專利名稱:發(fā)泡劑組合物和使用該組合物的氣體發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及發(fā)泡劑組合物，特別是涉及適用于小型、輕量的氣體發(fā)生器的發(fā)泡劑組合物和使用該組合物的氣體發(fā)生器。
美國專利5783773公開了作為氧化劑的相穩(wěn)定化硝酸銨、作為燃料成分的三氨基硝酸胍(以下省略為TAGN)、以及TAGN/硝酸胍的組合。美國專利5780768公開了燃料成分中用硝酸胍/硝基胍、氧化劑中用高氯酸鹽作為主劑的組合物。這些組合物本來都是通過將反應性低的氧化劑與燃料，如TAGN、高氯酸鹽等反應性高的成分混合來獲得最佳燃燒速度的，但是另一方面由于組合物的放熱量也上升，不能說對于氣體發(fā)生器是合適的發(fā)泡劑。
特開平2000-86375中公開了作為燃料的、其分子中含有原子量比至少25％的氧原子的化合物與金屬氧化物以及金屬復氧化物的組合。雖然該組合物的燃燒溫度可設計得較低，但是因為氧化劑中使用了金屬氧化物，所以其相對于重量的生成氣體摩爾數(shù)不能滿足要求，如果要確保充脹氣囊所需的生成氣體摩爾數(shù)，則所用發(fā)泡劑的量將增加，結(jié)果由發(fā)泡劑燃燒產(chǎn)生的熱量也增加。即，使用這些組合物的氣體發(fā)生器需要大量的冷卻材料，從而難以實現(xiàn)氣體發(fā)生器的小型、輕量化。
本發(fā)明的目的在于提供能夠?qū)崿F(xiàn)氣體發(fā)生器的小型、輕量化的發(fā)泡劑組合物和使用該組合物的氣體發(fā)生器。
發(fā)明的公開本發(fā)明者們經(jīng)過深入的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過將發(fā)泡劑組合物燃燒產(chǎn)生的每摩爾氣體的放熱量設定在特定范圍內(nèi)就可解決上述課題，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的發(fā)泡劑組合物為含有含氮有機化合物、氧化劑和添加劑的發(fā)泡劑組合物，發(fā)泡劑燃燒產(chǎn)生的每摩爾氣體的放熱量至多125KJ。本發(fā)明的氣體發(fā)生器是使用上述本發(fā)明發(fā)泡劑組合物的氣體發(fā)生器。
由此，本發(fā)明通過抑制在具有可用于氣體發(fā)生器的最佳燃燒速度的發(fā)泡劑組合物中由發(fā)泡劑燃燒產(chǎn)生的每摩爾氣體的放熱量，實現(xiàn)了氣體發(fā)生器的小型、輕量化。
本發(fā)明的發(fā)泡劑組合物含有含氮有機化合物、氧化劑和添加劑，是發(fā)泡劑燃燒產(chǎn)生的每摩爾氣體的放熱量至多125KJ的發(fā)泡劑組合物。對于追求氣體發(fā)生器的小型、輕量化而言，抑制發(fā)泡劑燃燒產(chǎn)生的每摩爾氣體的放熱量是極為重要的因素。對于使用每摩爾生成氣體的放熱量大的發(fā)泡劑的氣體發(fā)生器，氣體發(fā)生器內(nèi)需要大量的冷卻材料，難以實現(xiàn)氣體發(fā)生器的小型、輕量化。因此，更優(yōu)選每摩爾氣體的放熱量至多115KJ，更加優(yōu)選至多105KJ。氣囊隨著發(fā)泡劑燃燒、氣體發(fā)生器產(chǎn)生的生成氣體的摩爾數(shù)和生成氣體的溫度而膨脹。因此，為了安全地保護乘坐人員，需要足夠的生成氣體摩爾數(shù)和低生成氣體溫度。
但如果生成氣體的溫度過低，則為了得到充脹氣囊所需的氣體量(體積)，就需要更多的氣體摩爾數(shù)，即需要大量的發(fā)泡劑。如果這種情形過度，則可能難以達到本發(fā)明的目的即提供能夠使氣體發(fā)生器小型、輕量化的發(fā)泡劑組合物。為此，雖然優(yōu)選根據(jù)所需的氣體發(fā)生器的小型、輕量化程度來適當設定每摩爾氣體放熱量的下限值，但是優(yōu)選每摩爾氣體的放熱量至少73KJ，至少95KJ是極為合適的。也就是說，就使所需發(fā)泡劑量和冷卻材料的量最小，并且使氣體發(fā)生器小型、輕量化而言，最好使每摩爾氣體的放熱量為95-105KJ。
