专利摘要
本发明涉及一种烟火型气体发生剂组合物及其制备方法，属于气体发生剂组合物技术领域。本发明所述气体发生剂组合物的组成成分为3,4‑二硝基呋咱基氧化呋咱、Fe2O3、CuO、氧化剂、催化剂、降温剂以及粘结剂。所述方法：将氧化剂、3,4‑二硝基呋咱基氧化呋咱、催化剂及降温剂充分混合后，过筛得到混合均匀的粉体；将粘结剂溶于有机溶剂后，加入粉体中进行造粒，干燥后，得到固体颗粒；将得到的固体颗粒中压片，得到所述烟火型气体发生剂组合物。本发明所述烟火型气体发生剂组合物产气效率高，产生的气体纯净，对环境无污染，燃烧产生的水蒸气含量极低，改善了使用安全性，是很有应用前景的气体发生剂。
权利要求
1.一种烟火型气体发生剂组合物，其特征在于：以所述气体发生剂组合物的总质量为100％计，其配方组成成分及质量分数为：可燃剂3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱5～95％，氧化剂1.9～90％，催化剂1～35％，降温剂2～40％以及粘结剂0.1～15％。
2.如权利要求1所述一种烟火型气体发生剂组合物，其特征在于：所述氧化剂为硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁、硝酸锶、硝酸钙、硝酸铜、硫酸盐、次氯酸盐、高氯酸盐、高锰酸钾、二氧化锰、硝酸、硫酸、过氧化物和重铬酸盐中的一种以上。
3.如权利要求1所述一种烟火型气体发生剂组合物，其特征在于：所述催化剂为三氧化二铁和氧化铜中的一种以上。
4.如权利要求1所述一种烟火型气体发生剂组合物，其特征在于：所述催化剂为三氧化二铁与氧化铜的质量比为1～2:1的组合物。
5.如权利要求1所述一种烟火型气体发生剂组合物，其特征在于：所述降温剂为偶氮四唑二胍、碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物和二羟基乙二肟中的一种以上。
6.如权利要求1所述一种烟火型气体发生剂组合物，其特征在于：所述粘结剂为氟橡胶、松香和酚醛树脂中的一种以上。
7.一种如权利要求1～6中任意一项所述的一种烟火型气体发生剂组合物的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
将粒径≤0.15mm，粉末状的氧化剂、可燃剂、催化剂及降温剂充分混合后，过30-70目筛，得到混合均匀的粉体；将粘结剂完全溶解于有机溶剂得到饱和溶液，将饱和溶液倒入粉体中，均匀混合后，过10-50目筛得到颗粒状产物；将颗粒状产物放置于通风厨中风干后，过30-70目筛得到固体颗粒，将固体颗粒于压力为2-10MPa的条件下压片，保压时间为10-80s，得到所述一种烟火型气体发生剂组合物。
8.根据权利要求7所述的一种烟火型气体发生剂组合物的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为乙醇、丙酮或乙醚。
说明书
技术领域
本发明涉及一种烟火型气体发生剂组合物及其制备方法，具体涉及一种以3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱为可燃剂的烟火型气体发生剂组合物，属于气体发生剂技术领域。
背景技术
烟火气体发生剂是一种燃烧能产生大量气体的烟火药剂，应用于汽车安全气囊、灭火装置、太空气囊系统、无人机和航天器软着陆、低密度炸药、巡飞弹翼展等领域。此外，气体发生剂已经拓展到包括果蔬保鲜、深水沉物捕捞、民航应急安全滑梯快速充气、铁路运输的紧急制动系统、油气输送管道紧急关闸系统、飞机驾驶员座椅弹射、紧急救生器材等场合。
以前广泛使用的气体发生剂为NaN3/氧化剂体系，其具有稳定性好、高燃速、低成本等优点。但由于NaN3是剧毒品，生产和使用上存在一定隐患。因此，国内外近年来开始研究富氮化合物类含能材料在产气剂方面的应用，目前富氮类气体发生剂研究和使用较多的是胍类气体发生剂。此类气体发生剂产气量大、化学稳定性好，但是此类气体发生剂燃烧形成的气体产物中水蒸气含量较大，影响了产气性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种烟火型气体发生剂组合物，所述气体发生剂组合物以3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱为可燃剂，燃烧产生的气体干净，多为氮气，氮氧化物、一氧化碳的含量极低，对环境无污染，所需氧化剂量比较少，产气效率高。本发明的目的之二在于提供一种烟火型气体发生剂组合物的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种烟火型气体发生剂组合物，以所述气体发生剂组合物的总质量为100％计，其配方组成成分及质量分数为：可燃剂3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱5～95％，氧化剂1.9～90％，催化剂1～35％，降温剂2～40％以及粘结剂0.1～15％；
