專利名稱：非疊氮化物氣體產(chǎn)生物組合物的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生非毒性氣體組合物，它燃燒時(shí)迅速產(chǎn)生氣體，該氣體被用于充裝馬達(dá)運(yùn)輸工具中乘客的安全減振器，和尤其是本發(fā)明涉及非疊氮化物的氣體產(chǎn)生物，它產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物不僅有容許的毒性含量，而且在容許的火焰溫度下呈現(xiàn)有相對高的氣體體積與固體顆粒的比值。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已有許多文獻(xiàn)證明了從疊氮化物基的氣體產(chǎn)生物發(fā)展到非疊氮化物的氣體產(chǎn)生物。非疊氮化物氣體產(chǎn)生物組合物比疊氮化物氣體產(chǎn)生物的優(yōu)點(diǎn)在如美國專利4,370,181、4,909,549、4,948,439、5,084,118、5,139,588和5,035,757等專利文獻(xiàn)中有過廣泛地論述，這些論述在此引作為參考。
除了燃料成分，焰火制造術(shù)的非疊氮化物氣體產(chǎn)生物含有的組分有氧化劑，以提供使迅速燃燒和減小產(chǎn)生毒性氣體量的氧；催化劑，以促使碳和氮的毒性氧化物轉(zhuǎn)化為無毒的氣體；和造渣的成分，以導(dǎo)致燃燒期和燒后馬上形成的固體和液體凝結(jié)成可過濾的煤渣樣的顆粒。其它任選的添加物，如燃燒速率增強(qiáng)劑或沖擊改性劑和點(diǎn)火助劑，用于控制氣體產(chǎn)生物的可燃性和燃燒性能。
已知的非疊氮化合物氣體產(chǎn)生物組合物的缺點(diǎn)之一是燃燒期間形成的固體殘留物的量和物理性質(zhì)。通過燃燒產(chǎn)生的固體物必須要過濾和要不然就要不與運(yùn)輸工具使用者接觸。因此，很希望發(fā)展一種組合物，它產(chǎn)生極小量的固體顆粒物，同時(shí)仍能提供足夠量的無毒性氣體以高速度充裝安全設(shè)備。
已知硝酸銨作氧化劑使用有助于生產(chǎn)極小量固體的氣體。但是，為實(shí)用，用于汽車領(lǐng)域的氣體產(chǎn)生物在107℃老化400小時(shí)或更久時(shí)應(yīng)是熱穩(wěn)定的。當(dāng)在-40℃和107℃之間循環(huán)后組合物也必須保持結(jié)構(gòu)的完整性。
通常，使用硝酸銨的氣體產(chǎn)生物組合物是非熱穩(wěn)定的推進(jìn)劑，它產(chǎn)生不容許的高含量毒性氣體，例如CO和NOx，取決于組合的相關(guān)添加物如增塑劑和粘合劑。已知的硝酸銨組合物也受可燃性弱、燃燒速率遲緩和性能顯著的可變性等所牽累。若干加入硝酸銨的現(xiàn)有技術(shù)的組合物利用眾所周知的點(diǎn)火助劑如BKNO3以解決這些問題。但是，添加如BKNO3的點(diǎn)火助劑是不希望的。因?yàn)樗且环N高靈敏和高能化合物。
還必須提出的另一個(gè)問題是美國運(yùn)輸部法規(guī)要求對氣體產(chǎn)生物“雷管試驗(yàn)”。因?yàn)橥ǔＥc硝酸銨一起使用的燃料對爆燃靈敏，大多數(shù)加入硝酸銨的推進(jìn)劑除非成型成為大的平面物否則是通不過雷管試驗(yàn)的，而這種大的平面物又減小充氣物的設(shè)計(jì)伸縮性。