優(yōu)選每100g本發(fā)明的發(fā)泡劑組合物生成的氣體摩爾數(shù)為至少2.70摩爾，優(yōu)選至少2.80摩爾。當生成氣體的摩爾數(shù)少于上述數(shù)量時，發(fā)泡劑的用量將增大，無法實現(xiàn)氣體發(fā)生器的小型、輕量化。即使在每100g的生成氣體摩爾數(shù)大的情況下，如果放熱量高，則氣體發(fā)生器內(nèi)需要大量的冷卻劑，或者即使在放熱量低的情況下，如果每100g的生成氣體摩爾數(shù)低，結(jié)果將增加所用發(fā)泡劑的量，無論哪種情況都很難實現(xiàn)氣體發(fā)生器的小型、輕量化。
如果每100g發(fā)泡劑組合物的生成氣體摩爾數(shù)多，則即使具有極高溫度的放熱量，也可以抑制每摩爾生成氣體的放熱量，但從填裝發(fā)泡劑組合物的氣體發(fā)生器內(nèi)部件的耐熱性角度出發(fā)，優(yōu)選每g發(fā)泡劑組合物的放熱量至多4500J，更優(yōu)選至多4000J，更加優(yōu)選至多3300J。
對于生成氣體的溫度，從氣囊的損傷、乘坐人員的燒傷角度出發(fā)，需要盡量降低溫度。
這樣，本發(fā)明中，將上述“每摩爾生成氣體的放熱量”、“每g發(fā)泡劑組合物的放熱量”、“每100g發(fā)泡劑組合物的生成氣體摩爾數(shù)”這些特征相應于所制造氣體發(fā)生器的性能、其配置環(huán)境等進行組合，使其達到最佳狀態(tài)。
另外，上述“每摩爾生成氣體的放熱量”、“每g發(fā)泡劑組合物的放熱量”、“每100g發(fā)泡劑組合物的生成氣體摩爾數(shù)”可以通過常規(guī)方法進行測定，但在發(fā)泡劑組合物的氧平衡為0的情況(即發(fā)生完全燃燒的情況)下，可以根據(jù)理論計算求出這些值。以發(fā)泡劑組合物成分中的碳原子成為CO2、氮原子成為N2進行計算。當生成H2O時，由于通常以氣體(水蒸氣)形式供給氣囊，因而將其作為氣體進行計算。
本發(fā)明中所用含氮有機化合物可以采用通常可用作氣囊用發(fā)泡劑中的燃料的含氮有機化合物，例如四唑類、胍衍生物等，其在發(fā)泡劑組合物中的含量隨氧化劑、添加劑的種類、氧平衡等不同而不同，優(yōu)選為30％重量至70％重量(包括30％和70％)，更優(yōu)選35％重量至60％重量(包括35％和60％)。為了將發(fā)泡劑組合物燃燒產(chǎn)生的每摩爾氣體的放熱量調(diào)整到至多125KJ(優(yōu)選至多115KJ)，將生成氣體的摩爾數(shù)調(diào)整至每100g至少2.70摩爾，優(yōu)選使用選自碳酸胍、硝酸胍、硝酸氨基胍及它們的1混合物中的一種作為含氮有機化合物。特別是硝酸胍成本較低，具有高于200℃的高熔點，熱穩(wěn)定性極好，而且從耐環(huán)境性的角度等出發(fā)，是優(yōu)選的發(fā)泡劑。進而，這些化合物分子中含有氧原子，所需的氧化劑量較少即可完全燃燒，因而可望獲得較高的生成摩爾數(shù)。此外，具有高的負標準生成焓-Δf，其結(jié)果可以減少發(fā)泡劑組合物燃燒釋放出的能量，降低氣體混合物的燃燒溫度。從而，可以說其是實現(xiàn)本發(fā)明意圖即抑制每摩爾生成氣體的放熱量的優(yōu)選燃料。
含氮有機化合物的50％粒徑如果太大，則制成發(fā)泡劑成型體時的強度低，而如果粒徑太小，則需要增加粉碎成本，因而優(yōu)選其50％粒徑為5μm至80μm(包括5和80)，更優(yōu)選10μm至50μm(包括10和50)。本說明書中，50％粒徑表示個數(shù)基準50％平均粒徑。