优选的，所述氧化剂为硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁、硝酸锶、硝酸钙、硝酸铜、硫酸盐、次氯酸盐、高氯酸盐、高锰酸钾、二氧化锰、硝酸、硫酸、过氧化物和重铬酸盐中的一种以上；
所述催化剂优选为三氧化二铁和氧化铜中的一种以上，更优选为三氧化二铁与氧化铜的质量比为1～2:1的组合物。
所述降温剂优选为偶氮四唑二胍、碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物和二羟基乙二肟中的一种以上；
所述粘结剂优选为氟橡胶、松香和酚醛树脂中的一种以上。
一种本发明所述的烟火型气体发生剂组合物的制备方法，所述方法步骤如下：
将粒径≤0.15mm，粉末状的氧化剂、3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱、催化剂及降温剂充分混合后，过30-70目筛，得到混合均匀的粉体；将粘结剂完全溶解于有机溶剂得到饱和溶液，将饱和溶液倒入粉体中，均匀混合后，过10-50目筛得到颗粒状产物；将颗粒状产物放置于通风厨中风干后，过30-70目筛得到固体颗粒，将固体颗粒于压力为2-10MPa的条件下压片，保压时间为10-80s，得到所述一种烟火型气体发生剂组合物。
优选的，所述有机溶剂为乙醇、丙酮或乙醚。
有益效果：
(1)本发明所述气体发生剂组合物中的可燃剂3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱，其分子式为N8C6O8，含氮量为35.90％，含氧量为41.03％，其高的含氧量使得氧化剂添加比较少，产气量极高，节约成本，降低配方吸湿性，增加贮存寿命。
(2)本发明所述气体发生剂组合物不仅仅具备一般气体发生剂性能，比如含氮量大、产气量高、热稳定性好、高能钝感、绿色环保的特点，产生的气体干净，多为氮气，氮氧化物、一氧化碳的含量极低，对环境无污染，无毒；而且，由于其主产气剂中并不存在氢元素仅添加剂中含有氢元素，组合物配方燃烧产生的水蒸气含量极低，最大程度提高了产气效率，改善了使用安全性，是很有应用前景的气体发生剂组合物。
具体实施方式
下面结合具体实施例来详述本发明。
以下实施例中：
试验中用到的有机溶剂，购买自北京化工厂；
酚醛树脂，JP763，君浦化工有限公司；氟橡胶，AF-2B，常熟市鸿嘉氟科技有限公司；松香，一级松香，华康天然香料化工厂；
球磨机：GQM-10/15-4，长沙天创粉末技术有限公司；
油压机：300t四柱油压机，金驰机械；
3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱在石英研钵中研磨时，一次研磨的质量不多于5g。
所制备的气体发生剂组合物燃烧后，所产生的燃气成分的测试：
所用仪器：福立9790-Ⅱ气相色谱仪，2m×2mm的TDX-01色谱柱，浙大智达N2000色谱数据工作站，GP1-2气体净化器，5L的铝箔采气袋；
燃气成分测试步骤：(1)铝箔采气袋用高纯氮气冲洗5遍后，装满纯氮气放置12h，然后用气相色谱检测，结果显示无干扰物质后封闭起来，用真空泵抽成空袋放置待取样；(2)在2L的不锈钢密闭爆发器内，用电点火头点燃实施例中所制备的气体发生剂组合物，燃烧结束后，打开密闭爆发器排气孔上的气瓶阀，调节气体减压器至分压为0.1MPa，通过与排气孔连接的橡胶管将燃气收集到步骤(1)处理后的铝箔采气袋内；(3)将收集的燃气通过气相色谱仪，测试分析燃气中的组分及其含量；
气相色谱仪的测试条件为，进样口温度80℃，热导温度120℃，检测器温度50℃，柱箱温度100℃，柱前压0.2MPa，载气时纯度为99.999％的氩气，载气流量：25mL·min-1。
实施例1
一种烟火型气体发生剂组合物，以所述气体发生剂组合物的总质量为100％计，其组成成分质量百分数为：3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱47.5％，LiNO3 33.6％，Fe2O3 3％，CuO 2％，偶氮四唑二胍(GZT)12.9％以及酚醛树脂1％。
一种上述烟火型气体发生剂组合物的制备方法如下：
步骤1.将LiNO3在200r/min的球磨机中球磨30min；将3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在石英研钵中研磨20min，将磨后的LiNO3以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在干燥器中进行干燥；将干燥后的LiNO3以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱分别过100目筛，重复过筛3次，得到粒径≤0.15mm的LiNO3以及粒径≤0.15mm的3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱；
步骤2.将粒径≤0.15mm的20.4g LiNO3、粒径≤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，过50目筛，重复过筛4次，得到混合均匀的粉体；将0.6g的酚醛树脂溶解在30mL的丙酮中得到饱和溶液，将饱和溶液加到混合均匀的粉体中，混合均匀后，过20目得到颗粒状产物，将颗粒状产物放置通风橱中风干，将风干后的颗粒过50目筛，得到固体颗粒；将固体颗粒放入油压机中压片，压力为3.4MPa，保压时间为30s，得到所述一种烟火型气体发生剂组合物。