因此，許多基于硝酸銨的非疊氮化物推進(jìn)劑不能滿足汽車領(lǐng)域的要求。兩個(gè)值得注意的例外公開在美國專利5,531,941和5,545,272中，前一專利中提出相穩(wěn)定的硝酸銨、硝酸三氨基胍和草酰胺的使用，后一專利中提出相穩(wěn)定的硝酸銨和硝基胍的使用。盡管它們在汽車領(lǐng)域中有效，但這類組合物仍然是有問題的，因?yàn)橄跛崛被液拖趸沂潜ㄈ剂?。它們使運(yùn)輸要求復(fù)雜化和難以通過雷管試驗(yàn)。此外，因?yàn)榭扇夹匀鹾拖鄬Φ偷娜紵俾?，硝基胍組合物要求有一種普通的點(diǎn)火助劑如BKNO3，這是一種既靈敏又高能的化合物。
現(xiàn)有技術(shù)敘述在Poole等的美國專利4,909,549和4,948,439中敘述的氣體產(chǎn)生物組合物使用四唑或三唑化合物配合金屬氧化物和氧化劑化合物(堿金屬、堿土金屬和純硝酸銨或高氯酸鹽)產(chǎn)生一種在低溫分解的相對不穩(wěn)定氣體產(chǎn)生物。在燃燒期間形成大量的毒性發(fā)散物和顆粒。這兩專利提到用BKNO3作點(diǎn)火助劑。
在Poole的美國專利5,035,757中敘述的氣體產(chǎn)生物組合物造成更多易可過濾的固體產(chǎn)物，但氣體產(chǎn)量不令人滿意。
Chang等的美國專利3,954,528敘述了使用硝酸三氨基胍(“TAGN”)和合成聚合物粘合劑配合氧化物質(zhì)。氧化物質(zhì)包括硝酸銨(“AN”)，不過沒有提出相穩(wěn)定的硝酸銨(“PSAN”)的使用。該專利提到用于槍炮或其它容許和要求大量一氧化碳和氫的地方的裝備推進(jìn)劑的制造。
Grubaugh的美國專利3,044,123敘述了一種含AN作主組分的固體推進(jìn)劑丸的制備方法，該方法要求用可氧化的有機(jī)粘合劑(如醋酸纖維素、PVC、PVA、丙烯腈和苯乙烯-丙烯腈)，然后將混合物壓縮模塑成丸產(chǎn)物和加熱處理丸。這些丸由于溫度交替變化一定會(huì)損壞，因?yàn)槭褂玫氖枪I(yè)AN和所要求的組合物會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化碳。
Becuwe的美國專利5,034,072是基于使用5-氧代-3-硝基-1，2，4-三唑作為在推進(jìn)劑和火藥中其它爆炸物質(zhì)(HMX、RDX、TATB等)的替代物。這種化合物也稱為3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮(“NTO”)。該權(quán)利要求似乎涉及包括NTO、AN和惰性粘合劑的火藥組合物，這種組合物比含硝酸銨的推進(jìn)劑有更低吸濕性。雖然稱做惰性，但粘合劑會(huì)參與燃燒反應(yīng)和產(chǎn)生一氧化碳而使得它不適用于氣袋的充裝Lund等的美國專利5,197,758敘述了產(chǎn)生氣體的組合物包括非疊氮化物燃料，這是一種氨基唑的過渡態(tài)金屬復(fù)合物，和尤其是5-氨基四唑和3-氨基-1，2，4-三唑的銅和鋅復(fù)合物，這種復(fù)合物適用于汽車減振體系中充裝氣袋，但產(chǎn)生過多固體物。
Wardle等的美國專利4,931,112敘述了一種汽車氣袋氣體產(chǎn)生物配方，它基本上由NTO(5-硝基-1，2，4-三唑-3-酮)和一種氧化劑組成，其中所述配方是無水的。
Ramnarace的美國專利4,111,728敘述了用于充裝救生筏和類似裝備或用作火箭推進(jìn)劑的氣體產(chǎn)生物，包括硝酸銨、聚苯乙烯型粘合劑和一種選自草酰胺和硝酸胍的燃料。
Boyars的美國專利4,124,368敘述了一種使用硝酸鉀來防止硝酸銨爆燃的方法。
Mishra的美國專利4,552,736和Mehrotra等的美國專利5,098,683敘述了使用氟化鉀以排除在過渡相態(tài)中硝酸銨的膨脹和收縮。
