本發(fā)明涉及一種氣體發(fā)生劑組合物及其制備方法，屬于氣體發(fā)生劑的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
隨著人們道路安全意識(shí)的增強(qiáng)，汽車安全氣囊系統(tǒng)已成為汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置之一。汽車安全氣囊系統(tǒng)屬于被動(dòng)安全領(lǐng)域，當(dāng)汽車在運(yùn)行中受到碰撞時(shí)，處于安全氣囊氣體發(fā)生器中的氣體發(fā)生劑會(huì)被引發(fā)而產(chǎn)生大量氣體，使得安全氣囊展開(kāi)并在汽車和乘客之間形成一個(gè)安全屏障，保護(hù)乘客免于或減小因慣性造成的傷害。因此，對(duì)于氣體發(fā)生器中的氣體發(fā)生劑就需要具有以下性能：（1）著火性好，產(chǎn)氣迅速，在數(shù)十毫秒內(nèi)完全燃燒達(dá)到最大壓力；（2）氣體成分安全，能抑制氮氧化合物、一氧化碳、氯化氫等不良?xì)怏w成分的生成，基本無(wú)毒無(wú)腐蝕性，對(duì)人員和設(shè)備沒(méi)有傷害和損壞；（3）穩(wěn)定性好，應(yīng)具有超過(guò)160℃的熱穩(wěn)定性和15年以上的充氣性能穩(wěn)定性；（4）燃溫低，避免燒壞氣袋和燙傷乘客；（5）少煙霧，少殘?jiān)Ｆ渲校翌悮怏w發(fā)生劑，因原料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，性能穩(wěn)定，得以在汽車安全氣囊系統(tǒng)中廣泛使用。胍類化合物本身屬于吸熱分解，著火難、燃速慢、產(chǎn)氣速率慢，單獨(dú)使用達(dá)不到安全氣囊的性能要求，由此實(shí)際應(yīng)用中需要添加高氯酸鹽來(lái)增強(qiáng)著火性能，提升燃速和產(chǎn)氣速率，然而高氯酸鹽的使用，使得燃燒溫度大幅度增加，從而容易產(chǎn)生大量腐蝕性氣體氯化氫和氮氧化合物等有害氣體，對(duì)人體和設(shè)備造成損害。為了解決這一問(wèn)題，中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101990526A公開(kāi)了一種氣體發(fā)生劑組合物，其包括如下組分：10-60質(zhì)量%的燃料，20-70質(zhì)量%的氧化劑以及1-20質(zhì)量%的冷卻劑，其中上述燃料選自四唑類化合物、胍類化合物、三嗪類化合物、硝基胺類化合物中的一種或其幾種混合；上述氧化劑選自堿式金屬硝酸鹽、硝酸鹽、硝酸銨、高氯酸鹽、氯酸鹽中的一種或其混合；上述冷卻劑選自金屬氫氧化物、金屬碳酸鹽、金屬草酸鹽及上述化合物的復(fù)鹽中的一種或其混合。在上述氣體發(fā)生劑組合物中，通過(guò)添加冷卻劑組分并通過(guò)優(yōu)化冷卻劑的粒徑分布，在改善氣體發(fā)生劑組合物著火性的同時(shí)也使其燃燒溫度得以降低，避免產(chǎn)生大量腐蝕性氣體氯化氫和氮氧化合物等有害氣體，然而，由于上述冷卻劑的大量使用，增加了殘?jiān)?