实施例2
一种烟火型气体发生剂组合物，以所述气体发生剂组合物的质量为100％计，其组成成分及质量分数为：3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱48％，NaNO3 41％，Fe2O3 2％，CuO 1％，Al(OH)3 7％以及酚醛树脂1％；
一种上述烟火型气体发生剂组合物的制备方法如下：
步骤1.将NaNO3在200r/min的球磨机中球磨40min；将3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在石英研钵中研磨20min，将磨后的NaNO3以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在干燥器中进行干燥；将干燥后的NaNO3以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱分别过100目筛，重复过筛4次，得到粒径≤0.15mm的NaNO3以及粒径≤0.15mm的3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱；
步骤2.将粒径≤0.15mm的24.6g NaNO3、粒径≤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，过50目筛，重复过筛3次，得到混合均匀的粉体；将0.6g的酚醛树脂溶解在30mL的乙醇中得到饱和溶液，将饱和溶液加到混合均匀的粉体中，混合均匀后，过20目筛得到颗粒状产物，将得到颗粒状产物放置通风橱中风干，将风干后的颗粒过50目筛，得到固体颗粒；将得到的固体颗粒放入油压机中压片，压力为3.4MPa，保压时间为20s，得到所述一种烟火型气体发生剂组合物。
实施例3
一种烟火型气体发生剂组合物，以所述气体发生剂组合物的质量为100％计，其组成成分及质量分数为：3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱39％，KNO3 41％，Fe2O3 2％，CuO 2％，NaHCO3 14％以及松香2％；
一种上述烟火型气体发生剂组合物的制备方法如下：
步骤1.将KNO3在200r/min的球磨机中球磨35min；将3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在石英研钵中研磨20min，将磨后的KNO3以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在干燥器中进行干燥；将干燥后的KNO3以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱分别过100目筛，重复过筛3次，得到粒径≤0.15mm的KNO3以及粒径≤0.15mm的3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱；
步骤2.将粒径≤0.15mm的24.6g KNO3、粒径≤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，过50目筛，重复过筛3次，得到混合均匀的粉体；将1.2g的松香溶解在60mL的丙酮中得到饱和溶液，将饱和溶液加到混合均匀的粉体中，混合均匀后，过20目筛得到颗粒状产物，将得到颗粒状产物放置通风橱中风干，将风干后的颗粒过50目筛，得到固体颗粒；将得到的固体颗粒放入油压机中压片，压力为3.4MPa，保压时间为30s，得到所述一种烟火型气体发生剂组合物。
实施例4
一种烟火型气体发生剂组合物，以所述气体发生剂组合物的质量为100％计，其组成成分及质量分数为：3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱49％，Mg(NO3)2 34.7％，Fe2O3 3.1％，CuO 2.0％，二羟基乙二肟(DGH)9.2％以及松香2％；
一种上述烟火型气体发生剂组合物的制备方法如下：
步骤1.将Mg(NO3)2在200r/min的球磨机中球磨40min；将3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在石英研钵中研磨20min，将磨后的Mg(NO3)2以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在干燥器中进行干燥；将干燥后的Mg(NO3)2以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱分别过100目筛，重复过筛2次，得到粒径≤0.15mm的Mg(NO3)2以及粒径≤0.15mm的3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱；