本發(fā)明所用氧化劑可以采用通常可用作氣囊用發(fā)泡劑中的氧化劑的氧化劑，其在本發(fā)明發(fā)泡劑組合物中的含量隨含氮有機燃料、添加劑的種類、氧平衡等不同而不同，優(yōu)選為30％重量至70％重量(包括30％和70％)，更優(yōu)選35％重量至60％重量(包括35％和60％)。為了將發(fā)泡劑組合物燃燒產(chǎn)生的每摩爾氣體的放熱量調(diào)整至125KJ(優(yōu)選至多115KJ)，將生成氣體的摩爾數(shù)調(diào)整到至多每100g在至少2.70摩爾，優(yōu)選使用選自相穩(wěn)定化硝酸銨、高氯酸銨、堿性硝酸金屬、堿金屬的硝酸鹽、高氯酸鹽或氯酸鹽、以及堿土金屬的硝酸鹽、高氯酸鹽或氯酸鹽中的一種或多種物質(zhì)作為氧化劑。從性能調(diào)整的容易程度等角度出發(fā)，特別優(yōu)選使用選自上述氧化劑中的2種或多種物質(zhì)混合而成的混合氧化劑。
堿性硝酸金屬的例子有堿性硝酸銅等，堿金屬硝酸鹽的例子有硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鍶等，堿金屬高氯酸鹽的例子有高氯酸鈉、高氯酸鉀、高氯酸鍶等，堿金屬氯酸鹽的例子有氯酸鈉、氯酸鉀、氯酸鍶等，堿土金屬硝酸鹽的例子有硝酸鎂、硝酸鈣、硝酸鋇等，堿土金屬高氯酸鹽的例子有高氯酸鎂、高氯酸鈣、高氯酸鋇等，堿土金屬氯酸鹽的例子有氯酸鎂、氯酸鈣、氯酸鋇等。
如以改善燃燒性為目的的美國專利5780768所公開的那樣，使用高氯酸鹽有可能含有氯類氣體成分，并在生成氣體中產(chǎn)生金屬氯化物成分，因此本發(fā)明中的氧化劑優(yōu)選使用高氯酸鹽以外的氧化劑，但通過與其它氧化劑混合，或者組合的含氮有機化合物等，可以獲得充分的本發(fā)明效果。
用混合氧化劑作氧化劑時，為了排除生成氣體中的固體成分、改善燃燒性，混合氧化劑優(yōu)選含有選自硝酸鍶、堿性硝酸銅和相穩(wěn)定化硝酸銨的1種或多種物質(zhì)。更優(yōu)選用選自硝酸鍶、堿性硝酸銅和相穩(wěn)定化硝酸銨的2種或3種物質(zhì)配制混合氧化劑。
如果混合氧化劑的一部分使用硝酸鍶，則可以獲得作為發(fā)泡劑更適宜的燃燒速度。另外，硝酸鍶的燃燒殘渣通過與下述含硅化合物、金屬氧化物的熔渣形成反應，成為易于過濾的產(chǎn)物，可以排除生成氣體中的固體成分。
另外，堿性硝酸銅與選自堿土金屬的硝酸鹽和相穩(wěn)定化硝酸銨的至少一種物質(zhì)所形成的混合氧化劑也是合適的。
當混合氧化劑的一部分使用堿性硝酸銅時，可以改善發(fā)泡劑組合物的著火能。通常，發(fā)泡劑可通過點火工具和導火藥被點燃。著火能差的發(fā)泡劑無疑將使用大量放熱量大的導火藥，氣體發(fā)生器的總放熱量將增大，無法實現(xiàn)氣體發(fā)生器的小型、輕量化。
而且，堿性硝酸銅燃燒時產(chǎn)生的燃燒殘渣為熔融狀態(tài)的Cu2O(m.p.＝1232℃)/Cu(m.p.＝1083℃)煙霧，由于是高熔點化合物，因而可由氣體發(fā)生器中的冷卻部材容易地除去。通過使其與下述硝酸鍶的熔渣形成反應共存，將更易除去。就此一點，氧化劑混合體系也是有效果的。
混合氧化劑的一部分使用相穩(wěn)定化硝酸銨是極其有用的。已知通過使用相穩(wěn)定化硝酸銨，生成氣體的摩爾數(shù)增加，并且還有使燃燒速度增大的效果。
在使用相穩(wěn)定化硝酸銨的體系中，由于與例如美國專利第5783773中所公開的TAGN等高反應性的成分組合，因而伴隨有制造上的危險。因此，當使用相穩(wěn)定化硝酸銨時，優(yōu)選使用TAGN以外的含氮有機化合物，TAGN與相穩(wěn)定化硝酸銨的組合也能充分發(fā)揮本發(fā)明的效果，通過其它氧化劑、含氮有機化合物、所用添加劑，可以制得安全的發(fā)泡劑組合物。