，降低了產(chǎn)氣效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中的氣體發(fā)生劑組合物通過(guò)添加冷卻劑組分在改善著火性和降低燃燒溫度的同時(shí)也使得殘?jiān)吭黾?，產(chǎn)氣效率降低，從而提供一種不需添加冷卻劑和高氯酸鹽、著火性好、燃燒溫度低的氣體發(fā)生劑組合物及其制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種氣體發(fā)生劑組合物，其采用如下原料組分組成：燃料，25-55重量份；氧化劑，30-60重量份；稀土金屬有機(jī)鹽，0.1-5重量份；偶氮四唑非金屬鹽，1-10重量份；粘合劑，0.1-5重量份。進(jìn)一步，所述的氣體發(fā)生劑組合物，其采用如下原料組分組成：燃料，26-46重量份；氧化劑，45-58重量份；稀土金屬有機(jī)鹽，1-3重量份；偶氮四唑非金屬鹽，2-7重量份；粘合劑，1-3重量份。所述燃料為硝酸胍、硝酸氨基胍、三氨基胍硝酸鹽、碳酸胍中的一種或幾種的混合物。所述氧化劑為堿式硝酸鹽。所述堿式硝酸鹽為堿式硝酸銅、堿式硝酸鋅、堿式硝酸鐵、堿式硝酸錳中的一種或幾種的混合物。所述稀土金屬有機(jī)鹽為有機(jī)鈰鹽。所述有機(jī)鈰鹽為草酸鈰和/或乙二醇鈰。所述偶氮四唑非金屬鹽為偶氮四唑胍鹽、偶氮四唑銨鹽、偶氮四唑氨基胍鹽、偶氮四唑三氨基胍鹽中的一種或幾種的混合物。本所述偶氮四唑胍鹽為偶氮四唑二胍。所述粘合劑為羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鉀鹽、羧甲基纖維素銨、甲基纖維素、乙基纖維素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚硅氧烷橡膠中的一種或幾種的混合物。還包括1-5重量份的成渣劑。所述成渣劑為氧化鋁、二氧化硅、高嶺土、氧化鉬、膨潤(rùn)土、硅藻土中的一種或幾種的混合物。一種制備所述的氣體發(fā)生劑組合物的方法，其包括如下步驟：按照上述重量份分別取所述燃料、氧化劑、稀土金屬有機(jī)鹽、偶氮四唑非金屬鹽，混合均勻，加入上述重量份的粘合劑，經(jīng)濕混造粒、干燥、成型即得。一種制備所述的氣體發(fā)生劑組合物的方法，其包括如下步驟：按照上述重量份分別取所述燃料、氧化劑、稀土金屬有機(jī)鹽、偶氮四唑非金屬鹽和成渣劑，混合均勻，加入上述重量份的粘合劑，經(jīng)濕混造粒、干燥、成型即得。發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）本發(fā)明所述的氣體發(fā)生劑組合物，其原料組成包括燃料、氧化劑、稀土金屬有機(jī)鹽和偶氮四唑非金屬鹽，通過(guò)在燃料和氧化劑中添加稀土金屬有機(jī)鹽和偶氮四唑非金屬鹽組分，從而使得燃料的分解溫度提前，促進(jìn)燃料分解，提高燃速和產(chǎn)氣量；并且所述偶氮四唑非金屬組分在與氧化物反應(yīng)后產(chǎn)生大量氣體，增強(qiáng)著火性，提高燃速，降低燃溫；較之現(xiàn)有技術(shù)中的氣體發(fā)生劑組合物通過(guò)添加冷卻劑組分在改善著火性和降低燃燒溫度的同時(shí)也使得殘?jiān)吭黾?，產(chǎn)氣效率降低，本發(fā)明所述的氣體發(fā)生劑組合物通過(guò)在燃料和氧化物中添加稀土金屬有機(jī)鹽和偶氮四唑非金屬組分，有效改善著火性、降低燃燒溫度的同時(shí)產(chǎn)生殘?jiān)^少，產(chǎn)氣效率高，產(chǎn)氣量大，燃速快。