步骤2.将粒径≤0.15mm的20.4g Mg(NO3)2、粒径≤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，过50目筛，重复过筛2次，得到混合均匀的粉体；将1.2g的松香溶解在60mL的丙酮中得到饱和溶液，将饱和溶液加到混合均匀的粉体中，混合均匀后，过20目筛得到颗粒状产物，将得到颗粒状产物放置通风橱中风干，将风干后的颗粒过50目筛，得到固体颗粒；将得到的固体颗粒放入油压机中压片，压力为3.4MPa，保压时间为20s，得到所述一种烟火型气体发生剂组合物。
实施例5
一种烟火型气体发生剂组合物，以所述气体发生剂组合物的质量为100％计，其组成成分及质量分数为：3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱39％，Sr(NO3)2 43％，Fe2O3 2.5％，CuO 2％，NaHCO3 12％以及氟橡胶1.5％；
一种上述烟火型气体发生剂组合物的制备方法如下：
步骤1.将Sr(NO3)2在200r/min的球磨机中球磨30min；将3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在石英研钵中研磨20min，将粉碎后的Sr(NO3)2以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在干燥器中进行干燥；将干燥后的Sr(NO3)2以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱分别过100目筛，重复过筛4次，得到粒径≤0.15mm的Sr(NO3)2以及粒径≤0.15mm的3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱；
步骤2.将粒径≤0.15mm的25.8g Sr(NO3)2、粒径≤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，过50目筛，重复过筛3次，得到混合均匀的粉体；将0.9g的氟橡胶溶解在45mL的丙酮中得到饱和溶液，将饱和溶液加到混合均匀的粉体中，混合均匀后，过20目筛得到颗粒状产物，将得到颗粒状产物放置通风橱中风干，将风干后的颗粒过50目筛，得到固体颗粒；将得到的固体颗粒放入油压机中压片，压力为3.4MPa，保压时间为30s，得到所述一种烟火型气体发生剂组合物。
实施例6
一种烟火型气体发生剂组合物，以所述气体发生剂组合物的质量为100％计，其组成成分及质量分数为：3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱34％，KMnO4 54％，Fe2O3 2.5％，CuO 2％，偶氮四唑二胍(GZT)6％以及氟橡胶1.5％；
一种上述烟火型气体发生剂组合物的制备方法如下：
步骤1.将KMnO4在200r/min的球磨机中球磨20min；将3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在石英研钵中研磨20min，将粉碎后的KMnO4以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱放在干燥器中进行干燥；将干燥后的KMnO4以及3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱分别过100目筛，重复过筛3次，得到粒径≤0.15mm的KMnO4以及粒径≤0.15mm的3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱；
步骤2.将粒径≤0.15mm的32.4g KMnO4、粒径≤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，过50目筛，重复过筛3次，得到混合均匀的粉体；将0.9g的氟橡胶溶解在45mL的丙酮中得到饱和溶液，将饱和溶液加到混合均匀的粉体中，混合均匀后，过20目筛得到颗粒状产物，将得到颗粒状产物放置通风橱中风干，将风干后的颗粒过50目筛，得到固体颗粒；将得到的固体颗粒放入油压机中压片，压力为3.4MPa，保压时间为30s，得到所述一种烟火型气体发生剂组合物。
将实施例1～6中制备得到的烟火型气体发生剂组合物分别放在密闭爆发器中进行燃烧，并收集燃气，通过气相色谱法对燃烧成分及其含量进行分析，结果如表1所示。
表1燃气成分及其体积分数
由表1中数据可以看出，本发明实施例所制备的气体发生剂组合物燃烧后的气体产物大部分为氮气，氮氧化物、一氧化碳的含量极低，对环境无污染、无毒，是优良的气体发生剂。
本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。
一种烟火型气体发生剂组合物及其制备方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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