Chi的美國專利5,074,938敘述了相穩(wěn)定的硝酸銨作含硼推進(jìn)劑中的氧化劑和在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的使用。
Canterberry等的美國專利4,925,503敘述了一種爆炸性的組合物，包括如硝酸銨的高能物質(zhì)和聚氨酯聚縮醛彈性體粘合劑，后一組分是發(fā)明的中心點(diǎn)。
Hass的美國專利3,071,617敘述了久已知道的如氧平衡和排出氣體的條件考慮。
Stinecipher等的美國專利4,300,962敘述了包含硝酸銨和硝基唑的銨鹽的爆炸物。
Prior的美國專利3,719,604敘述了包含偶氮四唑的或雙四唑的氨基胍鹽的產(chǎn)生氣體組合物。
Poole的美國專利5,139,588敘述了在汽車減振裝備中有效的非疊氮化物氣體產(chǎn)生物，它包含燃料、氧化劑和添加物。
Chang等的美國專利3,909,322提出了使用硝氨基四唑鹽與純硝酸銨當(dāng)作槍炮推進(jìn)劑和用了氣壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置，如引擎、發(fā)電機(jī)、馬達(dá)、透平機(jī)、氣動(dòng)工具，和火箭的氣體產(chǎn)生物。
Buerius等的美國專利5,198,046提出了使用雙鈲-5，5′-偶氮四唑鹽與KNO3作氧化劑，用于產(chǎn)生環(huán)境友好地?zé)o毒性氣體，和具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。
Onishi等的美國專利5,439,251提出三唑胺鹽作氣袋的氣體產(chǎn)生劑的使用，包括陽離子胺和含C1-3的烷基、氯離子、羥基、羧基、甲氧基、乙酰基的陰離子四唑基或在四唑環(huán)的5-位上經(jīng)重氮基或三氮基取代的四唑基團(tuán)，發(fā)明的中心點(diǎn)改進(jìn)了四唑的有關(guān)沖擊和摩擦靈敏性的物理性能，但并未提出四唑胺鹽與任何其它化學(xué)品的配合使用。
Lund等的美國專利5,501,823提出非疊氮無水四唑、衍生物、鹽、復(fù)合物和它們的混合物的使用，用于氣袋充氣機(jī)中。
Highsmith等的美國專利5,516,377提出5-硝氨基四唑的鹽，常用的點(diǎn)火助劑如BKNO3和純硝酸銨作氧化劑的使用，但未提出相穩(wěn)定的硝酸銨的使用。
發(fā)明概述上述問題通過提供一種泵用硝酸銨作氧化劑如硝酸鉀作硝酸銨相穩(wěn)定劑的用于運(yùn)輸工具乘客減振體系的非疊氮化物氣體產(chǎn)生物而被解決。配合相穩(wěn)定的硝酸銨用的燃料選自含陽離子胺組分和陰離子組分的四唑和三唑的胺鹽，陰離子組分包括四唑或三唑環(huán)，和四唑環(huán)的5-位上取代的R基團(tuán)或在三唑環(huán)的3-位和5-位上取代的2個(gè)R基團(tuán)。R基團(tuán)選自氫和任何的含氮化合物如氨基、硝基、硝氨基、四唑基和三唑基團(tuán)。陽離子胺組分選自胺基團(tuán)包括氨、聯(lián)氨、胍化合物如胍、氨基胍、二氨基胍、三氨基胍、二氰二胺、硝基胍、羰基取代的氮化合物如尿素、碳酰肼、草酰胺、草氨酰肼、雙(碳酰胺)胺、偶氮二碳酰胺和亞肼基二碳酰胺，和氨基唑如3-氨基-1，2，4-三唑、3-氨基-5-硝基-1，2，4-三唑、5-氨基四唑和5-硝氨基四唑。任選的惰性添加物如陶土或二氧化硅可以被用作粘合劑、造渣劑、冷卻劑或加工助劑。任選的由非疊氮化物推進(jìn)劑組成的點(diǎn)火助劑也可用來替代常規(guī)的著火助劑如BKNO3。
本發(fā)明的氣體產(chǎn)生物通過干燥混合和粉碎的組分的壓緊制取。優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明按照本發(fā)明，用作氣體產(chǎn)生物組合物主燃料的優(yōu)選高氮非疊氮化物尤其包括選自5，5′-雙-1H-四唑的單鈲鹽(BHT·1GAD)、5，5′-雙-1H-四唑的二鈲鹽(BHT·2GAD)、5，5′-雙-1H-四唑的單氨基鈲鹽(BHT·1AGD)、 5，5′-雙-1H-四唑的二氨基鈲鹽(BHT·2AGAD)、5，5′-雙-1H-四唑的單鹽(BHT·1HH)、5，5′-雙-1H-四唑的二鹽(BHT·2HH)、5，5′-雙-1H-四唑的單銨鹽(BHT·1NH3)、5，5′-雙-1H-四唑的二銨鹽(BHT·2NH3)、5，5′-雙-1H-四唑的單-3-氨基-1，2，4-三唑鹽(BHT·1ATAZ)、5，5′-雙-1H-四唑的雙-3-氨基-1，2，4-三銼鹽(BHT·2ATAZ)、5，5′-偶氮雙-1H-四唑的二鈲鹽(ABHT·2GAD)和5-硝氨基-1H-四唑的單銨鹽(NAT·1NH3)的四唑和三唑的胺鹽。非疊氮化物燃料通常包含總的氣體產(chǎn)生物組合物重量的15-65％，優(yōu)選包含20-55％。
如式I所示的一般四唑的胺鹽包括陽離子的胺組分Z和包含四唑環(huán)和在四唑環(huán)的5-位上取代的R基團(tuán)的陰離子組分。如式II所示的一般三唑的胺鹽包括陽離子的胺組分Z和陰離子組分，陰離子組分包含三唑環(huán)和在三唑環(huán)5-位上取代的2個(gè)R基團(tuán)，其中R1可以或不是與R2結(jié)構(gòu)異名的基團(tuán)。R組分選自氫或任何的含氮化物如氨基、硝基、硝氨基，或分別直接地或通過胺、二偶氮、或三偶氮基團(tuán)由式I或II取代的四唑基或三唑基團(tuán)。化合物Z是胺，它通過置換任何一式的1-位上氫原子形成陽離子，化合物Z選自胺基團(tuán)包括氨，聯(lián)氨，鈲化合物如鈲、氨基鈲、二氨基鈲、三氨基鈲、二氰二酰胺和硝基鈲、羰基取代的氮化物如尿素、碳酰肼、草酰胺、草氨酰肼、雙(碳酰胺)胺、偶氮二碳酰胺和亞肼基二碳酰胺，和氨基唑如3-氨基-1，2，4-三唑、3-氨基-5-硝基-1，2，4-三唑、5-氨基四唑、3-硝氨基-1，2，4-三唑、5-硝氨基四唑和三聚氰胺。
上述的四唑或三唑的胺鹽與相穩(wěn)定的硝酸銨進(jìn)行干混合，氧化劑所用含量一般為總的氣體產(chǎn)生物組合物重量的約35％到85％。用硝酸鉀穩(wěn)定硝酸銨。如實(shí)例16所述和如在1996年7月2日授權(quán)的共有的美國專利5,531,941題為“用于制備非疊氮化物氣體產(chǎn)生物組合物的方法”中所提出的，在此引用作為參考。PSAN包含85-90％的AN和10-15％KN，它通過任何合適的方法如AN和KN的共結(jié)晶過程來形成，以致防止在純硝酸銨(AN)在-40℃和107℃之間產(chǎn)生的固-固相變化。雖然KN是優(yōu)選用于穩(wěn)定純AN的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)容易懂得其它穩(wěn)定劑可以與AN一起使用。
如若要求造渣劑、粘合劑、加工助劑或冷卻劑、以氣體產(chǎn)生物組合物重量的0.1-10％含量提供惰性組分如陶土、硅藻土、氧化鋁或二氧化硅，其減少了在燃燒時(shí)產(chǎn)生的毒性物。