（2）本發(fā)明所述的氣體發(fā)生劑組合物，所述氧化劑優(yōu)選堿式金屬硝酸鹽，性能穩(wěn)定，燃溫低，可降低產(chǎn)氣溫度，進(jìn)而有效避免有害氣體產(chǎn)物氮氧化合物的產(chǎn)生。（3）本發(fā)明所述的氣體發(fā)生劑組合物，所述稀土金屬有機(jī)鹽優(yōu)選為草酸鈰，這是由于草酸鈰中的鈰元素具有獨(dú)特的4f軌道電子結(jié)構(gòu)排布，具有空電子軌道，可以提供有機(jī)含氮化合物分解反應(yīng)時(shí)電子轉(zhuǎn)移軌道，促進(jìn)有機(jī)含氮化合物的分解，提高燃速；同時(shí)草酸鈰作為金屬有機(jī)鹽，具有一定含碳量，燃燒后產(chǎn)生二氧化碳，提高產(chǎn)氣量，不會(huì)因添加催化劑而降低產(chǎn)氣效率，也不會(huì)產(chǎn)生有害氣體；此外，草酸鹽在高溫中分解為二氧化鈰，二氧化鈰具有很強(qiáng)的儲(chǔ)氧能力，能進(jìn)一步促進(jìn)一氧化碳向二氧化碳的轉(zhuǎn)變。（4）本發(fā)明所述的氣體發(fā)生劑組合物，所述偶氮四唑非金屬鹽優(yōu)選為偶氮四唑二胍鹽，其屬于高氮含能化合物，感度低、不吸潮，含氮量78%以上，與氧化物反應(yīng)能產(chǎn)生大量氣體，同時(shí)著火性能好，燃溫低；能夠使胍類氣體發(fā)生劑的熱分解溫度提前，顯著增強(qiáng)胍類氣體發(fā)生劑的著火性，提高燃速，增加產(chǎn)氣量，降低燃燒溫度，減少氮氧化合物等有毒氣體的生成。附圖說(shuō)明為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中，圖1是不同氣體發(fā)生劑組合物樣品進(jìn)行壓力容器評(píng)價(jià)后的壓力-時(shí)間曲線圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1本實(shí)施例所述的氣體發(fā)生劑組合物，采用如下原料組分組成：燃料硝酸胍，44g；氧化劑堿式硝酸銅，47g；草酸鈰，3g；偶氮四唑二胍，2g；二氧化硅，1g；粘合劑聚乙二醇，2g。所述氣體發(fā)生劑組合物的制備方法，其包括如下步驟：按照上述重量分別取所述硝酸胍、堿式硝酸銅、草酸鈰、偶氮四唑二胍和二氧化硅，混合均勻，加入粘合劑聚乙二醇，經(jīng)造粒、60℃干燥、壓片即得。實(shí)施例2本實(shí)施例所述的氣體發(fā)生劑組合物，采用如下原料組分組成：燃料硝酸胍，40g；氧化劑堿式硝酸銅，50g；草酸鈰，1g；偶氮四唑銨，7g；粘合劑羧甲基纖維素鈉，2g。所述氣體發(fā)生劑組合物的制備方法，其包括如下步驟：按照上述重量分別取所述硝酸胍、堿式硝酸銅、草酸鈰和偶氮四唑銨，混合均勻，加入粘合劑羧甲基纖維素鈉，經(jīng)造粒、60℃干燥、壓片即得。實(shí)施例3本實(shí)施例所述的氣體發(fā)生劑組合物，采用如下原料組分組成：燃料硝酸胍，42g；堿式硝酸銅，46g；草酸鈰，2g；偶氮四唑二胍，5g；成渣劑為氧化鋁和高嶺土的混合物，其中氧化鋁3g，高嶺土1g；粘合劑羧甲基纖維素鈉，1g。所述氣體發(fā)生劑組合物的制備方法，其包括如下步驟：按照上述重量分別取所述硝酸胍、堿式硝酸銅、草酸鈰、偶氮四唑二胍、氧化鋁和高嶺土，混合均勻，加入粘合劑羧甲基纖維素鈉，經(jīng)造粒、60℃干燥、壓片即得。實(shí)施例4本實(shí)施例所述的氣體發(fā)生劑組合物，采用如下原料組分組成：燃料硝酸氨基胍，55g；氧化劑堿式硝酸鐵，30g；乙二醇鈰，5g；偶氮四唑氨基胍，1g；粘合劑聚乙二醇，5g；成渣劑為氧化鋁和高嶺土的混合物，其中氧化鋁2g，高嶺土3g。所述氣體發(fā)生劑組合物的制備方法，其包括如下步驟：按照上述重量分別取所述硝酸氨基胍、堿式硝酸鐵、乙二醇鈰、偶氮四唑氨基胍、氧化鋁和高嶺土，混合均勻，加入粘合劑聚乙二醇，經(jīng)造粒、60℃干燥、壓片即得。實(shí)施例5本實(shí)施例所述的氣體發(fā)生劑組合物，采用如下原料組分組成：燃料三氨基胍硝酸鹽，25g；氧化劑堿式硝酸錳和堿式硝酸銅以質(zhì)量比1:1組成的混合物，60g；草酸鈰，0.1g；偶氮四唑二胍和偶氮四唑三氨基胍以質(zhì)量比1:1組成的混合物，10g；粘合劑為羧甲基纖維素銨，0.1g成渣劑為二氧化硅、氧化鉬、膨潤(rùn)土、硅藻土以質(zhì)量比1:1:1:1組成的混合物，1g。所述氣體發(fā)生劑組合物的制備方法，其包括如下步驟：按照上述重量分別取三氨基胍硝酸鹽、堿式硝酸錳、堿式硝酸銅、草酸鈰、偶氮四唑二胍、偶氮四唑三氨基胍、二氧化硅、氧化鉬、膨潤(rùn)土和硅藻土，混合均勻，加入粘合劑羧甲基纖維素銨，經(jīng)造粒、60℃干燥、壓片即得。實(shí)施例6本實(shí)施例所述的氣體發(fā)生劑組合物，采用如下原料組分組成：燃料硝酸胍和碳酸胍的以質(zhì)量比1:1組成的混合物，46g；氧化劑堿式硝酸鋅和堿式硝酸銅以質(zhì)量比1:1組成的混合物，45g；草酸鈰和乙二醇鈰以質(zhì)量比1:1組成的混合物，3g；偶氮四唑胍和偶氮四唑三氨基胍以質(zhì)量比1:1組成的混合物，2g；粘合劑為甲基纖維素，3g成渣劑為二氧化硅、膨潤(rùn)土、硅藻土以質(zhì)量比1:1:1組成的混合物，1g。所述氣體發(fā)生劑組合物的制備方法，其包括如下步驟：按照上述重量分別取硝酸胍、碳酸胍、堿式硝酸鋅、堿式硝酸銅、草酸鈰、乙二醇鈰、偶氮四唑胍、偶氮四唑三氨基胍、二氧化硅、膨潤(rùn)土和硅藻土，混合均勻，加入粘合劑甲基纖維素，經(jīng)造粒、60℃干燥、壓片即得。實(shí)施例7本實(shí)施例所述的氣體發(fā)生劑組合物，采用如下原料組分組成：燃料硝酸胍和碳酸胍的以質(zhì)量比1:1組成的混合物，26g；氧化劑堿式硝酸鋅和堿式硝酸銅以質(zhì)量比1:1組成的混合物，58g；草酸鈰和乙二醇鈰以質(zhì)量比1:1組成的混合物，1g；偶氮四唑胍和偶氮四唑三氨基胍以質(zhì)量比1:1組成的混合物，7g；粘合劑為甲基纖維素，1g成渣劑為二氧化硅、膨潤(rùn)土、硅藻土以質(zhì)量比1:1:1組成的混合物，5g。所述氣體發(fā)生劑組合物的制備方法，其包括如下步驟：按照上述重量分別取硝酸胍、碳酸胍、堿式硝酸鋅、堿式硝酸銅、草酸鈰、乙二醇鈰、偶氮四唑胍、偶氮四唑三氨基胍、二氧化硅、膨潤(rùn)土和硅藻土，混合均勻，加入粘合劑甲基纖維素，經(jīng)造粒、60℃干燥、壓片即得。