品。對(duì)每個(gè)燃燒的樣品采集壓力對(duì)時(shí)間的數(shù)據(jù)。由于每個(gè)樣品的燃燒都產(chǎn)生氣體，所以彈內(nèi)壓力的增加表明燃燒的開始，壓力的“水平延伸”表明燃燒結(jié)束。燃燒所用時(shí)間等于t2-t1，其中t2是燃燒結(jié)束的時(shí)間，t1是燃燒開始的時(shí)間。用樣品重量除以燃燒時(shí)間，求得以克/秒為單位的燃燒速率。通常在四個(gè)壓力(900，1350，2000，和3000磅/平方英寸)下測(cè)量燃燒速率。然后作出燃燒速率的對(duì)數(shù)對(duì)平均壓力的對(duì)數(shù)的圖。從所得的線可以用氣體發(fā)生組合物的上述燃燒速率等式(1)計(jì)算任意壓力下的燃燒速率。
表4
其中，rb＝1000磅/平方英寸時(shí)以英寸/秒(ips)為單位的燃燒速率；n＝上述燃燒速率等式(1)中的壓力指數(shù)，該壓力指數(shù)是以壓力對(duì)數(shù)為x軸對(duì)以燃燒速率對(duì)數(shù)為y軸所作圖的斜率；k＝上述燃燒速率等式(1)中的常數(shù)。
結(jié)果討論如表4所示，實(shí)施例4-6的每個(gè)氣體發(fā)生組合物中都包含本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例所述的二銨聯(lián)四唑銅配合物，其燃燒速率(％)與對(duì)比實(shí)施例1氣體發(fā)生組合物的燃燒速率相比，都有所增加。
而且，由于壓力指數(shù)(n)通常對(duì)應(yīng)于該氣體發(fā)生物質(zhì)的敏感性，較低的燃燒速率壓力指數(shù)對(duì)應(yīng)于表現(xiàn)出所需較小壓力敏感性的氣體發(fā)生物質(zhì)，這些實(shí)施例表明，如果包含本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例所述的二銨聯(lián)四唑銅配合物，能增加氣體發(fā)生組合物的燃燒速率，而不會(huì)明顯增加制得組合物的壓力敏感性。
表4還表明，本發(fā)明實(shí)施例4-6中氣體發(fā)生組合物的密度明顯大于對(duì)比實(shí)施例1氣體發(fā)生組合物的密度。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過上述說(shuō)明能夠理解，使用密度提高的氣體發(fā)生組合物可以增加單位體積組合物的氣體發(fā)生體積，從而至少在部分程度上補(bǔ)償在本發(fā)明中，由于使用配合物替代部分硝酸胍而發(fā)生的基于其質(zhì)量的氣體發(fā)生摩爾數(shù)減少。
實(shí)施例7和對(duì)比實(shí)施例2在這些試驗(yàn)中，制備如下表5所示的100克氣體發(fā)生組合物。注意到，兩種組合物在其他方面類似，區(qū)別在于實(shí)施例7中使用了二氨5，5′-聯(lián)四唑銅配合物。每種組合物都以硝酸銨作為主要氧化劑，以二脒基脲二硝酸銅作為主要燃料，以二氨二硝酸銅和硝酸鉀作為添加劑，例如作為相穩(wěn)定劑，二氧化硅也作為添加劑，例如作為成渣劑。
表5
然后對(duì)實(shí)施例7和對(duì)比實(shí)施例2的氣體發(fā)生組合物進(jìn)行試驗(yàn)。求得如下表6所示的燃燒速率和密度(ρ)值。燃燒速率數(shù)據(jù)的求法與以上實(shí)施例4-6和對(duì)比實(shí)施例1中所述相同，將樣品壓成圓柱形，涂覆，置于封閉的容器或試驗(yàn)彈中，將少量點(diǎn)火粉末置于圓柱頂端，將一根鎳鉻合金導(dǎo)線穿過點(diǎn)火粉末，并與固定在彈蓋上的電極相連。然后對(duì)試驗(yàn)彈充壓至要求值，在鎳鉻合金導(dǎo)線中通過電流，點(diǎn)燃樣品。采集每個(gè)燃燒樣品的壓力對(duì)時(shí)間的數(shù)據(jù)。由于每個(gè)樣品的燃燒都產(chǎn)生氣體，因此彈內(nèi)壓力的增加表明燃燒開始，壓力的“水平延伸”表明燃燒的結(jié)束。燃燒需要的時(shí)間等于t2-t1，其中t2是燃燒結(jié)束的時(shí)間，t1是燃燒開始的時(shí)間。用樣品重量除以燃燒時(shí)間，求得以克/秒為單位的燃燒速率。通常在四個(gè)壓力(900，1350，2000和3000磅/平方英寸)下測(cè)量燃燒速率。作出燃燒速率的對(duì)數(shù)對(duì)平均壓力的對(duì)數(shù)的圖。從所得的線用上述氣體發(fā)生組合物的燃燒速率等式(1)計(jì)算任意壓力下的燃燒速率。