和本發(fā)明一起使用的、任選的點(diǎn)火助劑選自非疊氮化物氣體產(chǎn)生物組合物，包含選自包括三唑、四唑酮、氨基四唑、四唑、或雙四唑、或如在Poole的美國專利5,139,588中所述的其它化物的燃料，該專利內(nèi)容在此引用作為參考。常規(guī)的點(diǎn)火助劑如BKNO3已不需要，因?yàn)楫?dāng)四唑或三唑燃料與相穩(wěn)定的硝酸銨化合時(shí)顯著地改善了推進(jìn)劑的可燃性并也提供了持久的燃燒速率。
本發(fā)明的燃料組分的混合和調(diào)合方法和次序不是關(guān)鍵，只要得到均勻的混合物和調(diào)和是在不造成所用的組分分解的條件下進(jìn)行。例如可以將物料濕混，或干混合和以球磨機(jī)或Red Devil型涂料振動(dòng)機(jī)中進(jìn)行磨碎，然后壓塑成丸狀。也可將物料分別或一起在流體能量磨、sweco振動(dòng)磨或小型的微粉碎機(jī)中磨碎，然后混合或在壓緊前在v-混合機(jī)中進(jìn)一步混合。
本發(fā)明用下列實(shí)例給以說明，其中組分以總組合物量的百分率計(jì)，除非另有說明。實(shí)例1-3和16-20的值是實(shí)驗(yàn)得到的。實(shí)例18-20提供了如在實(shí)例1-3中得到的等效化學(xué)百分率和包括用于對照目的和用以詳細(xì)說明實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。實(shí)例4-15的值是根據(jù)所示組合物得到的。主要的氣體產(chǎn)物是N2、H2O和CO2，和形成固體的元素一般以它們最通常氧化態(tài)存在。氧平衡量是組合物中所需的或被釋放以形成化學(xué)計(jì)量平衡的產(chǎn)物的O2的百分重量。因此，負(fù)的氧平衡量表示氧不足的組合物，而正的氧平衡量表示富氧的組合物。
當(dāng)調(diào)配一種組合物時(shí)，將PSAN與燃料的比調(diào)節(jié)成以使氧平衡量在如上述組合物重量的-4.0％和+1.0％O2之間，更優(yōu)選，將PSAN與燃料的比調(diào)節(jié)成以使組合物氧平衡量為組合物重量的-2.0％和0.0％O2之間。人們能理解PSAN和燃料的相對量將取決于用于形成PSAN的添加物以及選取的燃料的性質(zhì)。
在下列表1和表2中，所有情況除用星號標(biāo)注的之外，PSAN用總氧化劑組分的15％KN進(jìn)行相穩(wěn)定。在有星號標(biāo)注的情況，PSAN用總氧化劑組分的10％KN進(jìn)行相穩(wěn)定。
按照本發(fā)明，配制物在-40℃到107℃的整個(gè)溫度范圍熱性能和體積上將是穩(wěn)定的，產(chǎn)生大量無毒氣體，產(chǎn)生極少的固體顆粒，點(diǎn)火容易和以可重復(fù)方式燃燒，不含毒性的、靈敏的、或爆炸性原料，最終形式將是無毒、不靈敏，和非爆炸性的，和在1000psi有高于0.40吋/秒的燃燒速率。
表1
表2
實(shí)例16-說明性的由85％(重)硝酸銨(AN)和15％(重)硝酸鉀(KN)組成的相穩(wěn)定硝酸銨的制備如下將2125g的干燥AN和375g的干燥KN加入一臺(tái)帶加熱夾套的雙行星混合機(jī)中。當(dāng)混合時(shí)加入蒸餾水直至全部AN和KN溶解和溶液溫度為66-70℃。在大氣壓下繼續(xù)混合直到干燥的白色粉料形成。該產(chǎn)物為PSAN。從混合機(jī)中取出PSAN。涂布成一薄層，并在80℃下干燥除去任何殘留的水分。
實(shí)例17-說明性的將實(shí)例16中制備的PSAN與純AN作對比試驗(yàn)以鑒定通常在純AN中出現(xiàn)的不希望的相變化是否已被排除。將它們以差示掃描量熱法從0℃到200℃試驗(yàn)。純AN顯示在約57℃和約133℃吸熱，相應(yīng)于固-固相變化以及熔點(diǎn)吸熱在約170℃。PSAN顯示在約118℃吸熱相應(yīng)于固-固相轉(zhuǎn)變和在約160℃吸熱相應(yīng)于PSAN的熔融。