對(duì)比例1本對(duì)比例提供一種氣體發(fā)生劑組合物，采用如下原料組分組成：燃料硝酸胍，56g；堿式硝酸銅，35g；高氯酸鉀，5g；成渣劑為氧化鋁和高嶺土的混合物，其中氧化鋁2g，高嶺土1g；粘合劑羧甲基纖維素鈉，1g。上述氣體發(fā)生劑組合物的制備方法，其包括如下步驟：按照上述重量分別取所述硝酸胍、堿式硝酸銅、高氯酸鉀、氧化鋁和高嶺土，混合均勻，加入粘合劑羧甲基纖維素鈉，經(jīng)造粒、60℃干燥、壓片即得。對(duì)比例2本對(duì)比例提供一種氣體發(fā)生劑組合物，采用如下原料組分組成：燃料硝酸胍，40g；氧化劑為堿式硝酸銅和高氯酸鉀以質(zhì)量比1:1組成的混合物，40g；冷卻劑為氫氧化鋁和碳酸鈣以質(zhì)量比1:1組成的混合物，15g；粘合劑羧甲基纖維素鈉，2g。上述氣體發(fā)生劑組合物的制備方法，其包括如下步驟：按照上述重量分別取所述硝酸胍、堿式硝酸銅、高氯酸鉀、氫氧化鋁、和碳酸鈣，混合均勻，加入粘合劑羧甲基纖維素鈉，經(jīng)造粒、60℃干燥、壓片即得。對(duì)比例3本對(duì)比例提供一種氣體發(fā)生劑組合物，采用如下原料組分組成：燃料硝酸胍，52g；堿式硝酸銅，38g；高氯酸鉀，4g；成渣劑為氧化鋁和高嶺土的混合物，其中氧化鋁3g，高嶺土2g；粘合劑羧甲基纖維素鈉，1g。上述氣體發(fā)生劑組合物的制備方法，其包括如下步驟：按照上述重量分別取硝酸胍、堿式硝酸銅、高氯酸鉀、氧化鋁和高嶺土，混合均勻，加入粘合劑羧甲基纖維素鈉，經(jīng)造粒、60℃干燥、壓片即得。測(cè)試?yán)龑?shí)施例1-6和對(duì)比例1-3制備得到的氣體發(fā)生劑組合物樣品依次進(jìn)行編號(hào)為A-F和G-I，之后將上述A-F樣品分別裝入氣體發(fā)生器，在60L壓力容器罐中點(diǎn)火展開(kāi)，采集如圖1所示的壓力-時(shí)間曲線，記錄達(dá)到最大壓強(qiáng)的時(shí)間Tpmax，點(diǎn)火延遲時(shí)間TTFG和最大壓強(qiáng)Pmax。壓力容器的評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示。表1-不同氣體發(fā)生劑組合物樣品的壓力容器評(píng)價(jià)結(jié)果項(xiàng)目ABCDEFGHI裝藥量/g383838383838383838TTFG/ms43.52433.3464Tpmax/ms60555054525883ms85ms80msPmax/Kpa182187195185192190178170185結(jié)果顯示：本發(fā)明所述的氣體發(fā)生劑組合物（樣品A-F），由于在燃料和氧化物中添加稀土金屬有機(jī)鹽和偶氮四唑非金屬組分，在相同的壓力容器罐中進(jìn)行點(diǎn)火展開(kāi)，其達(dá)到最大壓強(qiáng)的時(shí)間Tpmax明顯少于現(xiàn)有技術(shù)制備得到的樣品G、H、I，同時(shí)其點(diǎn)火延遲時(shí)間TTFG較短，最大壓強(qiáng)Pmax較高，表明其產(chǎn)氣量較大，從而說(shuō)明本發(fā)明所述氣體發(fā)生劑組合物能夠有效改善著火性、產(chǎn)氣劑組合物產(chǎn)氣效率高、產(chǎn)氣量大，燃速快。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。