對可用于本發(fā)明的相穩(wěn)定化硝酸銨的相穩(wěn)定化方法沒有特別限定，一個已知技術(shù)的例子為向硝酸銨中加入鉀鹽。本發(fā)明中，優(yōu)選向硝酸鉀中加入少量的高氯酸鉀、硝酸鉀、氯酸鉀、亞硝酸鉀、硫酸鉀、氯化鉀、草酸鉀而得到的相穩(wěn)定化硝酸銨，從熱穩(wěn)定性、氧化能力等方面考慮，特別優(yōu)選用高氯酸鉀或硝酸鉀相穩(wěn)定化的硝酸銨。這些鉀鹽添加到硝酸銨中的量為1％重量至30％重量(包括1％和30％)，更優(yōu)選1％重量至15％重量(包括1％和15％)。
相穩(wěn)定化劑也可以使用二胺金屬絡合物等金屬絡合物。當使用二胺金屬絡合物時，金屬成分優(yōu)選銅、鎳和鋅。
作為混合氧化劑使用的相穩(wěn)定化硝酸銨在發(fā)泡劑組合物中的含量隨含氮有機燃料、添加劑種類、氧平衡等不同而不同，優(yōu)選1％重量至40％重量(包括1％和40％)，更優(yōu)選1％重量至30％重量(包括1％和30％)。當采用經(jīng)鉀鹽相穩(wěn)定化的硝酸銨時，發(fā)泡劑燃燒生成低熔點、低沸點的氧化鉀、碳酸鉀或氯化鉀。這些化合物極難通過氣體發(fā)生器內(nèi)的過濾器過濾，有可能流出氣體發(fā)生器，損傷氣囊，燒傷乘坐人員，因此優(yōu)選將發(fā)泡劑組合物中相穩(wěn)定化硝酸銨的含量設計在上述范圍內(nèi)。
氧化劑的粒徑如果太大，則制成發(fā)泡劑成型體時的強度低，如果粒徑太小，則需要增加粉碎的成本，所以優(yōu)選50％粒徑為5μm到80μm(包括5和80)的物質(zhì)，更優(yōu)選50％粒徑為10μm至50μm(包括10和50)的物質(zhì)。
本發(fā)明所用添加劑可以采用通?？捎米鳉饽矣冒l(fā)泡劑中的添加劑的添加劑，其例子有為了可以容易地濾去燃燒殘渣而使用的成分(熔渣形成劑)、為了賦予耐環(huán)境性而使用的粘合劑等。添加劑在發(fā)泡劑組合物中的含量優(yōu)選1％重量至15％重量(包括1％和15％)，更優(yōu)選1％重量至10％重量(包括1％和10％)。
可在本發(fā)明中使用的熔渣形成劑可以是通常可用作氣囊用發(fā)泡劑中的添加劑的熔渣形成劑，其具體例子有氮化硅、碳化硅、二氧化硅、硅酸鹽等，本發(fā)明中特別優(yōu)選采用硅烷化合物。
本發(fā)明中可用作熔渣形成劑的硅烷化合物為有機硅化合物，特別優(yōu)選乙烯基硅烷、環(huán)氧硅烷、丙烯?；柰?アクリルシラン)、氨基硅烷等作為硅烷偶聯(lián)劑已知的硅烷化合物。硅烷化合物在本發(fā)明的發(fā)泡劑組合物中的含量為0.1％重量至15％重量(包括0.1％和15％)，更優(yōu)選0.5％重量至10％重量(包括0.5％和10％)，更加優(yōu)選0.5％重量至8％重量(包括0.5％和8％)。當高于該范圍時，燃燒溫度上升，生成氣體中有可能產(chǎn)生對人體有害的氮氧化物。而且，發(fā)泡劑的放熱量增加，有可能無法實現(xiàn)本發(fā)明的目的。通過在本發(fā)明的發(fā)泡劑組合物中含有硅烷偶聯(lián)劑，由硝酸鍶的燃燒反應生成的燃燒殘渣變成通過氣體發(fā)生器內(nèi)的過濾器容易過濾的化合物。另外，已知通過使本發(fā)明的發(fā)泡劑組合物含有硅烷偶聯(lián)劑，作為成型體的強度得到保證，而且具有使燃燒速度增加的效果。
本發(fā)明中可用的粘合劑可以使用通?？捎米鳉饽矣冒l(fā)泡劑的添加劑的粘合劑，隨其成型方法而不同。具體的壓塑成型用粘合劑的例子有合成水滑石、酸性白土、滑石、膨潤土、硅藻土、二硫化鉬、結(jié)晶性纖維素、石墨、硬脂酸鎂、硬脂酸鈣等。擠出成型用粘合劑的例子有羧甲基纖維素的鈉鹽、甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、聚乙烯醇、瓜爾膠、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺或它們的混合物等。在擠出成型的情況下，通過以0.5％重量至5％重量(包括0.5％和5％)添加這些粘合劑與潤滑劑，具體地說表面活性劑、偶聯(lián)劑、石墨、二硫化鉬等，提高成型性。
粘合劑在本發(fā)明發(fā)泡劑組合物中的含量優(yōu)選0.1％重量至15％重量(包括0.1％和15％)，更優(yōu)選1.0％重量至10％重量(包括1.0％和10％)。當含量高于該范圍時，使燃燒速度降低，而且生成氣體的摩爾數(shù)也降低，因而可能無法達到充分保護乘坐人員的作用。當含量低于該范圍時，耐環(huán)境性有可能變差。
本發(fā)明中可以將燃燒調(diào)整劑用作添加劑?？捎玫娜紵{(diào)整劑只要可以調(diào)整發(fā)泡劑的燃燒即可，具體例子有氧化鐵、氧化鎳、氧化銅、氧化鋅、氧化錳、氧化鉻、氧化鈷、氧化鉬、氧化釩、氧化鎢等金屬氧化物；氫氧化銅、氫氧化鈷、氫氧化鋅、氫氧化鋁等金屬氫氧化物；以及活性炭粉末、石墨、碳黑等碳類。發(fā)泡劑組合物中的燃燒調(diào)整劑含量為0％重量至10％重量(包括0％和10％)，更優(yōu)選0％重量至5％重量(包括0％和5％)。
接下來，對本發(fā)明優(yōu)選組合的具體例子進行說明。在本發(fā)明的發(fā)泡劑組合物中，含氮有機化合物優(yōu)選使用硝酸胍，氧化劑優(yōu)選使用選自硝酸鍶、堿性硝酸銅、相穩(wěn)定化硝酸銨的至少2種物質(zhì)，具體有下示組合等◆硝酸胍40％重量至60％重量(包括40％和60％)，硝酸鍶15％重量至50％重量(包括15％和50％)，堿性硝酸銅1％重量至30％重量(包括1％和30％)，添加劑余量(優(yōu)選0.5％重量至10％重量，包括0.5％和10％)；◆硝酸胍40％重量至60％重量(包括40％和60％)，硝酸鍶15％重量至50％重量(包括15％和50％)，堿性硝酸銅1％重量至30％重量(包括1％和30％)，相穩(wěn)定化硝酸銨1％重量至30％重量(包括1％和30％)，添加劑余量(優(yōu)選0.5％重量至10％重量，包括0.5％和10％)。
添加劑優(yōu)選硅烷偶聯(lián)劑與合成水滑石的組合、擠出成型用粘合劑與潤滑劑的組合、酸性白土等，具體例子有下示組合等◆硝酸胍40％重量至60％重量(包括40％和60％)，硝酸鍶15％重量至50％重量(包括15％和50％)，堿性硝酸銅1％重量至20％重量(包括1％和20％)，硅烷偶聯(lián)劑0.5％重量至10％重量(包括0.5％和10％)，合成水滑石0.5％重量至10％重量(包括0.5％和10％)；◆硝酸胍40％重量至60％重量(包括40％和60％)，硝酸鍶15％重量至50％重量(包括15％和50％)，堿性硝酸銅1％重量至30％重量(包括1％和30％)，酸性白土0.5％重量至10％重量(包括0.5％和10％)；◆硝酸胍40％重量至60％重量(包括40％和60％)，硝酸鍶15％重量至50％重量(包括15％和50％)，堿性硝酸銅1％重量至20％重量(包括1％和20％)，相穩(wěn)定化硝酸銨1％重量至30％重量(包括1％和30％)，硅烷偶聯(lián)劑0.5％重量至10％重量(包括0.5％和10％)，合成水滑石0.5％重量至10％重量(包括0.5％和10％)；◆硝酸胍40％重量至60％重量(包括40％和60％)，硝酸鍶15％重量至50％重量(包括15％和50％)，堿性硝酸銅1％重量至30％重量(包括1％和30％)，擠出成型用粘合劑1％重量至10％重量(包括1％和10％)，潤滑劑0％重量至5％重量(包括0％和5％)；◆硝酸胍40％重量至60％重量(包括40％和60％)，硝酸鍶15％重量至50％重量(包括15％和50％)，堿性硝酸銅1％重量至30％重量(包括1％和30％)，粘合劑1％重量至10％重量(包括1％和10％)，酸性白土1％重量至5％重量(包括1％和5％)，石墨0.2％重量至5％重量(包括0.2％和5％)。
接下來對本發(fā)明發(fā)泡劑組合物的制造方法的一個例子進行說明。將上述含氮有機化合物、氧化劑和添加劑首先通過V型混合機或者球磨機等進行混合。向其中適量噴霧硅烷偶聯(lián)劑，在進一步噴霧水或溶劑的同時進行混合，得到濕藥塊。也可以預先將硅烷偶聯(lián)劑與水或溶劑混合后噴霧。此時，含氮有機化合物、氧化劑與硅烷偶聯(lián)劑生成化學鍵，兩者的結(jié)合力增強。之后，進行造粒，干燥，得到堅固的顆粒。將其壓片，也可以制成發(fā)泡劑成型體?；蛘邔袼帀K原樣通過擠出成型機制成擠出成型體。任何一種情況下，都是在發(fā)泡劑成型后，通過在105℃左右的溫度干燥，得到能耐嚴酷環(huán)境條件的堅固的發(fā)泡劑成型體。
本發(fā)明發(fā)泡劑組合物的成型體可以是例如粉狀、顆粒狀、球狀、圓柱狀、單孔圓筒狀、多孔圓筒狀等任何形狀，對其沒有特別限定。[實施例]下面給出實施例和比較例，對本發(fā)明進行更具體的說明，但本發(fā)明并不限于這些例子。
實施例1將作為含氮有機化合物成分的52.9重量份硝酸胍(50％粒徑20μm)、作為氧化劑成分的30.8重量份硝酸鍶(50％粒徑13μm)以及10.9重量份堿性硝酸銅(50％粒徑10μm)、作為粘合劑的2.7重量份合成水滑石(50％粒徑10μm)通過V型混合機進行干混。
隨后，用相對于發(fā)泡劑組合物總量為10％重量的水對作為硅烷化合物的2.7重量份N-β-(氨乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷進行稀釋，將該水溶液邊噴霧邊混合，之后進行濕式造粒，制成粒徑至多1mm的顆粒。將該顆粒在90℃干燥15小時后，用旋轉(zhuǎn)式壓片機壓塑成型為直徑5mm、高1.5mm的形狀，之后在105℃干燥15小時，得到本發(fā)明發(fā)泡劑組合物的片劑。
通過卡路里測量儀(島津制作所制造，型號CA-4P)測定所得片劑的放熱量。結(jié)果，每g的放熱量、生成氣體的摩爾數(shù)、每摩爾的放熱量都如表1所示。
實施例2使用作為含氮有機化合物成分的51.0重量份硝酸胍(50％粒徑20μm)、作為氧化劑成分的25.1重量份硝酸鍶(50％粒徑13μm)、8.9重量份堿性硝酸銅(50％粒徑10μm)、9.6重量份相穩(wěn)定化硝酸銨(含有15％重量作為相穩(wěn)定化劑的硝酸鉀)、作為粘合劑的2.7重量份合成水滑石(50％粒徑10μm)、作為硅烷化合物的2.7重量份N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷，通過與實施例1相同的方法配制發(fā)泡劑組合物，測定放熱量。結(jié)果，每g的放熱量、生成氣體的摩爾數(shù)、每摩爾的放熱量都如表1所示。
實施例3混合作為含氮有機化合物成分的54.5重量份硝酸胍(50％粒徑20μm)、作為氧化劑成分的22.0重量份硝酸鍶(50％粒徑13μm)、21.5重量份堿性硝酸銅(50％粒徑10μm)、作為粘合劑的2.0重量份酸性白土，壓塑成型后，配制成發(fā)泡劑組合物，測定放熱量。結(jié)果，每g的放熱量、生成氣體的摩爾數(shù)、每摩爾的放熱量都如表1所示。
實施例4混合作為含氮有機化合物成分的52.7重量份硝酸胍(50％粒徑20μm)、作為氧化劑成分的22.4重量份硝酸鍶(50％粒徑13μm)、21.9重量份堿性硝酸銅(50％粒徑10μm)、作為粘合劑的2.0重量份酸性白土、作為燃燒調(diào)整劑的1.0重量份石墨，壓塑成型后，配制成發(fā)泡劑組合物，測定放熱量。結(jié)果，每g的放熱量、生成氣體的摩爾數(shù)、每摩爾的放熱量都如表1所示。
比較例1將作為含氮有機化合物成分的32.5重量份5-氨基四唑(50％粒徑15μm)、作為氧化劑成分的59.5重量份硝酸鍶(50％粒徑13μm)、作為硅烷化合物的3.5重量份氮化硅(50％粒徑5μm)、作為粘合劑的4.5重量份合成水滑石(50％粒徑10μm)通過V型混合機進行干混。之后用旋轉(zhuǎn)式壓片機壓塑成型為直徑5mm、高2.2mm的形狀，之后在105℃干燥15小時，制備本發(fā)明發(fā)泡劑組合物的片劑，測定放熱量。結(jié)果，每g的放熱量、生成氣體的摩爾數(shù)、每摩爾的放熱量都如表1所示。
比較例2使用作為含氮有機化合物成分的50.7重量份硝基胍(50％粒徑15μm)、作為氧化劑成分的22.8重量份硝酸鍶(50％粒徑13μm)、21.7重量份高氯酸銨(50％粒徑30μm)、作為硅烷化合物的1.5重量份氮化硅(50％粒徑5μm)、作為粘合劑的3.3重量份合成水滑石(50％粒徑10μm)，通過與比較例1相同的方法制備發(fā)泡劑組合物的片劑，測定放熱量。結(jié)果，每g的放熱量、生成氣體的摩爾數(shù)、每摩爾的放熱量都如表1所示。
比較例3將作為含氮有機化合物成分的31.5重量份硝基胍(50％粒徑15μm)、作為氧化劑成分的51.5重量份硝酸鍶(50％粒徑13μm)、作為粘合劑的7.0重量份酸性白土(50％粒徑5μm)和10重量份羧甲基纖維素的鈉鹽(50％粒徑10μm)進行粉末混合后，加入相對于組合物為10％重量的水，捏和之后，通過真空捏和擠出成型機擠出成型為直徑2mm、高2mm的顆粒。將所得成型體在105℃干燥15小時，得到試驗樣品。也同樣測定本組合物的放熱量。結(jié)果，每g的放熱量、生成氣體的摩爾數(shù)、每摩爾的放熱量都如表1所示。(表1)放熱量 生成氣體的摩爾數(shù) 每摩爾的放熱量[J/g] [摩爾/100g] [KJ/摩爾]實施例1 3020 3.11 97實施例2 3270 3.31 99實施例3 2940 2.96 99實施例4 2970 2.96 100比較例1 3200 2.29 140比較例2 4650 3.60 129比較例3 3500 2.42 145[試驗例]下面，分別將本發(fā)明的發(fā)泡劑組合物實施例2和比較例1的組合物裝入氣體發(fā)生器中，進行密閉式60L釜試驗。調(diào)整試驗所用發(fā)泡劑的量，使生成氣體的摩爾數(shù)全部為1摩爾。結(jié)果歸納在下表2中。
(表2)實施例2 比較例1使用的藥量[g] 30 43使用的冷卻材料重量[g] 70 140釜內(nèi)壓力[KPa] 167 175最高壓到達時間[msec] 76.2 75.4釜內(nèi)溫度[℃] 222 247注)冷卻材料的材質(zhì)·SWM(JIS規(guī)格)由表2的結(jié)果可知，當氣體發(fā)生器的輸出性能一樣時，使用本發(fā)明發(fā)泡劑組合物的氣體發(fā)生器可大幅降低使用的藥量和使用的冷卻劑量。即，可以說本發(fā)明的發(fā)泡劑組合物是能實現(xiàn)氣體發(fā)生器小型、輕量化的組合物。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明通過抑制在具有可用于氣體發(fā)生器的最佳燃燒速度的發(fā)泡劑組合物中由發(fā)泡劑燃燒產(chǎn)生的每摩爾氣體的放熱量，實現(xiàn)了氣體發(fā)生器的小型、輕量化。
因此，本發(fā)明的發(fā)泡劑組合物最適合作為可使氣體發(fā)生器小型、輕量化的發(fā)泡劑組合物。使用本發(fā)明發(fā)泡劑組合物的氣體發(fā)生器最適合作為可小型、輕量化的氣體發(fā)生器。
權(quán)利要求
1.發(fā)泡劑組合物，該組合物含有含氮有機化合物、氧化劑和添加劑，發(fā)泡劑燃燒生成的每摩爾氣體的放熱量為至多125KJ。
2.權(quán)利要求
1的發(fā)泡劑組合物，其中每摩爾生成氣體的放熱量為至多115KJ。
3.權(quán)利要求
1的發(fā)泡劑組合物，其中每100g該發(fā)泡劑組合物燃燒生成的氣體摩爾數(shù)為至少2.70摩爾。
4.權(quán)利要求
1的發(fā)泡劑組合物，其中每g該發(fā)泡劑組合物的放熱量為至多4500J。
5.權(quán)利要求
1的組合物，其中所述含氮有機化合物為選自碳酸胍、硝酸胍、硝酸氨基胍及它們的混合物的一種。
6.權(quán)利要求
1的組合物，其中所述氧化劑為堿性硝酸銅與至少1種選自堿土金屬硝酸鹽和相穩(wěn)定化硝酸銨的物質(zhì)的混合氧化劑。
7.權(quán)利要求
1的發(fā)泡劑組合物，其中所述添加劑為硅烷化合物，其含量為0.1％重量至15％重量，包括0.1％重量和15％重量。
8.權(quán)利要求
1的發(fā)泡劑組合物，其中所述添加劑為成型用粘合劑，其含量為0.1％重量至15％重量，包括0.1％重量和15％重量。
9.權(quán)利要求
1的發(fā)泡劑組合物，該組合物包含40％重量至60％重量并包括40％重量和60％重量的硝酸胍、15％重量至50％重量并包括15％重量和50％重量的硝酸鍶、1％重量至30％重量并包括1％重量和30％重量的堿性硝酸銅、0.5％重量至10％重量并包括0.5％重量和10％重量的添加劑。
10.權(quán)利要求
1的發(fā)泡劑組合物，該組合物包含40％重量至60％重量并包括40％重量和60％重量的硝酸胍、15％重量至50％重量并包括15％重量和50％重量的硝酸鍶、1％重量至30％重量并包括1％重量和30％重量的堿性硝酸銅、1％重量至30％重量并包括1％重量和30％重量的相穩(wěn)定化硝酸銨、0.5％重量至10％重量并包括0.5％重量和10％重量的添加劑。
11.氣體發(fā)生器，該氣體發(fā)生器使用權(quán)利要求
1的發(fā)泡劑組合物。
12.氣體發(fā)生器，該氣體發(fā)生器使用權(quán)利要求
2的發(fā)泡劑組合物。
13.氣體發(fā)生器，該氣體發(fā)生器使用權(quán)利要求
3的發(fā)泡劑組合物。
14.氣體發(fā)生器，該氣體發(fā)生器使用權(quán)利要求
4的發(fā)泡劑組合物。
15.氣體發(fā)生器，該氣體發(fā)生器使用權(quán)利要求
5的發(fā)泡劑組合物。
16.氣體發(fā)生器，該氣體發(fā)生器使用權(quán)利要求
6的發(fā)泡劑組合物。
17.氣體發(fā)生器，該氣體發(fā)生器使用權(quán)利要求
7的發(fā)泡劑組合物。
18.氣體發(fā)生器，該氣體發(fā)生器使用權(quán)利要求
8的發(fā)泡劑組合物。
19.氣體發(fā)生器，該氣體發(fā)生器使用權(quán)利要求
9的發(fā)泡劑組合物。
20.氣體發(fā)生器，該氣體發(fā)生器使用權(quán)利要求
10的發(fā)泡劑組合物。
專利摘要
本發(fā)明提供發(fā)泡劑組合物，該組合物含有含氮有機化合物、氧化劑和添加劑，發(fā)泡劑燃燒生成的每摩爾氣體的放熱量為至多125KJ。本發(fā)明也提供使用上述本發(fā)明發(fā)泡劑組合物的氣體發(fā)生器。本發(fā)明通過抑制在具有可用于氣體發(fā)生器的最佳燃燒速度的發(fā)泡劑組合物中由發(fā)泡劑燃燒產(chǎn)生的每摩爾氣體的放熱量，實現(xiàn)了氣體發(fā)生器的小型、輕量化。
文檔編號C06B31/00GKCN1468204SQ01816999
公開日2004年1月14日 申請日期2001年10月5日
發(fā)明者佐藤英史, 池田健治郎, 久保大理, 治郎, 理 申請人:日本化藥株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan