一种利用废弃的碱式硝酸铜制备气体发生剂组合物的方法和应用

本发明涉及危险固废物利用，具体为一种利用废弃的碱式硝酸铜制备气体发生剂组合物的方法和应用。

背景技术：

1、气体发生剂是指在特殊的封闭体系中可燃烧反应后生成大量气体的一类物质，多为可燃剂、氧化剂和添加剂(包括粘结剂、催化剂、冷却剂和燃速调节剂等)组成的混合物，主要完成动力做功或充气缓冲等特种效应。其起源于黑火药，发展于双基推进剂，成熟于烟火型富氮类含能材料。

2、随着科学技术和经济社会的高速发展，汽车等交通工具的数量日益增长，依托于安全技术的成熟为基础，汽车的行驶速度也不断提升。其中汽车安全气囊的研究和发展的贡献不可忽视。汽车安全气囊的核心组件为气体发生器，而气体发生器的核心组件则为气体发生剂，即产气药。安全气囊的工作原理是当气体发生器接收到脉冲电信号后，点火系统内部的电点火管被激发起爆，电点火管内部的起爆药燃烧产生的热量将点火药点燃，点火药燃烧后将产气药点燃，产气药燃烧产生的大量气体将气袋充满，从而使得乘客的损伤降到最低。

3、随着人们对自身防撞系统安全系数要求的提高，作为汽车被动安全系统核心的气体发生剂也在不断发展进步。早期的安全气囊用气体发生剂使用叠氮化钠作为燃料，但由于叠氮化钠的高毒性及使用过程中不安定因素，此类发生剂已逐渐退出市场。

4、目前作为替代叠氮化钠的非叠氮类气体发生剂已被广泛应用。非叠氮化合物气体发生剂的研究方向主要集中在以唑类、嗪类、胍类、偶氮类等非叠氮化物作为产气药剂。其中，胍类产气药具有化学稳定性高、产气量大、原料易得等特点。目前很多气体发生剂主要采用碱式硝酸铜/硝酸胍体系，即以碱式硝酸铜和硝酸胍作为主要成分。

5、碱式硝酸铜(bcn)的有效含氧量为30％，可为可燃剂燃烧提供较多的氧，其优异的热稳定性，使得制备的气体发生剂的性能稳定，具有产气率高，生成焓低，吸湿性小及燃烧残渣易过滤等优点。并且还能改善点火和燃烧性能，所以它已被广泛用作氧化剂。

6、在工业化生产中，存在安全气囊产气药造粒失败与产品质量达不到出场标准，产生废弃碱式硝酸铜与硝酸胍混合物；同时，在碱式硝酸铜的生产和储藏时，存在原料质量问题和制备过程处理不当、品质不稳定的问题，从而不能长期、稳定地保持性能，以至于产生大量废弃的碱式硝酸铜。

7、因此将因工业制备上废弃的碱式硝酸铜作为气体发生剂组合物的成分之一，制备具有产气能力的气体发生剂，以此实现废物的回收利用。

技术实现思路

1、针对上述内容，本发明的目的是提供一种气体发生剂，通过向废弃的碱式硝酸铜中添加可燃剂以及添加剂，制备得到可以产气的气体发生剂。

2、本发明采用以下技术方案：一种利用废弃的碱式硝酸铜制备气体发生剂组合物的方法，其特征在于：包括以下步骤：

3、步骤一、将废弃的碱式硝酸铜与作可燃剂混合；

4、步骤二、向气体发生剂组分添加添加剂，制备得到可以产气的气体发生剂组合物；

5、其中：

6、所述可燃剂包括四唑盐或偶氮盐中的一种；

7、所述添加剂包括辅助氧化剂、粘结剂；

8、所述气体发生剂组合物氧平衡为-0.2～0.05；

9、所述气体发生剂组合物，按质量百分数计，各组分的含量为：

10、

11、进一步的，所述废弃的碱式硝酸铜的具体成分按照质量百分比为：

12、

13、进一步的，所述四唑盐包括5-氨基四氮唑。

14、进一步的，所述偶氮盐为偶氮二甲酰胺。

15、进一步的，所述辅助氧化剂包括高氯酸盐和硝酸盐中的一种或多种，所述高氯酸盐包括高氯酸铵、高氯酸钾，所述硝酸盐包括硝酸钾和硝酸铵。

16、进一步的，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、聚酯、聚丙烯酸酯或酚醛树脂中的一种。

17、进一步的，所述气体发生剂组合物的制备方法包括湿法制粒、干法制粒。

18、进一步的，所述干法制粒的具体制备方法包括如下步骤：

19、步骤一、将废弃碱式硝酸铜放入球磨机中研磨粉碎，选择100目(150um)的手工筛，重复筛选3～4次后得到第一物料备用；

20、步骤二、将可燃剂初步研磨后过100目筛3次，分三次逐渐加入第一物料中研磨得到第二物料；

21、步骤三、将辅助氧化剂和粘结剂初步研磨后过100目筛3次，分三次加入第二物料，用研钵研磨得到第三物料；

22、步骤四将第三物料放入60摄氏度真空干燥箱，真空干燥12h，得到第四物料；

23、步骤五、将步骤四中的所述第四物料放入自制模具用手动油压机制粒得到成型气体发生剂组合物。

24、本发明还提供了一种采用如前所述的利用废弃的碱式硝酸铜制备气体发生剂组合物的方法制得的气体发生剂组合物。

25、本发明还提供了提供了一种气体发生剂组合物的应用，该气体发生剂组合物应用于管道清理、介质爆破领域。

26、有益效果：与现有技术相比，本发明利用废弃的碱式硝酸铜作为原料，制备气体发生剂，将原本直接焚烧处理的固废物充分利用，减少了资源的浪费，节能环保，且制得的气体发生剂性能优良，可使用领域广泛，为废弃产气药的资源化利用提供的一种可靠的思路。

技术特征：

1.一种利用废弃的碱式硝酸铜制备气体发生剂组合物的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种利用废弃的碱式硝酸铜制备气体发生剂组合物的方法，其特征是：所述废弃的碱式硝酸铜的具体成分按照质量百分比为：

3.根据权利要求1所述的一种利用废弃的碱式硝酸铜制备气体发生剂组合物的方法，其特征是：所述四唑盐包括5-氨基四氮唑。

4.根据权利要求1所述的一种利用废弃的碱式硝酸铜制备气体发生剂组合物的方法，其特征是：所述偶氮盐为偶氮二甲酰胺。

5.根据权利要求1所述的一种利用废弃的碱式硝酸铜制备气体发生剂组合物的方法，其特征是：所述辅助氧化剂包括高氯酸盐和硝酸盐中的一种或多种，所述高氯酸盐包括高氯酸铵、高氯酸钾，所述硝酸盐包括硝酸钾和硝酸铵。

6.根据权利要求1所述的一种利用废弃的碱式硝酸铜制备气体发生剂组合物的方法，其特征是：所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、聚酯、聚丙烯酸酯或酚醛树脂中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种利用废弃的碱式硝酸铜制备气体发生剂组合物的方法，其特征是：所述气体发生剂组合物的制备方法包括湿法制粒、干法制粒。

8.根据权利要求1所述的一种利用废弃的碱式硝酸铜制备气体发生剂组合物的方法，其特征是：

9.一种气体发生剂组合物，其特征在于：如权利要求1-8任意一项所述的利用废弃的碱式硝酸铜制备方法制得。

10.根据权利要求9所述的一种气体发生剂组合物的应用，其特征在于：所述气体发生剂组合物应用于管道清理、介质爆破领域。

技术总结
本发明提供一种利用废弃的碱式硝酸铜制备气体发生剂组合物的方法，包括以下步骤：步骤一、将废弃的碱式硝酸铜与作可燃剂混合；步骤二、向气体发生剂组分添加添加剂，制备得到可以产气的气体发生剂组合物；其中：所述可燃剂包括四唑盐或偶氮盐中的一种；所述添加剂包括辅助氧化剂、粘结剂；所述气体发生剂组合物氧平衡为‑0.2～0.05。本发明利用废弃的碱式硝酸铜作为原料，制备气体发生剂，将原本直接焚烧处理的固废物充分利用，减少了资源的浪费，节能环保，且制得的气体发生剂性能优良，可使用领域广泛，为废弃产气药的资源化利用提供的一种可靠的思路。

技术研发人员：潘峰,汤恒玮,陆同
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13