本發(fā)明涉及一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物及其制備方法，具體涉及一種以3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱為可燃劑的煙火型氣體發(fā)生劑組合物，屬于氣體發(fā)生劑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

煙火氣體發(fā)生劑是一種燃燒能產(chǎn)生大量氣體的煙火藥劑，應(yīng)用于汽車安全氣囊、滅火裝置、太空氣囊系統(tǒng)、無人機(jī)和航天器軟著陸、低密度炸藥、巡飛彈翼展等領(lǐng)域。此外，氣體發(fā)生劑已經(jīng)拓展到包括果蔬保鮮、深水沉物捕撈、民航應(yīng)急安全滑梯快速充氣、鐵路運(yùn)輸?shù)木o急制動(dòng)系統(tǒng)、油氣輸送管道緊急關(guān)閘系統(tǒng)、飛機(jī)駕駛員座椅彈射、緊急救生器材等場(chǎng)合。

以前廣泛使用的氣體發(fā)生劑為NaN₃/氧化劑體系，其具有穩(wěn)定性好、高燃速、低成本等優(yōu)點(diǎn)。但由于NaN₃是劇毒品，生產(chǎn)和使用上存在一定隱患。因此，國(guó)內(nèi)外近年來開始研究富氮化合物類含能材料在產(chǎn)氣劑方面的應(yīng)用，目前富氮類氣體發(fā)生劑研究和使用較多的是胍類氣體發(fā)生劑。此類氣體發(fā)生劑產(chǎn)氣量大、化學(xué)穩(wěn)定性好，但是此類氣體發(fā)生劑燃燒形成的氣體產(chǎn)物中水蒸氣含量較大，影響了產(chǎn)氣性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物，所述氣體發(fā)生劑組合物以3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱為可燃劑，燃燒產(chǎn)生的氣體干凈，多為氮?dú)猓趸?、一氧化碳的含量極低，對(duì)環(huán)境無污染，所需氧化劑量比較少，產(chǎn)氣效率高。本發(fā)明的目的之二在于提供一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物的制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物，以所述氣體發(fā)生劑組合物的總質(zhì)量為100％計(jì)，其配方組成成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：可燃劑3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱5～95％，氧化劑1.9～90％，催化劑1～35％，降溫劑2～40％以及粘結(jié)劑0.1～15％；

優(yōu)選的，所述氧化劑為硝酸鋰、硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鎂、硝酸鍶、硝酸鈣、硝酸銅、硫酸鹽、次氯酸鹽、高氯酸鹽、高錳酸鉀、二氧化錳、硝酸、硫酸、過氧化物和重鉻酸鹽中的一種以上；

所述催化劑優(yōu)選為三氧化二鐵和氧化銅中的一種以上，更優(yōu)選為三氧化二鐵與氧化銅的質(zhì)量比為1～2:1的組合物。

所述降溫劑優(yōu)選為偶氮四唑二胍、碳酸鹽、碳酸氫鹽、氫氧化物和二羥基乙二肟中的一種以上；

所述粘結(jié)劑優(yōu)選為氟橡膠、松香和酚醛樹脂中的一種以上。

一種本發(fā)明所述的煙火型氣體發(fā)生劑組合物的制備方法，所述方法步驟如下：

將粒徑≤0.15mm，粉末狀的氧化劑、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱、催化劑及降溫劑充分混合后，過30-70目篩，得到混合均勻的粉體；將粘結(jié)劑完全溶解于有機(jī)溶劑得到飽和溶液，將飽和溶液倒入粉體中，均勻混合后，過10-50目篩得到顆粒狀產(chǎn)物；將顆粒狀產(chǎn)物放置于通風(fēng)廚中風(fēng)干后，過30-70目篩得到固體顆粒，將固體顆粒于壓力為2-10MPa的條件下壓片，保壓時(shí)間為10-80s，得到所述一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物。

優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為乙醇、丙酮或乙醚。

有益效果：

(1)本發(fā)明所述氣體發(fā)生劑組合物中的可燃劑3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱，其分子式為N₈C₆O₈，含氮量為35.90％，含氧量為41.03％，其高的含氧量使得氧化劑添加比較少，產(chǎn)氣量極高，節(jié)約成本，降低配方吸濕性，增加貯存壽命。

