一種氣體發(fā)生器用超細(xì)堿式硝酸銅的制備方法
【專利摘要】一種氣體發(fā)生器用超細(xì)堿式硝酸銅的制備方法。包括①配置三水硝酸銅、氫氧化鈉的水溶液；②加入氫氧化鈉和添加劑，將硝酸銅的水溶液在0.5h內(nèi)均勻加入反應(yīng)釜，控制反應(yīng)液的pH值為7.5-9.0，溫度60-90℃，反應(yīng)0.5-3h；③將沉淀過濾，母液保留，沉淀加入水，將沉淀的懸浮液泵入噴霧干燥機(jī)中進(jìn)行噴霧干燥后包裝；④母液泵入減壓蒸發(fā)器中，減壓蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶，結(jié)晶經(jīng)過過濾干燥包裝。本發(fā)明得到可以阻止團(tuán)聚或可以盡量延長團(tuán)聚所需時間的粗產(chǎn)品，且省去了離心甩干多次洗滌、粗粉機(jī)磨細(xì)、氣流粉碎機(jī)進(jìn)一步粉碎的步驟，不僅節(jié)省時間、節(jié)約了設(shè)備投入而且降低了能耗和環(huán)境污染，降低了產(chǎn)品成本，且產(chǎn)品能達(dá)到傳統(tǒng)工藝同樣的粒度水平。
【專利說明】一種氣體發(fā)生器用超細(xì)堿式硝酸銅的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車安全氣囊氣體發(fā)生器用超細(xì)堿式硝酸銅的制備和生產(chǎn)工藝。更具體的涉及到沉淀法制備超細(xì)堿式硝酸銅的反應(yīng)條件(pH、溫度、反應(yīng)時間、濃度、添加劑種類等)、產(chǎn)物堿式硝酸銅所用的干燥方式，以及整個工藝流程。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車安全氣囊，由發(fā)生器和氣袋兩部分組成。氣體發(fā)生器內(nèi)裝有氣體發(fā)生劑，當(dāng)汽車發(fā)生碰撞達(dá)到一點(diǎn)強(qiáng)度后，氣體發(fā)生劑被點(diǎn)燃，產(chǎn)生氣體充滿氣袋。目前氣體發(fā)生劑中使用最多的是硝酸胍型的氣體發(fā)生劑，這種氣體發(fā)生劑是使用硝酸胍作為燃料，堿式硝酸銅作為主氧化劑的氣體發(fā)生劑。堿式硝酸銅用量一般可以占到此氣體發(fā)生劑的15%-40%，用量很大。研究表明，越是小粒徑、大比表面積的原材料越可以增加發(fā)生劑的性能，所以得到小粒徑的堿式硝酸銅對于提高發(fā)生劑的性能，減小發(fā)生劑的裝入量，最終降低成本非常重要。一般使用于安全氣囊氣體發(fā)生劑的堿式硝酸銅粒徑D5tl要求小于5 μ m,更加優(yōu)異的原材料要求D5tl小于2 μ m,甚至小于I μ m。
[0003]目前超細(xì)堿式硝酸銅的生產(chǎn)都是使用三水硝酸銅和氫氧化鈉作為原材料的。差別體現(xiàn)在工藝上，大多數(shù)工藝都是先得到大顆粒的堿式硝酸銅，然后使用粗粉機(jī)磨細(xì)，而后使用氣流粉碎機(jī)進(jìn)一步粉碎，再烘干包裝。缺點(diǎn)一是工藝復(fù)雜耗電量大。以一臺20kw的粗粉機(jī)和一臺50kw的氣流粉碎機(jī)工作8小時，粉碎300公斤的堿式硝酸銅為例，那么要生產(chǎn)1000噸超細(xì)堿式硝酸銅需要耗電1866667度電，費(fèi)用過100萬元；缺點(diǎn)二是粉碎過程中物料損耗嚴(yán)重，兩步過程完成后一般要損失10%以上的原材料；缺點(diǎn)三是不環(huán)保，由于粉塵太大，對人體和周圍環(huán)境都有污染，而加裝除塵設(shè)備有會增加企業(yè)的設(shè)備成本，一般小企業(yè)無力承擔(dān)。另外，在粉碎前的洗滌和離心甩干過程會產(chǎn)生大量的含重金屬元素水，環(huán)保方面的壓力也很大。更重要的是，三水硝酸銅和氫氧化鈉反應(yīng)得到的堿式硝酸銅本來粒徑是非常小的，但是由于堿式硝酸銅顆粒之間團(tuán)聚嚴(yán)重，增大了粒徑，而離心過濾會更加增加這種團(tuán)聚作用，給后續(xù)的粉碎帶來麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種汽車安全氣囊氣體發(fā)生器用超細(xì)堿式硝酸銅的制備方法，該方法可以得到粒徑小的堿式硝酸銅顆粒，并避免團(tuán)聚或者盡量延長團(tuán)聚所需時間，省去傳統(tǒng)工藝必須的離心甩干多次洗滌、粗粉機(jī)磨細(xì)、氣流粉碎機(jī)進(jìn)一步粉碎這些繁瑣和耗能、污染的步驟，直接噴霧干燥得到所需粒度的產(chǎn)品。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案在于:一種汽車安全氣囊氣體發(fā)生器用超細(xì)堿式硝酸銅的制備和生產(chǎn)工藝，包括以下步驟:
本發(fā)明巧妙吸收了以往沉淀法制取堿式硝酸銅的經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，特別是原材料溶液的濃度、兩種原材料的投料比、反應(yīng)溫度、PH值、時間，確保反應(yīng)完全，沒有未反應(yīng)的三水硝酸銅殘留，同時可以使粒徑控制在比較小的范圍。另外本工藝在反應(yīng)釜中添加有一定量的添加劑，其作用是使反應(yīng)生成的超細(xì)堿式硝酸銅在此工藝下避免團(tuán)聚或者盡量延長團(tuán)聚所需時間，為后續(xù)的噴霧干燥留出充足的時間。最為核心的是由上述工藝反應(yīng)生成的堿式硝酸銅沒有過多的雜質(zhì)殘留，所以只需要簡單的過濾，然后采用噴霧干燥器干燥，而不是傳統(tǒng)的離心甩干再多次洗滌，因?yàn)殡x心甩干會加重其團(tuán)聚，后續(xù)就必須使用粉碎機(jī)磨細(xì)了。而用噴霧干燥可以避免這一系列的繁瑣步驟，并且噴霧干燥時間短，物料短時間內(nèi)團(tuán)聚不嚴(yán)重。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明控制反應(yīng)條件和添加劑的加入，得到可以阻止團(tuán)聚或者可以盡量延長團(tuán)聚所需時間的粗產(chǎn)品，且省去了離心甩干多次洗滌、粗粉機(jī)磨細(xì)、氣流粉碎機(jī)進(jìn)一步粉碎的步驟，不僅節(jié)省時間、節(jié)約了設(shè)備投入而且降低了能耗和環(huán)境污染，最終降低了產(chǎn)品成本，且產(chǎn)品能達(dá)到傳統(tǒng)工藝同樣的粒度水平?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0007]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的堿式硝酸銅制備和生產(chǎn)工藝流程圖。
[0008]圖2為本發(fā)明堿式硝酸銅的制備和生產(chǎn)工藝流程圖。
[0009]圖3是實(shí)施例1所得產(chǎn)品的掃描電鏡照片。
[0010]圖4是實(shí)施例2所得產(chǎn)品的掃描電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅僅局限于實(shí)施例，該領(lǐng)域的專業(yè)人員對本發(fā)明方案所做的修改，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0012]實(shí)施例1
將合成用原材料三水硝酸銅和氫氧化鈉分別用去離子水溶解，并分別配置成lmol/L溶液3000L和2.5mol/L的溶液1600L。然后將將1600L氫氧化鈉溶液和粒徑小于0.5 μ m的3kg超細(xì)聚苯乙烯微球加入到反應(yīng)釜中，然后將上述硝酸銅的水溶液在0.5h內(nèi)逐漸均勻的加入到反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)液的pH值為8.0，保持溫度在70°C左右，反應(yīng)0.5h。反應(yīng)結(jié)束后，將沉淀過濾，母液保留，沉淀加入大于沉淀體積的水，然后將沉淀的懸浮液泵入噴霧干燥機(jī)中進(jìn)行噴霧干燥后包裝。母液泵入減壓蒸發(fā)器中，經(jīng)過減壓蒸發(fā)后，溶液冷卻有結(jié)晶析出，將結(jié)晶過濾干燥包裝。圖3是本實(shí)施例所得產(chǎn)品的掃描電鏡照片。
[0013]實(shí)施例2
將合成用原材料三水硝酸銅和氫氧化鈉分別用去離子水溶解，并分別配置成lmol/L溶液2220L和2mol/L的溶液1500L。然后將將1500L氫氧化鈉溶液和粒徑小于0.5 μ m的8kg氣相二氧化硅加入到反應(yīng)釜中，然后將上述硝酸銅的水溶液在0.5h內(nèi)逐漸均勻的加入到反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)液的pH值為8.5，保持溫度在75 °C左右，反應(yīng)Ih。反應(yīng)結(jié)束后，將沉淀過濾，母液保留，沉淀加入大于沉淀體積的水，然后將沉淀的懸浮液泵入噴霧干燥機(jī)中進(jìn)行噴霧干燥后包裝。母液泵入減壓蒸發(fā)器中，經(jīng)過減壓蒸發(fā)后，溶液冷卻有結(jié)晶析出，將結(jié)晶過濾干燥包裝。圖4是本實(shí)施例所得產(chǎn)品的掃描電鏡照片。
[0014]實(shí)施例3
將合成用原材料三水硝酸銅和氫氧化鈉分別用去離子水溶解，并分別配置成2mol/L溶液1125L和3mol/L的溶液1000L。然后將將1000L氫氧化鈉溶液和粒徑小于0.5 μ m的31kg沉降法二氧化硅加入到反應(yīng)釜中，然后將上述硝酸銅的水溶液在0.5h內(nèi)逐漸均勻的加入到反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)液的pH值為9.0，保持溫度在90°C左右，反應(yīng)0.5h。反應(yīng)結(jié)束后，將沉淀過濾，母液保留，沉淀加入大于沉淀體積的水，然后將沉淀的懸浮液泵入噴霧干燥機(jī)中進(jìn)行噴霧干燥后包裝。母液泵入減壓蒸發(fā)器中，經(jīng)過減壓蒸發(fā)后，溶液冷卻有結(jié)晶析出，將結(jié)晶過濾干燥包裝。
[0015]實(shí)施例4
將合成用原材料三水硝酸銅和氫氧化鈉分別用去離子水溶解，并分別配置成0.5mol/L溶液2220L和0.5mol/L的溶液3000L。然后將將3000L氫氧化鈉溶液和粒徑小于0.5 μ m的2kg氣相二氧化硅加入到反應(yīng)釜中，然后將上述硝酸銅的水溶液在0.5h內(nèi)逐漸均勻的加入到反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)液的pH值為7.5，保持溫度在60°C左右，反應(yīng)3h。反應(yīng)結(jié)束后，將沉淀過濾，母液保留，沉淀加入大于沉淀體積的水，然后將沉淀的懸浮液泵入噴霧干燥機(jī)中進(jìn)行噴霧干燥后包裝。母液泵入減壓蒸發(fā)器中，經(jīng)過減壓蒸發(fā)后，溶液冷卻有結(jié)晶析出，將結(jié)晶過濾干燥包 裝。
【權(quán)利要求】
1.一種氣體發(fā)生器用超細(xì)堿式硝酸銅的制備方法，包括以下步驟: ①將三水硝酸銅和氫氧化鈉分別用去離子水溶解，配置成硝酸銅的水溶液、氫氧化鈉溶液； ②先將氫氧化鈉溶液和添加劑加入到反應(yīng)釜中，然后將硝酸銅的水溶液在0.5h內(nèi)均勻的加入到反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)液的PH值為7.5-9.0，保持溫度在60-90°C之間，反應(yīng)0.5-3h ； ③反應(yīng)結(jié)束后，將沉淀過濾，母液保留，沉淀加入水，然后將沉淀的懸浮液泵入噴霧干燥機(jī)中進(jìn)行噴霧干燥后包裝； ④母液泵入減壓蒸發(fā)器中，經(jīng)過減壓蒸發(fā)后，溶液冷卻有結(jié)晶析出，結(jié)晶經(jīng)過過濾干燥包裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種氣體發(fā)生器用超細(xì)堿式硝酸銅的制備方法，其特征在于:所述步驟①中三水硝酸銅用去離子水配置的溶液摩爾濃度為0.5-2mol/L ;氫氧化鈉用去離子水配置的溶液摩爾濃度為0.5-3mol/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的氣體發(fā)生器用超細(xì)堿式硝酸銅的制備方法，其特征在于:三水硝酸銅用去離子水配置的溶液最佳摩爾濃度為lmol/L ;氫氫氧化鈉用去離子水配置的溶液最佳摩爾濃度為2.5mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種氣體發(fā)生器用超細(xì)堿式硝酸銅的制備方法，其特征在于:所述步驟②中其加入到反應(yīng)釜中三水硝酸銅的摩爾量是氫氧化鈉的摩爾量的74%-75%。`
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的氣體發(fā)生器用超細(xì)堿式硝酸銅的制備方法，其特征在于:所述步驟②中添加劑為超細(xì)聚苯乙烯微球、氣相或者沉降法二氧化硅、或其它高分子聚合材料中的一種，或者兩種以上的混合物；添加劑的粒徑小于0.5μπι ;其用量占所加三水硝酸銅和氫氧化鈉兩種原料總質(zhì)量的0.5-4%。
6.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的氣體發(fā)生器用超細(xì)堿式硝酸銅的制備方法，其特征在于:所述步驟②中反應(yīng)釜中的反應(yīng)液的最佳pH為8.0-8.5 ;最佳反應(yīng)溫度為70-75°C;最佳反應(yīng)時間為0.5-1.0h。
7.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的氣體發(fā)生器用超細(xì)堿式硝酸銅的制備方法，其特征在于:所述步驟③中過濾后沉淀中加入水的量要求大于沉淀物的體積。
【文檔編號】C01G3/08GK103482677SQ201210194027
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月13日
【發(fā)明者】孫紅梅, 張群, 李桐 申請人:湖北漢偉新材料有限公司