將純AN和在實(shí)例16中制取的PSAN壓緊成12mm直徑×12mm厚的棒和用膨脹計(jì)測量法在-40℃到140℃溫度范圍測量它們的體積膨脹性。當(dāng)從-40℃加熱到140℃時(shí)，純AN經(jīng)受到體積收縮開始在約-34℃，體積膨脹開始在約44℃，和體積收縮開始在約90℃和體積膨脹開始在約130℃。當(dāng)從-40℃加熱到107℃，PSAN沒有經(jīng)受任何的體積變化。它經(jīng)受體積膨脹開始在約118℃。
將純AN和在實(shí)例16中制取的PSAN壓緊成32mm直徑×10mm厚的棒，放在一個(gè)含干燥劑的隔絕濕氣的袋中，和循環(huán)的溫度在-40℃到107℃之間。一個(gè)循環(huán)包括保持樣品在107℃1小時(shí)。在約2小時(shí)以恒定速度從107℃漸變到-40℃，樣品在-40℃保持1小時(shí)，和在1小時(shí)以恒定速度從-40℃漸變到107℃。62個(gè)完全的循環(huán)以后，取出樣品觀察。純AN的棒已基本上碎散成粉料，而PSAN的棒保持完全無損，無裂紋或缺陷。
上述實(shí)例證明了加有KN量高達(dá)和包括15％(重)的AN和KN共沉淀混合物有效地排除在汽車領(lǐng)域-40℃到107℃范圍AN存在的固-固相轉(zhuǎn)變。
實(shí)例18下列組成(以重量百分率計(jì))76.43％PSAN和23.57％BHT·2NH3的PSAN和BHT·2NH3混合物的制備。將稱取重量和干燥的組分混合并經(jīng)在陶制球磨罐中用陶瓷圓柱的輾轉(zhuǎn)研磨成細(xì)粉料狀。從研磨的圓柱體中分離出粉料并成粒以改善物料的流動(dòng)特性。在高速輪轉(zhuǎn)式壓機(jī)上將粒料壓塑成丸粒。用這種方法形成的丸有較優(yōu)的質(zhì)量和強(qiáng)度。
組合物的燃燒速率在1000psi下為0.48in/sec。燃燒速率通過測量在一定壓力下已知長度的圓柱形丸燃燒所需的時(shí)間來確定。將丸粒在10噸負(fù)荷下在1/2″直徑陰模中壓塑，然后用環(huán)氧/二氧化鈦抑制劑涂敷在邊緣以防止沿邊緣燃燒。
將在輪轉(zhuǎn)壓機(jī)中成形的丸粒裝入氣體發(fā)生器裝置中，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火容易和裝充氣袋滿意，具有極少固體物。氣飄的顆粒和產(chǎn)生的毒性氣體。約95％(重)的氣體產(chǎn)生物轉(zhuǎn)化成氣體。使用的點(diǎn)火助劑不含如BKNO3的助促進(jìn)劑，而只用高氣體產(chǎn)量的非疊氮化物丸粒，如在美國專利5,139,588中所述的那些。
按礦山?jīng)_擊設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)局(Standard Bureau of Mines ImpactApparatus)的試驗(yàn)，這種混合物的沖擊靈敏性是大于300kp·cm。按照美國運(yùn)輸部的過程試驗(yàn)，直徑0.184″和厚0.080″的丸當(dāng)用No.8雷管點(diǎn)火時(shí)不會(huì)突(爆)燃或起爆。
實(shí)例19下列組成(以重量百分率計(jì))75.40％PSAN和24.60％BHT·2NH3的PSAN和BHT·2NH3混合物的制備。按實(shí)例18制取組合物和再成型為較優(yōu)質(zhì)量和強(qiáng)度的丸粒。組合物的燃燒速率在1000psi下為0.47in/sec。
將在輪轉(zhuǎn)式壓機(jī)上成型的丸粒裝入氣體發(fā)生器裝置中。發(fā)現(xiàn)丸點(diǎn)火容易和裝充氣袋滿意，具有極少固體物、氣飄的顆粒，和產(chǎn)生的毒性氣體。約95％(重)的氣體產(chǎn)生物轉(zhuǎn)化成氣體。
按礦山?jīng)_擊設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)局的試驗(yàn)，這種混合物的沖擊靈敏性大于300kp·cm。按美國運(yùn)輸部過程的試驗(yàn)，直徑0.250″和厚0.125″的丸當(dāng)用No.8雷管點(diǎn)火時(shí)不會(huì)突燃或起爆。
實(shí)例20下列組成(以重量百分率計(jì))72.32％PSAN和27.68％BHT·2NH3的PSAN和BHT·2NH3混合物的制備。按實(shí)例18制取組合物，除研磨介質(zhì)與粉料重量比為三倍之外。這種組合物的燃燒速率在1000psi下為0.54in/sec。按礦山?jīng)_擊設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)局試驗(yàn)，這種混合物的沖擊靈敏性大于300kp·cm。本實(shí)例證明了本發(fā)明的組合物燃燒速率能隨更積極的(aggressive)研磨而提高。按美國運(yùn)輸部規(guī)程試驗(yàn)，直徑0.184″和厚0.090″的丸當(dāng)用No.8雷管點(diǎn)火時(shí)不會(huì)突燃或起爆。
按照本發(fā)明，硝酸銨基的推進(jìn)劑是相穩(wěn)定的。經(jīng)受住常壓以上壓力下燃燒，和提供大量無毒氣體，同時(shí)減少了顆粒物的形成。因?yàn)樗倪蚝腿虻陌符}，配合PSAN，是容易點(diǎn)火的，所以不需要常規(guī)的如BKNO3點(diǎn)火助劑來點(diǎn)火燃燒。
而且，由于降低了靈敏性和按美國運(yùn)輸部的規(guī)程，組合物容易通過雷管試驗(yàn)。推進(jìn)劑平片可任意設(shè)計(jì)成用于氣袋裝充機(jī)內(nèi)的大小。因此，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)是它含有無毒害的和非爆炸性的原料。它們?nèi)芤詷O小受限制地被運(yùn)輸。
現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的對比數(shù)據(jù)列于表3以說明利用四唑和三唑胺鹽配合PSAN對氣體產(chǎn)生的益處。
表3對比的氣體生產(chǎn)
如在表3中所示，和按照本發(fā)明，PSAN和四唑或三唑的胺鹽每立方厘米體積氣體產(chǎn)生物產(chǎn)生的氣體量要顯著地高于現(xiàn)有技術(shù)的組合物產(chǎn)生的氣體量。由于需要較小體積的體積產(chǎn)生物，這能使得使用較小的充裝器。由于產(chǎn)生較多的氣體，減少了固體物的生成，因此允許使用較小和更簡單的過濾設(shè)備，這也有利于使用較小的充裝器。
雖然，上述實(shí)例說明了優(yōu)選燃料和氧化劑的使用，但應(yīng)明白本發(fā)明的實(shí)例不限于所說明的個(gè)別的燃料和氧化劑和同樣也不排除包括如上所述的和如下列權(quán)利要求所限定的其它添加物。
權(quán)利要求
1.一種用于充裝汽車氣袋惰態(tài)減振器體系的氣體產(chǎn)生物組合物，包括選自三唑的1-、3-、5-取代的胺鹽和四唑的1-、5-取代的胺鹽的高氮非疊氮燃料和選自相穩(wěn)定硝酸銨的氧化劑的混合物。
2.如權(quán)利要求1的一種氣體產(chǎn)生物組合物，其中所述燃料的用量為氣體產(chǎn)生物組合物重量的15-65％，所述氧化劑的用量為氣體產(chǎn)生物組合物重量的35-85％。
3.如權(quán)利要求2的一種氣體產(chǎn)生物組合物，還包括選自陶土、硅藻土、氧化鋁和二氧化硅的惰性混合造渣劑、粘合劑、加工助劑和冷卻劑，其中所述造渣劑用量為氣體產(chǎn)生物組合物重量的0.1-10％。
4.如權(quán)利要求1的一種氣體產(chǎn)生物組合物，還包括選自硝酸鉀的硝酸銨穩(wěn)定化劑，其中所述的穩(wěn)定化劑的用量為相穩(wěn)定的硝酸銨總重量的10-15％。
5.如權(quán)利要求2的一種氣體產(chǎn)生物組合物，包括5，5′-雙-1H-四唑的單鈲鹽和相穩(wěn)定的硝酸銨的混合物。
6.如權(quán)利要求2的一種氣體產(chǎn)生物組合物，包括5，5′-雙-1H-四唑的二鈲鹽和相穩(wěn)定的硝酸銨的混合物。
7.如權(quán)利要求2的一種氣體產(chǎn)生物組合物，包括5，5′-雙-1H-四唑的單氨基鈲鹽和相穩(wěn)定的硝酸銨的混合物。
8.如權(quán)利要求2的一種氣體產(chǎn)生物組合物，包括5，5′-雙-1H-四唑的二氨基鈲鹽和相穩(wěn)定的硝酸銨的混合物。
9.如權(quán)利要求2的一種氣體產(chǎn)生物組合物，包括5-硝氨基-1H-四唑的單銨鹽和相穩(wěn)定的硝酸銨的混合物。
10.如權(quán)利要求2的一種氣體產(chǎn)生物組合物，包括5，50′-雙-1H-四唑的單鹽和相穩(wěn)定的硝酸銨的混合物。
11.如權(quán)利要求2的一種氣體產(chǎn)生物組合物，包括5，5′-雙-1H-四唑的二鹽和相穩(wěn)定的硝酸銨的混合物。
12.如權(quán)利要求2的一種氣體產(chǎn)生物組合物，包括5，5′-雙-1H-四唑的單銨鹽和相穩(wěn)定的硝酸銨的混合物。
13.如權(quán)利要求2的一種氣體產(chǎn)生物組合物，包括5，5′-雙-1H-四唑的二銨鹽和相穩(wěn)定的硝酸銨的混合物。
14.如權(quán)利要求2的一種氣體產(chǎn)生物組合物，包括5，5′-雙-1H-四唑的單-3-氨基-1，2，4-三銼鹽和相穩(wěn)定的硝酸銨的混合物。
15.如權(quán)利要求2的一種氣體產(chǎn)生物組合物，包括5，5′-雙-1H-四唑的雙-3-氨基-1，2，4-三銼鹽和相穩(wěn)定的硝酸銨的混合物。
16.如權(quán)利要求2的一種氣體產(chǎn)生物組合物，包括5，5′-偶氮雙-1H-四唑的二鈲鹽和相穩(wěn)定的硝酸銨的混合物。
全文摘要
高氮非疊氮化物氣體組合物,用于充裝乘客減振氣體充氣袋,它包括三唑或四唑的胺鹽燃料和作為氧化劑的相穩(wěn)定硝酸銨(PSAN)。胺唑鹽和相穩(wěn)定硝酸銨的組合結(jié)果形成氣體產(chǎn)生物,它比已知的氣體產(chǎn)生物組合物有相對更穩(wěn)定和較小爆炸性,有改善的可燃性和燃燒速率,和產(chǎn)生更多的氣體和較少的固體。
文檔編號B60R21/26GK1244916SQ97181315
公開日2000年2月16日 申請日期1997年11月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月8日
發(fā)明者S·P·布恩斯, P·S·坎達(dá)迪爾 申請人:汽車系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室公司