(2)本發(fā)明所述氣體發(fā)生劑組合物不僅僅具備一般氣體發(fā)生劑性能，比如含氮量大、產(chǎn)氣量高、熱穩(wěn)定性好、高能鈍感、綠色環(huán)保的特點(diǎn)，產(chǎn)生的氣體干凈，多為氮?dú)?，氮氧化物、一氧化碳的含量極低，對(duì)環(huán)境無污染，無毒；而且，由于其主產(chǎn)氣劑中并不存在氫元素僅添加劑中含有氫元素，組合物配方燃燒產(chǎn)生的水蒸氣含量極低，最大程度提高了產(chǎn)氣效率，改善了使用安全性，是很有應(yīng)用前景的氣體發(fā)生劑組合物。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例來詳述本發(fā)明。

以下實(shí)施例中：

試驗(yàn)中用到的有機(jī)溶劑，購(gòu)買自北京化工廠；

酚醛樹脂，JP763，君浦化工有限公司；氟橡膠，AF-2B，常熟市鴻嘉氟科技有限公司；松香，一級(jí)松香，華康天然香料化工廠；

球磨機(jī)：GQM-10/15-4，長(zhǎng)沙天創(chuàng)粉末技術(shù)有限公司；

油壓機(jī)：300t四柱油壓機(jī)，金馳機(jī)械；

3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱在石英研缽中研磨時(shí)，一次研磨的質(zhì)量不多于5g。

所制備的氣體發(fā)生劑組合物燃燒后，所產(chǎn)生的燃?xì)獬煞值臏y(cè)試：

所用儀器：福立9790-Ⅱ氣相色譜儀，2m×2mm的TDX-01色譜柱，浙大智達(dá)N2000色譜數(shù)據(jù)工作站，GP1-2氣體凈化器，5L的鋁箔采氣袋；

燃?xì)獬煞譁y(cè)試步驟：(1)鋁箔采氣袋用高純氮?dú)鉀_洗5遍后，裝滿純氮?dú)夥胖?2h，然后用氣相色譜檢測(cè)，結(jié)果顯示無干擾物質(zhì)后封閉起來，用真空泵抽成空袋放置待取樣；(2)在2L的不銹鋼密閉爆發(fā)器內(nèi)，用電點(diǎn)火頭點(diǎn)燃實(shí)施例中所制備的氣體發(fā)生劑組合物，燃燒結(jié)束后，打開密閉爆發(fā)器排氣孔上的氣瓶閥，調(diào)節(jié)氣體減壓器至分壓為0.1MPa，通過與排氣孔連接的橡膠管將燃?xì)馐占讲襟E(1)處理后的鋁箔采氣袋內(nèi)；(3)將收集的燃?xì)馔ㄟ^氣相色譜儀，測(cè)試分析燃?xì)庵械慕M分及其含量；

氣相色譜儀的測(cè)試條件為，進(jìn)樣口溫度80℃，熱導(dǎo)溫度120℃，檢測(cè)器溫度50℃，柱箱溫度100℃，柱前壓0.2MPa，載氣時(shí)純度為99.999％的氬氣，載氣流量：25mL·min^-1。

實(shí)施例1

一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物，以所述氣體發(fā)生劑組合物的總質(zhì)量為100％計(jì)，其組成成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱47.5％，LiNO₃ 33.6％，F(xiàn)e₂O₃ 3％，CuO 2％，偶氮四唑二胍(GZT)12.9％以及酚醛樹脂1％。

一種上述煙火型氣體發(fā)生劑組合物的制備方法如下：

步驟1.將LiNO₃在200r/min的球磨機(jī)中球磨30min；將3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在石英研缽中研磨20min，將磨后的LiNO₃以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在干燥器中進(jìn)行干燥；將干燥后的LiNO₃以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱分別過100目篩，重復(fù)過篩3次，得到粒徑≤0.15mm的LiNO₃以及粒徑≤0.15mm的3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱；

步驟2.將粒徑≤0.15mm的20.4g LiNO₃、粒徑≤0.15mm的28.8g 3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱、1.8g Fe₂O₃、1.2g CuO及7.8g GZT充分混合后，過50目篩，重復(fù)過篩4次，得到混合均勻的粉體；將0.6g的酚醛樹脂溶解在30mL的丙酮中得到飽和溶液，將飽和溶液加到混合均勻的粉體中，混合均勻后，過20目得到顆粒狀產(chǎn)物，將顆粒狀產(chǎn)物放置通風(fēng)櫥中風(fēng)干，將風(fēng)干后的顆粒過50目篩，得到固體顆粒；將固體顆粒放入油壓機(jī)中壓片，壓力為3.4MPa，保壓時(shí)間為30s，得到所述一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物。

實(shí)施例2

一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物，以所述氣體發(fā)生劑組合物的質(zhì)量為100％計(jì)，其組成成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱48％，NaNO₃ 41％，F(xiàn)e₂O₃ 2％，CuO 1％，Al(OH)₃ 7％以及酚醛樹脂1％；

一種上述煙火型氣體發(fā)生劑組合物的制備方法如下：

步驟1.將NaNO₃在200r/min的球磨機(jī)中球磨40min；將3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在石英研缽中研磨20min，將磨后的NaNO₃以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在干燥器中進(jìn)行干燥；將干燥后的NaNO₃以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱分別過100目篩，重復(fù)過篩4次，得到粒徑≤0.15mm的NaNO₃以及粒徑≤0.15mm的3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱；

步驟2.將粒徑≤0.15mm的24.6g NaNO₃、粒徑≤0.15mm的28.8g 3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱、1.2g Fe₂O₃、0.6g CuO及4.2g Al(OH)₃充分混合后，過50目篩，重復(fù)過篩3次，得到混合均勻的粉體；將0.6g的酚醛樹脂溶解在30mL的乙醇中得到飽和溶液，將飽和溶液加到混合均勻的粉體中，混合均勻后，過20目篩得到顆粒狀產(chǎn)物，將得到顆粒狀產(chǎn)物放置通風(fēng)櫥中風(fēng)干，將風(fēng)干后的顆粒過50目篩，得到固體顆粒；將得到的固體顆粒放入油壓機(jī)中壓片，壓力為3.4MPa，保壓時(shí)間為20s，得到所述一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物。

實(shí)施例3

一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物，以所述氣體發(fā)生劑組合物的質(zhì)量為100％計(jì)，其組成成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱39％，KNO₃ 41％，F(xiàn)e₂O₃ 2％，CuO 2％，NaHCO₃ 14％以及松香2％；

一種上述煙火型氣體發(fā)生劑組合物的制備方法如下：

步驟1.將KNO₃在200r/min的球磨機(jī)中球磨35min；將3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在石英研缽中研磨20min，將磨后的KNO₃以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在干燥器中進(jìn)行干燥；將干燥后的KNO₃以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱分別過100目篩，重復(fù)過篩3次，得到粒徑≤0.15mm的KNO₃以及粒徑≤0.15mm的3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱；

步驟2.將粒徑≤0.15mm的24.6g KNO₃、粒徑≤0.15mm的23.4g 3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱、1.2g Fe₂O₃、1.2g CuO及8.4g NaHCO₃充分混合后，過50目篩，重復(fù)過篩3次，得到混合均勻的粉體；將1.2g的松香溶解在60mL的丙酮中得到飽和溶液，將飽和溶液加到混合均勻的粉體中，混合均勻后，過20目篩得到顆粒狀產(chǎn)物，將得到顆粒狀產(chǎn)物放置通風(fēng)櫥中風(fēng)干，將風(fēng)干后的顆粒過50目篩，得到固體顆粒；將得到的固體顆粒放入油壓機(jī)中壓片，壓力為3.4MPa，保壓時(shí)間為30s，得到所述一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物。

實(shí)施例4

一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物，以所述氣體發(fā)生劑組合物的質(zhì)量為100％計(jì)，其組成成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱49％，Mg(NO₃)₂ 34.7％，F(xiàn)e₂O₃ 3.1％，CuO 2.0％，二羥基乙二肟(DGH)9.2％以及松香2％；

一種上述煙火型氣體發(fā)生劑組合物的制備方法如下：

步驟1.將Mg(NO₃)₂在200r/min的球磨機(jī)中球磨40min；將3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在石英研缽中研磨20min，將磨后的Mg(NO₃)₂以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在干燥器中進(jìn)行干燥；將干燥后的Mg(NO₃)₂以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱分別過100目篩，重復(fù)過篩2次，得到粒徑≤0.15mm的Mg(NO₃)₂以及粒徑≤0.15mm的3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱；

步驟2.將粒徑≤0.15mm的20.4g Mg(NO₃)₂、粒徑≤0.15mm的28.8g 3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱、1.8g Fe₂O₃、1.2g CuO及5.4g DGH充分混合后，過50目篩，重復(fù)過篩2次，得到混合均勻的粉體；將1.2g的松香溶解在60mL的丙酮中得到飽和溶液，將飽和溶液加到混合均勻的粉體中，混合均勻后，過20目篩得到顆粒狀產(chǎn)物，將得到顆粒狀產(chǎn)物放置通風(fēng)櫥中風(fēng)干，將風(fēng)干后的顆粒過50目篩，得到固體顆粒；將得到的固體顆粒放入油壓機(jī)中壓片，壓力為3.4MPa，保壓時(shí)間為20s，得到所述一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物。

實(shí)施例5

一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物，以所述氣體發(fā)生劑組合物的質(zhì)量為100％計(jì)，其組成成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱39％，Sr(NO₃)₂ 43％，F(xiàn)e₂O₃ 2.5％，CuO 2％，NaHCO₃ 12％以及氟橡膠1.5％；

一種上述煙火型氣體發(fā)生劑組合物的制備方法如下：

步驟1.將Sr(NO₃)₂在200r/min的球磨機(jī)中球磨30min；將3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在石英研缽中研磨20min，將粉碎后的Sr(NO₃)₂以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在干燥器中進(jìn)行干燥；將干燥后的Sr(NO₃)₂以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱分別過100目篩，重復(fù)過篩4次，得到粒徑≤0.15mm的Sr(NO₃)₂以及粒徑≤0.15mm的3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱；

步驟2.將粒徑≤0.15mm的25.8g Sr(NO₃)₂、粒徑≤0.15mm的23.4g 3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱、1.5g Fe₂O₃、1.2g CuO及7.2g NaHCO₃充分混合后，過50目篩，重復(fù)過篩3次，得到混合均勻的粉體；將0.9g的氟橡膠溶解在45mL的丙酮中得到飽和溶液，將飽和溶液加到混合均勻的粉體中，混合均勻后，過20目篩得到顆粒狀產(chǎn)物，將得到顆粒狀產(chǎn)物放置通風(fēng)櫥中風(fēng)干，將風(fēng)干后的顆粒過50目篩，得到固體顆粒；將得到的固體顆粒放入油壓機(jī)中壓片，壓力為3.4MPa，保壓時(shí)間為30s，得到所述一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物。

實(shí)施例6

一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物，以所述氣體發(fā)生劑組合物的質(zhì)量為100％計(jì)，其組成成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱34％，KMnO₄ 54％，F(xiàn)e₂O₃ 2.5％，CuO 2％，偶氮四唑二胍(GZT)6％以及氟橡膠1.5％；

一種上述煙火型氣體發(fā)生劑組合物的制備方法如下：

步驟1.將KMnO₄在200r/min的球磨機(jī)中球磨20min；將3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在石英研缽中研磨20min，將粉碎后的KMnO₄以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在干燥器中進(jìn)行干燥；將干燥后的KMnO₄以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱分別過100目篩，重復(fù)過篩3次，得到粒徑≤0.15mm的KMnO₄以及粒徑≤0.15mm的3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱；

步驟2.將粒徑≤0.15mm的32.4g KMnO₄、粒徑≤0.15mm的20.4g 3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱、1.5g Fe₂O₃、1.2g CuO及3.6g GZT充分混合后，過50目篩，重復(fù)過篩3次，得到混合均勻的粉體；將0.9g的氟橡膠溶解在45mL的丙酮中得到飽和溶液，將飽和溶液加到混合均勻的粉體中，混合均勻后，過20目篩得到顆粒狀產(chǎn)物，將得到顆粒狀產(chǎn)物放置通風(fēng)櫥中風(fēng)干，將風(fēng)干后的顆粒過50目篩，得到固體顆粒；將得到的固體顆粒放入油壓機(jī)中壓片，壓力為3.4MPa，保壓時(shí)間為30s，得到所述一種煙火型氣體發(fā)生劑組合物。

將實(shí)施例1～6中制備得到的煙火型氣體發(fā)生劑組合物分別放在密閉爆發(fā)器中進(jìn)行燃燒，并收集燃?xì)猓ㄟ^氣相色譜法對(duì)燃燒成分及其含量進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示。

表1燃?xì)獬煞旨捌潴w積分?jǐn)?shù)

由表1中數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明實(shí)施例所制備的氣體發(fā)生劑組合物燃燒后的氣體產(chǎn)物大部分為氮?dú)?，氮氧化物、一氧化碳的含量極低，對(duì)環(huán)境無污染、無毒，是優(yōu)良的氣體發(fā)生劑。

本發(fā)明包括但不限于以上實(shí)施例，凡是在本發(fā)明精神的原則之下進(jìn)行的任何等同替換或局部改進(jìn)，都將視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。