表6
其中，
rb＝1000磅/平方英寸下以英寸/秒(ips)為單位的燃燒速率；n＝上述燃燒速率等式(1)中的壓力指數(shù)，其中該壓力指數(shù)是以壓力對(duì)數(shù)為x軸對(duì)以燃燒速率對(duì)數(shù)為y軸的圖的斜率；k＝上述燃燒速率等式(1)中的常數(shù)。
結(jié)果討論如表6所示，實(shí)施例7的氣體發(fā)生組合物中包含本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例所述的二銨聯(lián)四唑銅配合物，其燃燒速率(rb)與對(duì)比實(shí)施例2的氣體發(fā)生組合物有相比明顯增加。
而且，與對(duì)比實(shí)施例2的氣體發(fā)生組合物相比，實(shí)施例7的氣體發(fā)生組合物表現(xiàn)出較小的壓力敏感性，這可以從較小的壓力指數(shù)(n)看出。
因此，本發(fā)明提供了一種能有效提高或增大氣體發(fā)生組合物燃燒速率的方法或技術(shù)，特別是一種非疊氮化物氣體發(fā)生組合物，能滿足車用充氣式系統(tǒng)應(yīng)用的要求，其實(shí)用性和適用性也符合要求。而且，本發(fā)明還提供了相應(yīng)的或相關(guān)的非疊氮化物氣體發(fā)生組合物，能足夠并有效提高燃燒速率，符合這些車用充氣式系統(tǒng)應(yīng)用的要求。
實(shí)施本發(fā)明所公開的上述內(nèi)容時(shí)，可以省略沒有在本申請(qǐng)中具體說(shuō)明的任何單元，部分，步驟，或組分。
通過上述具體說(shuō)明，已經(jīng)敘述了相關(guān)的優(yōu)選實(shí)施方式，這而許多具體內(nèi)容只是為了說(shuō)明的目的。本發(fā)明是可以用其他實(shí)施方式進(jìn)行的，具體內(nèi)容是可以改變的，只要不偏離本發(fā)明的基本原理，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言應(yīng)是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種增大氣體發(fā)生組合物燃燒速率的方法，該方法包括向該氣體發(fā)生組合物中添加一定量的至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物。
2.如權(quán)利要求
1所述方法，其特征在于添加之后，該至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物在該氣體發(fā)生組合物中的含量是至少5重量％。
3.如權(quán)利要求
1所述方法，其特征在于添加之后，該至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物在該氣體發(fā)生組合物中的含量是至少10重量％。
4.如權(quán)利要求
1所述方法，其特征在于該至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物包含選自銅，鋅，鈷，鐵，鎳和鉻的一種過渡金屬。
5.如權(quán)利要求
1所述方法，其特征在于該至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物包含過渡金屬銅。
6.如權(quán)利要求
5所述方法，其特征在于添加之后，該二銨聯(lián)四唑銅配合物在該氣體發(fā)生組合物中的含量是至少5重量％。
7.如權(quán)利要求
5所述方法，其特征在于添加之后，該二銨聯(lián)四唑銅配合物在該氣體發(fā)生組合物中的含量是至少10重量％。
8.如權(quán)利要求
5所述方法，其特征在于該二銨聯(lián)四唑銅配合物的經(jīng)驗(yàn)式是CuC2H6N10。
9.如權(quán)利要求
5所述方法，其特征在于該二銨聯(lián)四唑銅配合物是由CuO與二銨5，5′-聯(lián)四唑反應(yīng)形成的。
10.如權(quán)利要求
1所述方法，其特征在于該氣體發(fā)生組合物包含作為主要燃料的二-脒基脲二硝酸銅。
11.如權(quán)利要求
10所述方法，其特征在于該氣體發(fā)生組合物包含作為主要氧化劑的硝酸銨。
12.如權(quán)利要求
1所述方法，其特征在于該氣體發(fā)生組合物包含作為主要燃料的硝酸胍。
13.如權(quán)利要求
12所述方法，其特征在于該氣體發(fā)生組合物包含作為主要氧化劑的堿式硝酸銅。
14.如權(quán)利要求
1所述方法，其特征在于該氣體發(fā)生組合物包含的主要氧化劑選自硝酸銨，堿式硝酸銅，二氨二硝酸銅，硝酸銨與二氨二硝酸銅的混合物。
15.一種增大氣體發(fā)生組合物燃燒速率的方法，該方法包括向該氣體發(fā)生組合物中添加至少約5重量％的一種二銨聯(lián)四唑銅配合物，該配合物的經(jīng)驗(yàn)式是CuC2H6N10。
16.如權(quán)利要求
15所述方法，其特征在于該二銨聯(lián)四唑銅配合物在該氣體發(fā)生組合物中的含量是至少約10重量％。
17.如權(quán)利要求
15所述方法，其特征在于該二銨聯(lián)四唑銅配合物是由CuO與二銨5，5′-聯(lián)四唑反應(yīng)形成的。
18.如權(quán)利要求
15所述方法，其特征在于該氣體發(fā)生組合物包含作為主要燃料的二-脒基脲二硝酸銅。
19.如權(quán)利要求
18所述方法，其特征在于該氣體發(fā)生組合物包含作為主要氧化劑的硝酸銨。
20.如權(quán)利要求
15所述方法，其特征在于該氣體發(fā)生組合物包含作為主要燃料的硝酸胍。
21.如權(quán)利要求
20所述方法，其特征在于該氣體發(fā)生組合物包含作為主要氧化劑的堿式硝酸銅。
22.如權(quán)利要求
15所述方法，其特征在于該氣體發(fā)生組合物包含的主要氧化劑選自硝酸銨，堿式硝酸銅，二氨二硝酸銅，硝酸銨與二氨二硝酸銅的混合物。
23.一種氣體發(fā)生組合物，包含一種選自二-脒基脲二硝酸銅，硝酸胍及其混合物的主要燃料組分；一種選自硝酸銨，堿式硝酸銅，二氨二硝酸銅，硝酸銨與二氨二硝酸銅的混合物的主要氧化劑組分；至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物，該配合物能使氣體發(fā)生組合物的燃燒速率比不含該至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物的相同氣體發(fā)生組合物大。
24.如權(quán)利要求
23所述氣體發(fā)生組合物，其特征在于該至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物包含選自銅，鋅，鈷，鐵，鎳和鉻的一種過渡金屬。
25.如權(quán)利要求
23所述氣體發(fā)生組合物，其特征在于該主要燃料是硝酸胍，該主要氧化劑是堿式硝酸銅，該至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物是二銨聯(lián)四唑銅。
專利摘要
提供了一種增大氣體發(fā)生組合物燃燒速率的方法，是向該氣體發(fā)生組合物中添加一定量的至少一種二銨聯(lián)四唑過渡金屬配合物。
文檔編號(hào)C06D5/00GKCN1642878SQ02823853
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2002年10月3日
發(fā)明者I·V·門登豪, M·W·巴尼斯 申請(qǐng)人:奧托里夫Asp股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan