专利名称：用作气体发生剂的金属配合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够燃烧以产生气体的、过渡金属或碱土金属的配合物。更确切地说，本发明涉及这样的配合物，它们能快速氧化以产生大量的气体，特别是水蒸气和氮气。
背景技术：
产生气体的化学组合物被用于各种不同的领域中。这种组合物的一种重要用途是在“气囊”中使用。气囊作为许多(若不是大多数的话)新汽车配备的装置，正在逐渐赢得大众的接受。实际上，许多新汽车配备多个气囊以保护驾驶者和乘客。
在汽车气囊方面，必须产生足量的气体，以便在几分之一秒内使该装置膨胀。在该时间内汽车在偶然事故中被碰撞，并且在该时间内气囊必须完全膨胀，否则驾驶者将与方向盘撞击。因此需要几乎瞬时产生气体。
这里必须满足许多附加的重要设计标准。汽车制造商和其它制造商已经制定了要求在具体的规程中必须满足的标准。制备满足这些重要设计标准的气体发生组合物是一项非常困难的任务。这些规程要求气体发生组合物以所需要的速度产生气体。同样这些规程对有毒或有害气体或固体的产生有严格的限制。所限制的气体的实例包括一氧化碳、二氧化碳、NOx、SOx和硫化氢。
必须在足量的、用于和合理的低温下产生气体，这样车里的乘客撞击膨胀的气囊时不会被烧伤。如果产生的气体过热，那么机动车里的乘客可能在撞击刚打开的气囊时被烧伤。相应地，气体的产生必须和气囊的结构配合，以将汽车中的乘客与过高的热量隔开。当以足量的、用于燃烧速度产生气体时，所有的这些均是需要的。
其它相关的但是是重要的设计标准是，气体发生组合物产生有限量的颗粒材料。该颗粒材料干扰辅助减振器体系的运转，产生易吸入的有害物，刺激皮肤和眼睛，或者构成在安全装置操作之后必须处理的有害固体废料。在不存在可接受的代替方案下，刺激颗粒的产生是目前使用的叠氮化钠材料所不希望的、但是必须忍受的一方面。
除产生有限量的(即使有也很少)颗粒外，希望至少大多数这样的颗粒易于过滤掉。例如，希望该组合物产生可过滤的熔渣。如果反应产物形成可过滤的材料，那么该产物可以被过滤掉，并且防止排到周围环境中。
有机和无机材料这二者已经被建议作为可能的气体发生剂。这样的气体发生组合物包括可以以足够高的速度反应、以便在几分之一秒中产生大量气体的氧化剂和燃料。
目前，叠氮化钠是最广泛使用的并且是普遍接受的气体发生材料。叠氮化钠通常满足工业规程和指南。尽管如此，叠氮化钠表现出许多持久问题。叠氮化钠作为原材料具有高的毒性，因为按照大鼠口服LD50测定的毒性水平在45毫克/千克的范围中。经常接触叠氮化钠的工人已经遇到各种不同的健康问题，例如严重的头痛、呼吸短促、痉挛和其它症状。
此外，不论使用何种辅助氧化剂，来自叠氮化钠气体发生剂的燃烧产物包括腐蚀性反应产物例如氧化钠，或氢氧化钠。二硫化钼或硫磺被作为叠氮化钠的氧化剂使用。然而，这些氧化剂的使用导致毒性产物，例如硫化氢和腐蚀性材料例如氧化钠和硫化钠。援救工人和汽车乘客已经对基于叠氮化钠的气体发生剂所产生的硫化氢和腐蚀性粉末这二者多有抱怨。
在毁坏的汽车中，对于未使用的气体膨胀辅助减振器体系，例如汽车气囊的废弃物来说，同样考虑日益严重的问题。保留在这样的辅助减振器体系中的叠氮化钠可以从毁坏的汽车中渗出，变成水污染物或毒性废物。实际上，有人已经特别地关注到，当叠氮化钠与电池用的酸产生的废弃物接触时，可以形成易爆炸的重金属叠氮化物或叠氮酸。
基于叠氮化钠的气体发生剂最普遍地用于气囊膨胀，但是，由于这样的组合物存在明显的缺陷，所以建议使用许多其它的气体发生剂组合物代替叠氮化钠。然而，大多数建议的叠氮化钠代替物不能完全满足上面制定的所有标准。
因此，对汽车辅助减振器体系中使用的气体发生组合物的选择有许多重要标准。例如，选择无毒性的原材料是重要的。同时，燃烧产物必须是无毒性的或者无害的。在这方面，工业标准限制了在操作辅助减振器体系操作中所产生的各种气体和颗粒的可接受含量。
因此，提供一种克服了现有技术中所发现的问题的能够产生大量气体的组合物将是一种显著的进步。提供一种基于基本上无毒性的原材料和产生基本上无毒性的反应产物的气体发生组合物也将是一种进步。在本领域中提供一种产生非常有限量的有毒或者刺激性颗粒残渣和有限量的不希望的气体产物的气体发生组合物又将是另一进步。同样，提供一种反应时形成易于过滤的固体渣的气体发生组合物也是一种进步。
本发明公开和要求了这样的组合物和它们的使用方法。
发明简述本发明涉及过渡金属的或碱土金属的配合物作为气体发生组合物的用途。这些配合物包括金属阳离子和含氢和氮的中性配位体。具有一个或多个氧化性阴离子，以用于平衡配合物的电荷。典型的可使用的氧化性阴离子的实例包括硝酸根、亚硝酸根、氯酸根、高氯酸根、过氧化物根和超氧化物根。在一些情况下，氧化性阴离子是部分金属阳离子配位化合物。这样配制该配合物，以便当该配合物燃烧时产生含氮气和水蒸气的气体混合物。也可以包括粘合剂以改善气体发生组合物的挤压强度和其它机械性能。基本上也可以配有助氧化剂以使粘合剂有效燃烧。重要地，所不希望的气体或颗粒的产生大大降低或者消除。
这里所使用的配合物的说明性实例包括金属亚硝酸盐胺合物、金属硝酸盐胺合物、金属高氯酸盐胺合物、金属亚硝酸盐肼、金属硝酸盐肼合物、金属高氯酸盐肼合物和它们的混合物。本发明范围中的配合物易于燃烧或者易于分解，以产生大量的气体。
在配合物中结合的金属是过渡金属、碱土金属、准金属，或镧系元素的配合物。目前优选的金属是钴。也形成具有本发明所希望性能的配合物的其它金属例如包括镁、锰、镍、钛、铜、铬、锌和锡。其它可使用的金属的实例包括铑、铱、钌、钯和铂。这些金属并不和上面提及的金属一样是优选的，主要是出于成本的考虑。
过渡金属阳离子或碱土金属阳离子对过渡金属配合物来说起模板剂或配位中心的作用。正如上面所提及的一样，配合物包括含氢和氮的中性配位体。这些中性配位体优选是氨或取代的氨配位体例如肼或取代的肼配位体。如果在中性配位体中存在碳，那么中性配位体实质上优选是脂族的而不是芳族的。更优选地，中性配位体基本上或全部基于氮和氢原子，并且，如果有的话，包括少量几个碳原子。含氢和氮的中性配位体描述在F.A.Cotton和G.Wilkinsons《高级无机化学，综合讲义》，第4版，Wiley-Interscience，1980，第118-132页，其在此引入以供参考。目前优选的中性配位体是NH3和N2H4。一个或多个氧化性阴离子也可以与金属阳离子配位。本发明范围中的金属配合物的实例包括Cu(NH3)4(NO3)2、(硝酸四胺合铜(II))、Co(NH3)3(NO2)3、(三硝基三胺合钴(III))、Co(NH3)6(ClO4)3、(高氯酸六胺合钴(III))、Co(NH3)6(NO3)3、(硝酸六胺合钴(III))、Zn(N2H4)3(NO3)2、(三肼硝酸锌)、Mg(N2H4)2(ClO4)2、(双肼高氯酸镁)和(NO2)3(NH2NH2)2(双肼亚硝酸铂)。
本发明的范围中包括除含有一种中性配位体外还含有一种共配位体的金属配合物。一些典型的共配位体包括水合体(H2O)、羟合体(OH)、碳酸根合体(CO3)、草酸根合体(C2O4)、氰合体(CN)、异氰酸根合体(NC)、氯合体(Cl)、氟合体(F)和类似的配位体。同样，本发明范围中的金属配合物，除包括氧化性阴离子外，还包括共抗衡离子，以帮助平衡配合物的电荷。许多典型的共抗衡离子包括氢氧根(OH-)、氯离子(Cl-)、氟根(F-)、氰根(CN-)、碳酸根(CO3-)、磷酸根(PO4-3)、草酸根(C2O4-2)、硼酸根(BO4-5)、铵离子(NH4+)等。
已发现含所描述的中性配位体和氧化性阴离子的金属配合物快速燃烧以产生大量的气体。可以提供施加热量或通过使用常规的点火装置来引发燃烧。
发明详述正如上面所描述的一样，本发明涉及含过渡金属的或碱土金属的配合物的气体发生组合物。这些组合物包括金属阳离子模板剂和含氢和氮的中性配位体。也包括一个或多个氧化性阴离子以平衡配合物的电荷。在一些情况下，氧化性阴离子是与金属阳离子配位化合物的一部分。典型的可使用的氧化性阴离子的实例包括硝酸根、亚硝酸根、氯酸根、高氯酸根、过氧化物根和超氧化物根。该配合物也可以包括粘合剂以改善气体发生组合物的挤压强度和其它机械性能。基本上也可以配有助氧化剂以使粘合剂有效燃烧。
除包括中性配位体外、还包括至少一个共配位体的金属配合物也包括在本发明的范围中。正如这里所使用的一样，术语共配位体包括众所周知的被无机化学师用来制备金属阳离子配位化合物的配位体。共配位体优选是多原子的离子或分子，但是一些单原子的离子例如卤离子也是可以使用的。在本发明的范围中，共配位体的实例包括水合体(H2O)、羟合体(OH)、过氧羟合体(O2H)、过氧体(O2)、碳酸根合体(CO3)、草酸根合体(C2O4)、羰基(CO)、亚硝酰基(NO)、氰合体(CN)、异氰酸根合体(NC)、异硫代氰酸根合体(NCS)、硫代氰酸根合体(SCN)、氯合体(Cl)、氟合体(F)、氨合体(NH2)、亚氨合体(NH)、硫酸根合体(SO4)、磷酸根合体(PO4)、乙二胺四乙酸和类似的配位体。参见F.Albert Cotton和Geoffrey Wilkinson，《高级无机化学》，第2版，John Wiley&Sons，第139-142页，1966和JamesE.Huheey，《无机化学》，第3版，Harper&Row，第A-97-A-107，1983，其在此引入以供参考。本领域普通技术人员将理解，本发明范围中合适的含中性配位体和其它上面未列出配位体的金属配合物是可以制备的。
在一些情况下，除氧化性阴离子外，配合物还可以包括共抗衡离子，以帮助平衡配合物的电荷。正如这里所使用的一样，术语共抗衡离子包括众所周知的被无机化学师作为抗衡离子使用的阴离子和阳离子。本发明范围中的共抗衡离子的实例包括氢氧根(OH-)、氯离子(Cl-)、氟离子(F-)、氰根(CN-)、碳酸根(CO3-)、磷酸根(PO4-3)、草酸根(C2O4-2)、硼酸根(BO4-5)、铵离子(NH4+)等。参见Whitten，K.W.和Gailey，K.D.，《普通化学》，Saunders学院出版社，第167页，1981和James E.Huheey，《无机化学》，第3版，Harper&Row，第A-97-A-103，1983，其在此引入以供参考。
气体发生剂成分是这样配制的，以便当该组合物燃烧时，就产生氮气和水蒸气。在一些情况下，如果粘合剂、助氧化剂、共配位体或氧化性阴离子含碳，那么还产生少量的二氧化碳或一氧化碳。应该仔细地控制气体发生组合物中碳的总量，以防止产生过量的CO气体。气体发生剂以足以使这种材料在汽车气囊和其它类似类型的装置中作为气体发生组合物而使用的速度燃烧。重要地，其它所不希望气体或颗粒的产生显著被降低或消除。
属于本发明范围的配合物包括金属硝酸盐胺合物、金属亚硝酸盐胺合物、金属高氯酸盐胺合物、金属亚硝酸盐肼合物、金属硝酸盐肼合物、金属高氯酸盐肼合物和它们的混合物。金属胺合物配合物被称作包括氨作为配位体的配位化合物。胺合物配合物也可以在配合物中具有一个或多个氧化性阴离子，例如亚硝酸根(NO2-)、硝酸根(NO3-)、氯酸根(ClO3-)、高氯酸根(ClO4-)、过氧化离子(O22-)和超氧化离子(O2-)或它们的混合物。本发明也涉及类似的、含相应氧化性阴离子的金属肼配合物。
有人提议，在含亚硝酸根和氨基团的配合物燃烧时，亚硝酸根和氨基团进行重氮化反应。该反应例如类似于亚硝酸钠和硫酸铵的反应，其是如下进行的
组合物例如亚硝酸钠和硫酸铵的组合几乎不能作为产生气体的物组合物例如亚硝酸钠和硫酸铵的组合几乎不能作为产生气体的物质使用。发现这些材料发生导致不稳定亚硝酸铵的复分解反应。此外，大多数简单的亚硝酸盐具有有限的稳定性。
相反，本发明中使用的金属配合物是稳定的材料，它们在某种情况下是能够进行上述类型的反应。本发明的配合物同样产生包括所希望数量的无毒性气体例如水蒸气和氮气的反应产物。此外，形成稳定的金属或金属氧化物残渣。因此，本发明的组合物避免了叠氮化钠气体发生组合物存在的几个局限性。
任何能够形成这里所希望的配合物的过渡金属、碱土金属、准金属或镧系金属均是在这些产生气体组合物中使用的可能选择物。然而，考虑到例如成本、反应性、热稳定性和毒性，限定了最优选的金属组。
现在优选的金属是钴。钴形成稳定的相对便宜的配合物。此外，钴配合物燃烧的反应产物相对来说是无毒的。其它优选的金属包括镁、锰、铜、锌和锡。次优选的但可使用的金属实例包括镍、钛、铬、铑、铱、钌和铂。
本发明范围中一些代表性的胺合物配合物的实例和产生气体的分解反应如下
在本发明范围内的肼配合物的几个示例、以及有关的发生气体的反应如下所示
虽本发明的配合物是相对稳定的，但燃烧反应的引发也是简单的。例如，如果配合物与热电阻丝接触，那么可观察到快速的产生气体的燃烧反应。类似地，可以借助于常规的点火装置引发该反应。一种类型的点火装置包括许多被点燃的B/KNO3颗粒和片，它们反过来可以点燃本发明的组合物。另一种点火装置包括大量的Mg/Sr(NO3)2/尼龙颗粒。
同样重要的是应注意到，上述定义的许多配合物进行“化学计量的分解反应”。也就是说，该配合物分解、而不是与其它材料反应，以产生大量的氮气和水以及金属或金属氧化物。然而，对于某种配合物来说，希望在配合物中加入燃料或氧化剂，以便确保完全和有效的反应。这样的燃料包括例如硼、镁、铝，硼或铝的氢化物，碳、硅、钛、锆和其它类似的常规燃料材料，例如常规的有机粘合剂。氧化性成分包括硝酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、过氧化物和其它类似的氧化材料。因此，虽然化学计量的分解反应由于其组分和反应的简单性是具有吸引力的，但是同样可以使用不可能进行化学计量分解反应的配合物。
正如上面提及的一样，硝酸盐和高氯酸盐的配合物同样属于本发明的范围。一些代表性的这样的硝酸盐配合物的实例包括Co(NH3)6(NO3)3、Cu(NH3)4(NO3)2、[Co(NH3)5(NO3)](NO3)2、[Co(NH3)5(NO2)](NO3)2、[Co(NH3)5(H2O)](NO3)2。本发明范围中一些有代表性的高氯酸盐配合物的实例包括[Co(NH3)6](ClO4)3、[Mg(NH3)5(NO2)]ClO4、[Mg(N2H4)2](ClO4)2。
本发明的金属亚硝酸盐或-硝酸盐胺合物配合物的制备已在文献中公开。特别地，参见Hagel等，《钴(III)的三胺.I.三硝基三胺合钴(III)的几何异构体》9《无机化学》1496(1970，6月)；G.Pass和H.Sutcliffe，《实用无机化学》第2版，Chapman&Hull，纽约.1974；Shibata等，《硝基胺合钴(III)-和氰基胺合钴(III)配合物的合成-使用三碳酸根合钴(III)酸钾作为原材料》，3《无机化学》1573(1964，11月)；Wieghardt等，《μ-羧酸根合二-μ-羟合双[三胺合钴(III)]配合物》，23《无机化学》23(1985)；Laing，《mer-and-fac-[Co(NH3)3(NO2)3]它们是否存在？》(“mer-and-fac-[Co(NH3)3(NO2)3]它们真的存在吗？”)62《化学教育杂志》707(1985)；Siebert，《三硝基三胺合钴(III)的异构体》441普通无机化学杂志47(1978)；所有的这些文献在此并入以供参考。过渡金属高氯酸盐胺合物配合物是通过类似的方法合成的。正如上面提及的一样，本发明的胺合物配合物通常是稳定的，并且在用于制备产生气体的组合物时是安全的。
金属高氯酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐肼配合物的制备同样已在现有技术中公开。特别地参见Patil等《金属肼硝酸盐、叠氮化物和高氯酸盐配合物的合成和特性》12《无机和金属有机化学中的合成和反应性》，383(1982)；Klyichnikov等，《一些钯的肼化合物的制备》13《俄国无机化学杂志》，416(1968)；Klyichnikov等，《铂和钯的单核肼配合物向双核配合物的转化》36 Ukr.Khim.Zh.，687(1970)。
所描述的配合物可以加工成能使用的颗粒或片，以用于气体发生装置。这样的装置包括汽车气囊辅助减振器体系。该气体发生组合物将包括许多所描述的配合物和优选地包括粘合剂和助氧化剂。该组合物在分解或燃烧时产生气体混合物，主要是氮气和水蒸气。气体发生装置也包括引发该组合物燃烧的装置，例如热电阻丝或点火器。在汽车气囊体系的情况下，该体系包括上面所描述的组合物；折叠的可膨胀的气囊和用于在气囊体系中点燃所述气体发生组合物的装置。汽车气囊体系在本领域中是众所周知的。
在气体发生组合物中使用的典型粘合剂包括在推进剂、焰火和炸药组合物中常规使用的粘合剂，包括但不限于乳糖、硼酸、硅酸盐如硅酸镁，聚碳酸亚丙基酯，聚乙二醇，天然形成的树胶如瓜耳树胶、金合欢树胶、改性的纤维素和淀粉(这种树胶的详细讨论参见C.L.Mantell，《水溶性树胶》，Reinhold出版公司，1947，其在此引入以供参考)，聚丙烯酸、硝基纤维素、聚丙烯酰胺、聚酰胺包括尼龙，以及其它常规的聚合粘合剂。该粘合剂改善了机械性能或者赋予增强的挤压强度。虽然本发明中也可以使用与水不溶混的粘合剂，但是目前优选使用水溶性粘合剂。粘合剂的浓度优选是气体发生组合物的0.5至12重量％，更优选是2至8重量％。
申请人已经发现，在气体发生组合物中加入碳例如碳黑或活性炭也许通过增强粘合剂并因此形成微复合材料来显著改善粘合剂的作用。业已发现在本发明范围的组合物中加入碳黑，其挤压强度可以提高50至150％。随着挤压强度的提高，挤压可重复性提高。碳浓度优选是气体发生组合物的0.1至6重量％，更优选是0.3至3重量％。
助氧化剂是常规的氧化剂例如碱金属、碱土金属、镧系元素或高氯酸铵、氯酸盐、过氧化物、亚硝酸盐和硝酸盐，例如包括Sr(NO3)2、NH4ClO4、KNO3和(NH4)2Ce(NO3)6。
助氧化物可以是含金属的氧化剂例如金属氧化物、金属氢氧化物、金属过氧化物、金属氧化物水合物、金属氧化物氢氧化物、金属水合氧化物和它们的混合物，还包括那些在1995年8月8日申请的题目为《作为气体发生剂使用的铝热剂组合物》(“ThermiteCompositions for Use as Gas Generants”)的US专利号5,439,537中描述的，该文献在此引入以供参考。金属氧化物的实例包括下列金属的氧化物铜、钴、锰、钨、铋、钼和铁，例如CuO、Co2O3、Co3O4、CoFe2O4、Fe2O3、MoO3、Bi2MoO6和Bi2O3。金属氢氧化物的实例包括Fe(OH)3、Co(OH)3、Co(OH)2、Ni(OH)2、Cu(OH)2和Zn(OH)2。金属氧化物水合物和金属水合氧化物的实例包括Fe2O3·xH2O、SnO2·xH2O、MoO3·H2O。金属氧化物氢氧化物的实例包括CoO(OH)2、FeO(OH)2、MnO(OH)2、MnO(OH)3。
助氧化剂可以是碱性金属碳酸盐例如金属碳酸盐氢氧化物、金属碳酸盐氧化物、金属碳酸盐氢氧化物氧化物、水合物和它们的混合物以及碱性金属硝酸盐例如金属硝酸盐氢氧化物、金属硝酸盐氧化物、水合物和它们的混合物，还包括那些在发明名称为《作为气体发生剂使用的铝热剂组合物》的US专利号5,429,691中描述的，该文献在此引入以供参考。
下面的表1列出典型的、在本发明的组合物中能够起助氧化剂作用的碱性金属碳酸盐的实例表1碱性金属碳酸盐Cu(CO3)3-x·Cu(OH)2x，e.g.，CuCO3·Cu(OH)2(孔雀石)Co(CO3)1-x(OH)2x，e.g.，2Co(CO3)·3Co(OH)2·H2OCoxFey(CO3)2(OH)2，e.g.，Co0.69Fe0.34(CO3)0.2(OH)2Na3[Co(CO3)3]·3H2OZn(CO3)1-x(OH)2x，e.g.，Zn2(CO3)(OH)2BiAMgB(CO3)C(OH)D，e.g.，Bi2Mg(CO3)2(OH)4Fe(CO3)1-x(OH)3x，e.g.，Fe(CO3)0.12(OH)2.76Cu2-xZnx(CO3)1-y(OH)2y，e.g.，Cu1.54Zn0.46(CO3)(OH)2CoyCu2-y(CO3)1-x(OH)2x，e.g.，Co0.49Cu0.51(CO3)0.43(OH)1.1TiABiB(CO3)x(OH)y(O)z(H2O)c，e.g，Ti3Bi4(CO3)2(OH)2O9(H2O)2(BiO)2CO3
下面的表2列出典型的、在本发明的组合物中能够起助氧化剂作用的碱性金属硝酸盐的实例表2碱性金属硝酸盐Cu2(OH)3NO3(铜硝石)Co2(OH)3NO3CuxCo2-x(OH)3NO3，e.g.，CuCo(OH)3NO3Zn2(OH)3NO3Mn(OH)2NO3Fe(NO3)n(OH)3-n，e.g.，Fe4(OH)11NO3·2H2OMo(NO3)2O2BiONO3·H2OCe(OH)(NO3)3·3H2O在某些情况下，同样希望使用这些氧化剂的混合物以提高暴发性能或使组合物燃烧形成的残渣的可过滤性增至最大。
本发明的组合物也可以包括通常在气体发生组合物、推进剂和炸药中使用的添加剂，例如燃烧速度改性剂、成渣剂、脱模剂，以及有效除去NOx的添加剂。典型的燃烧速度改性剂包括Fe2O3、K2B12H12、Bi2MoO6和石墨碳粉或纤维。许多成渣剂是已知的，其包括例如粘土、滑石、氧化硅、碱土金属氧化物、氢氧化物、草酸盐，其中碳酸镁和氢氧化镁是最具代表性的。同样已知许多用于降低或消除来自气体发生组合物的燃烧产物中氮的氧化物的添加剂和外加剂，其包括碱金属盐和四唑-、氨基四唑-、三唑-和相应氮杂环化合物的配合物，其中氨基四唑钾、碳酸钠和碳酸钾是优选的。该组合物还包括使该组合物和模具脱离的材料，例如石墨、硫化钼、硬脂酸钙或亚硝酸硼。
在此，可以使用的典型的点火助剂/燃烧速度改性剂包括金属氧化物、硝酸盐和其它化合物，例如Fe2O3、K2B12H12、BiO(NO3)、Co2O3、CoFe2O4、CuMoO4、Bi2MoO6、MnO2、Mg(NO3)2·xH2O、Fe(NO3)3·xH2O、Co(NO3)3·xH2O和NH4NO3。冷却剂包括氢氧化镁、草酸铜、硼酸、氢氧化铝和硅钨酸。冷却剂例如氢氧化铝和硅钨酸也可以作为残渣强化剂。
应该明白，很多上述添加剂在气体发生组合物中可以表现出多种作用，例如作为助氧化剂或作为燃料，这取决于化合物本身。一些化合物可以作为助氧化剂、燃烧速度改性剂、冷却剂和/或造渣剂。
对本发明的典型的硝酸六胺合钴(III)气体发生组合物和商业上可获得的叠氮化钠气体发生组合物的几个重要性能进行对比。这些性能对比显示了常规叠氮化钠气体发生组合物和本发明的气体发生组合物有显著的区别。这些性能总结如下
术语“发生剂的气体部分”是指每重量份的气体发生剂产生的气体的重量份。更优选地，典型的硝酸六胺合钴(III)气体发生组合物的火焰温度是1850至1900°K，发生剂的气体部分是0.70至0.75，发生剂中的碳总量是1.5至3.0％，在1000磅/吋2时的燃烧速度是0.2至0.35ips，发生剂的表面积是2.5cm2/g至3.5cm2/g。
本发明气体发生组合物非常适合于与常规的混合气囊充气机技术一起使用。混合充气机是以通过燃烧少量的推进剂来加热储存的惰性气体(氩或氦)至所希望的温度为基础的。混合充气机不需要与烟火充气机一起使用的、以冷却燃烧气体的冷却过滤器，因为混合充气机能够提供低温气体。通过调节惰性气体和推进剂的重量比，可以选择性地改变气体的排出温度。气体和推进剂的重量比越高，气体排出温度越低。
混合气体产生体系包括，具有可破裂的开口的压力容器，预定量的惰性气体储存在该压力容器中；用于产生热燃烧气体和具有使可破裂开口装置破裂的气体发生装置；以及点燃产生气体组合物的装置。该容器具有当气体发生装置被点燃时通过活塞可以打开的可破裂开口。气体发生装置的结构和布置与压力容器有关，以使得热的燃烧气体可以与惰性气体混合并加热该惰性气体。合适的惰性气体，除了其它的以外，包括氩、氦和它们的混合物。混合和加热的气体通过开口从压力容器中排出，最终从混合充气机中排出，并使可膨胀的囊或气球例如汽车气囊打开。
本发明优选的上述方案产生温度高于约1800°K的燃烧产物，其热量传递给较冷的惰性气体，从而进一步提高混合气体发生体系的效率。
用于辅助安全减振器目的的混合气体产生装置描述在Frantom，《混合气囊充气机技术》，关于汽车乘客的高级安全系统，气囊国际大会，(Weinbrenner-Saal，德国，1992，11，2-3)。
本发明另一优选的实施方案是在气体发生剂组合物中加入至少一种冷燃烧的有机氮化合物例如硝酸胍。冷燃烧的有机氮化合物是一种具有相对低生成热量的化合物。一般，冷燃烧的化合物的生成热可以低于约-400卡/克，优选低于约-600卡/克。例如硝酸胍的生成热约为-747卡/克。
在该优选的实施方案中，冷燃烧的有机氮化合物不是该组合物的初始燃料，而是二级燃料。上面已经描述的燃料例如硝酸六胺合钴可以作为初始燃料使用。
此外，物质例如硝酸胍因为例如硝酸根的存在也可能具有一些氧化能力。然而，冷燃烧的有机氮化合物不是主要的氧化剂。然而它可以作为二级氧化剂或助氧化剂与上面列举的其它的氧化或助氧化物质如碱性硝酸铜一起使用。
除硝酸胍外，在该优选实施方案中附加的、冷燃烧的有机氮化合物包括胍盐例如碳酸盐和胍的衍生物例如硝酸氨基胍、硝酸二氨基胍、硝酸三氨基胍、硝基胍、脲、甘氨酸、甘氨酸-硝酸铵配合物和二硝酸乙二胺。然而，硝酸胍是优选的。冷燃烧的有机氮化合物的混合物也可以使用。
原则上，在该优选实施方案中，在该组合物中冷燃烧的有机氮化合物的加入量一般大于0重量％，低于约40重量％，优选是约5重量％至约30重量％，更优选约10重量％至约25重量％。本发明实施方案不受理论的限制。然而，实际加入量由本领域专业人员根据对特定气囊使用目的来说最重要的性能特性来决定。
在该优选的实施方案中，冷燃烧的有机氮化合物导致高的气体产量，同时改善了燃烧产生的残渣的可过滤性。此外，当使用相对便宜的冷燃烧的有机氮化合物例如硝酸胍代替相对昂贵的成分例如硝酸六胺合钴时，降低了组合物的总成本。实际上也可以减少NOx的量。
在优选的实施方案中，优选的气体发生剂组合物包括冷燃烧的有机氮化合物，此外还包括1)至少一种与冷燃烧的有机氮化合物不同的初始燃料例如金属配合物，如硝酸六胺合钴，Co(NH3)6(NO3)3，2)与冷燃烧的有机氮化合物不同的助氧化剂例如碱式硝酸铜，Cu2(OH)3NO3，和3)一种粘合剂，优选水溶性粘合剂例如瓜耳树胶。
一般，在该优选的实施方案中，可以使用上面已经描述的燃料、助氧化剂和粘合剂。然而，用于该优选实施方案中的优选的燃料例子包括胺合钴配合物，并且六胺合钴是特别优选的。助氧化剂的优选实例包括碱式金属碳酸盐，碱式金属硝酸盐、金属氧化物、金属硝酸盐和金属氢氧化物，碱式硝酸铜是特别优选的。优选的粘合剂的实例包括水溶性或基本上水溶性的聚合物，如树胶。瓜耳树胶是特别优选的。
在优选的实施方案中，成分例如燃料、助氧化剂和粘合剂的用量对本领域专业人员来说根据本公开文本可以容易地确定。然而，实际上初始燃料的含量(不考虑冷燃烧的有机氮化合物)一般是约30至约90重量％，优选约40至75重量％。助氧化剂的总量(包括冷燃烧的有机氮化合物的含量)一般是约10至约60重量％，优选约15至约50重量％。粘合剂的含量一般是约0.5至约12重量％，优选约2至约10重量％，更优选约3至约6重量％。虽然理论上一般使用在化学计量上配平的组合物，但是实际上，该组合物通常是至少燃料稍富的组合物，虽然氧气稍富的组合物原则上也是可能的。一般，根据例如废气和残渣的特性调节各成分的含量，以获得最均衡的性能。
优选地，该组合物还包括少量的碳例如碳黑作为暴发添加剂或燃烧速度改性剂，然而这样任选的。一般碳黑的含量低于约2重量％，优选低于约1重量％。
冷燃烧的有机氮化合物可被用来代替部分燃料成分。在这种情况下，可以增加助氧化剂的含量以维持所希望的化学计量关系。因为例如碱式硝酸铜和硝酸胍的成本明显低于硝酸六胺合钴，所以节约了成本。然而，令人惊奇地，虽然进行了这种代替，但是仍然保持了发生剂的所有性能。因为随着碱式硝酸铜相对比例的提高，混合物的密度提高，所以从体积的角度考虑保持了所有的性能。
一般，当在该组合物中加入硝酸胍时，认为几乎不发生任何化学反应，但是本发明不受这种化学反应理论的限制。该组合物可以通过混合单个的组分来制备，或者通过制备分开的组合物并混合它们来制备。一般优选混合单个的组分。混合可以通过本领域中已知的常规方法和常规设备来完成，随后使该组合物成型或者制成片剂。
实施例在下面非限制性实施例中进一步描述本发明。组合物均以重量％表示，除非另有说明。
实施例1将根据Hagel等人在《钴(III)的三胺.I.三硝基三氨合钴(III)的几何异构体》9《无机化学》1496(1970，6月)中的教导制备的定量(132.4克)的Co(NH3)3(NO3)3与7克38重量％的焰火级乙酸乙烯酯/乙烯醇聚合物树脂(通常称为VAAR)溶解在乙酸甲酯中的溶液一起在35毫升的甲醇中均浆。允许蒸发掉部分溶剂。迫使浆体状的混合物通过20目筛，然后干燥至粘稠的稠度，再一次迫使它们过筛。然后在环境温度下、在真空中干燥所获得的颗粒12小时。通过挤压，将干燥的材料制成直径为半吋的片剂。在600至3,300磅/吋2(表)的几个不同压力下燃烧片剂。在1,000磅/吋2(表)下发生剂的燃烧速度是0.237吋/秒，在整个试验压力的范围内压力指数为0.85。
实施例2采用100克Co(NH3)3(NO2)3和34克12重量％的尼龙于甲醇中的溶液重复实施例1中的步骤。通过10和16目筛进行造粒，随后空气干燥。在1,000磅/吋2(表)下该组合物的燃烧速度是0.290吋/秒，而压力指数是0.74。
实施例3以类似于实施例1中的方式，将400克Co(NH3)3(NO2)3和219克12重量％的硝基纤维素与丙酮中的溶液一起搅拌。硝基纤维素包括12.6％的氮。允许溶剂部分蒸发。迫使所获得的浆体通过8目筛，随后通过24目筛。使所获得的颗粒在空气中干燥过夜，并与足量的、用于硬脂酸钙脱模剂混合，以便在最终产品中包括0.3重量％的脱模剂。将部分所获得的材料压制成直径为1/2吋的片剂，在1,000磅/吋2(表)下其燃烧速度是0.275吋/秒，而压力指数是0.79。将剩余的材料压制成直径为1/8吋×0.07吋厚度的圆形片。测定该片的密度是1.88g/毫升。该组合物的理论火焰温度是2,358°K，计算的气体质量分量是0.72。
实施例4该实施例公开了一种用于模拟驾驶员侧的气体发生器的可重复使用的不锈钢试验用装置。该试验用装置或模拟器由点火器室和燃烧室组成。点火器室位于中心，并且具有代号为24、直径为0.10吋的通向燃烧室的排出口。点火器室配有点火管。在加入-24/+60目点火器颗粒之前，在点火器室墙壁衬以0.001吋厚的铝箔。燃烧室的外壁包括具有9个出口的环形物。出口的直径可以通过变换该环形物来改变。从燃烧室外环形物的内径开始，燃烧室配有0.004吋铝填隙片、一圈30目不锈钢筛、四圈14目不锈钢筛、一个挡环和气体发生剂。使用18目不锈钢筛的“环形体”使发生剂不受触动地保存在燃烧室中。围绕着燃烧室外壁的外径安装附加的挡环。燃烧室配有压力孔。将模拟器与60升的容器或者汽车气囊相连接。该容器具有压力孔、温度孔、进气孔和排空孔。汽车气囊的最大容积是55升，并具有2个直径为1/2吋的进气孔。涉及气囊的模拟器试验应该这样设计，即能够测定气囊的压力。在膨胀过程中，通过远红外辐射测量法、热反射测量法和热电偶来监测气囊的外表面温度。
实施例5在实施例4中所描述的、其出口通向60升收集容器的充气机试验装置中燃烧37.5克实施例3中制备的、直径为1/8吋的片剂，该装置附加地包括含2圈30目筛和2圈18目筛的第二筛选室。燃烧所导致的燃烧室压力是2,000磅/吋2(绝)，且60升收集箱中的压力是39磅/吋2(绝)。通过分析收集在60升容器中的气体表明，氧化氮(NOx)的浓度是500ppm，一氧化碳的浓度是1.825ppm。通过使用甲醇冲洗该容器并蒸发冲洗液测定的排出的总颗粒量是1,000毫克。
实施例6重复实施例4中的试验，但是使用55升的透气式气囊代替60升的容器作为通常在驾驶员侧采用的汽车充气机减振器体系。在气囊完全膨胀时，燃烧室的压力是1,900磅/吋2(绝)。在点燃之后，在约60毫秒时，气囊的内部压力达2磅/吋2(表)的峰值。气囊的表面温度保持在83℃以下，尽管气囊的膨胀性能是常规体系所具有的，但这对常规的叠氮化物基的充气机来说是一种改进。
实施例7制备四胺合铜的硝酸盐将116.3克的硝酸半五水合铜(II)溶解在230毫升的浓氢氧化铵和50毫升水中。在所获得的热混合物冷却至40℃之后，在搅拌下加入2升乙醇，沉淀出硝酸四胺合物产物。通过过滤收集深紫兰色固体，用乙醇洗涤，并在空气中干燥。通过元素分析，确定该产物是Cu(NH3)4(NO3)2。由压制的直径为1/2吋的片剂测定的该材料在1,000磅/吋2(表)下的燃烧速度是0.18吋/秒。
实施例8将实施例7中制备的硝酸四胺合铜与各种不同的辅助氧化剂一起进行配制，并试验燃烧速度。在所有的情况下，用约10毫升的甲醇将10克的材料配制成浆体，干燥，并压制成直径为1/2吋的片剂。在1,000磅/吋2(表)下测定燃烧速度，结果列于下表中。
实施例9在根据G.Pass和H.Sutcliffe，《实用无机化学》第2版，Chapman & Hull，纽约.1974中的教导制备氯化六胺合钴(III)的方法中，通过使用硝酸铵代替氯化铵来制备一定量的硝酸六胺合钴(III)。通过元素分析，测定该材料是[Co(NH3)6](NO2)3。将该材料的试样压制成直径为1/2吋的片剂，在2,000磅/吋2(表)下测定的燃烧速度是0.26吋/秒。
实施例10使用实施例9制备的材料制备3组气体发生剂，其中该气体发生剂包括硝酸六胺合钴(III)作为燃料和硝酸铈铵作为助氧化剂。这些气体发生剂组的不同点在于制备方式和有或无添加剂。由直径为1/2吋的片剂测定燃烧速度。所获得的结果总结如下
实施例11使用实施例9制备的材料、并利用各种不同的辅助氧化剂制备几个10克的发生剂组合物的混合物。在所有的情况下，在约10毫升的甲醇中加入适量的硝酸六胺合钴(III)和助氧化剂，让其干燥并压制成直径为1/2吋的片剂。在1,000磅/吋2(表)下试验该片剂的燃烧速度，结果列于下表中。
实施例12以20克的批量混合硝酸六胺合钴(III)(“HACN”)和各种不同的辅助氧化剂。在200°F下干燥该组合物72小时，并在1000至4000磅/吋2的不同压力下压制成直径为1/2吋的片剂。结果列于下表中。
实施例13设计实验室规模的、用于制备小的平行六面体(“pps.”)气体发生剂的加工方法。用于成型和切割pps.所需的设备包括切割台、滚筒和切割装置。切割台由9吋×18吋的金属片和沿着长边粘贴的0.5吋的宽纸垫圈。该垫圈的累积高度是0.043吋。该滚筒由长1呎、直径为2吋的圆柱形特氟隆组成。切割装置由传动轴、切割刀片和垫圈组成。传动轴是1/4吋的螺杆，其上布置有17个一连串的直径为3/4吋和厚度为0.005吋的不锈钢垫片作为切割刀片。在每个切割刀片之间，布置4个直径为2/3吋和厚度为0.020吋的黄铜定位垫片，并且借助于一系列的螺母固定这一连串的垫片。环形切割刀片之间的重复距离是0.085吋。
干混含水溶性粘合剂的气体发生剂组合物，然后在Spex混合机/磨机上使50至70克的批料与足量的、用于水混合5分钟，这样当混合时该材料具有生面团状捏合体的稠度。
将velostat塑料板粘贴在切割台上，将与水混合的、发生剂的捏合体球用手在塑料上压平。将聚乙烯塑料板放置在发生剂混合物上。与切割台上的垫圈平行地放置滚筒，并且将捏合体压平至厚度约是5吋。然后将滚筒旋转90°，放置在垫圈的顶部，并将捏合体压平至切割台垫圈可允许的最大量。仔细地将聚乙烯塑料从发生剂上剥离，并且使用切割装置切割捏合体的长度和宽度。
将在其上滚动和切割发生剂的velostat塑料板从切割台上卸下，并且纵向地放置在于135°F的对流式加热炉中的、直径为4吋的圆柱体的上方。在约10分钟之后，从加热炉中取出该塑料板，并放置在直径为1/2吋的拉杆上方，以便塑料板的二端相对于拉杆形成锐角。在拉杆的上方前后移动该塑料，以便在平行六面体(“pps.”)之间打开切口。将该塑料纵向地放置在于135°F的对流式加热炉中的直径为4吋的圆柱体的上方，并干燥5分钟。同上，在直径为1/2吋的拉杆上方、在pps.，之间打开切口。这时，非常易于将pps.和塑料分开。进一步通过在品脱杯中或者在12目筛的筛网上缓和地摩擦pps.，从而使它们相互分开。该方法将pps.分为单体和一些成双的单体。通过使用剃刀将成双的单体分割成单体。然后将pps.放置在165-225°F的对流式加热炉中至完全干燥。这样形成的pps.的挤压强度(边部)一般等于或高于旋转压制方法形成的、其弯曲部分凸半径为1/4吋和最大高度为0.070吋、直径为1/8的片剂的挤压强度。因为后者是三倍大，所以这点是值得注意的。
实施例14使用粉末状的硝酸六胺合钴(III)([(NH3)6Co](NO3)3)(78.07％，39.04克)、硝酸铵颗粒(19.93％，9.96克)和研磨的、MW为15,000,000的聚丙烯酰胺(2.00％，1.00克)制备气体发生组合物。在Spex混合机/磨机中干混合这些组分1分钟。在于Spex混合机/磨机中又混合了5分钟的混合物中加入去离子水(该配方干重的12％，6克)。获得具有生面团状捏合体稠度和如实施例13一样能加工成平行六面体(pps.)的材料。混合另外三批发生剂并进行类似的加工。将来自四批料的pps.混合。pps.的尺寸是0.052吋×0.072吋×0.084吋。每个尺寸的标准偏差是0.010吋的数量级。pps.的平均重量是6.62毫克。体积密度、按照外观尺寸测定的密度，和通过溶剂置换测定的密度分别是0.86g/毫升、1.28g/毫升和1.59g/毫升。所测定的挤压强度(最窄的边部)是1.7千克，其标准偏差是0.7千克。将一些pps.压制成直径为1/2吋的片剂，其重量约3克。在1000磅/吋2下测定的这些片剂的燃烧速度是0.13ips，压力指数是0.78。
实施例15根据实施例4制造模拟器。将2克化学计量的Mg/Sr(NO3)2/尼龙点火器颗粒的混合物放入点火器室中。出燃烧室外壁的出口的直径是3/16吋。将30克实施例14中描述平行六面体的发生剂固定在燃烧室中。将模拟器与实施例4中描述的60升的容器连接。在点火之后，在17毫秒内燃烧室达到2300磅/吋2(绝)的最大压力，60升容器中的最大压力是34磅/吋2(绝)，最大容器温度是640°K。NOx、CO和NH3的水平分别是20、380和170ppm，从该容器中收集到1600毫克的颗粒。
实施例16使用与实施例15完全相同的点火器和发生剂类型和填充重量制造模拟器。此外，燃烧室外壁的出口直径是相同的。将模拟器与实施例4中描述的汽车安全气囊连接。在点火之后，在15毫秒内燃烧室达到2000磅/吋2(绝)的最大压力，膨胀气囊的最大压力是0.9磅/吋2(绝)。在点火之后18毫秒达到该压力。最大气囊表面温度是67℃。
实施例17使用硝酸六胺合钴(III)粉末(76.29％，76.29克)，硝酸铵颗粒(15.71％，15.71克，Dynamit Nobel，颗粒尺寸＜350微米)、高温冶金制备的氧化铜粉末(5.00％，5.00克)和瓜耳树胶(3.00％，3.00克)制备气体发生组合物。在Spex混合机/磨机中干混合该组分1分钟。在于Spex混合机/磨机中附加地混合了5分钟的50克混合物中加入去离子水(该配方干重的18％，9克)。获得具有生面团状捏合体稠度和如实施例13一样能加工成平行六面体(pps.)的材料。对另外50克干混合的发生剂重复相同的步骤，并将这二批pps.混合在一起。混合的pps.的平均尺寸是0.070吋×0.081吋×0.088吋。每个尺寸的标准偏差是0.010吋的数量级。pps.的平均重量是9.60毫克。体积密度、按照外观尺寸测定的密度和通过溶剂置换测定的密度分别是0.96g/毫升、1.17g/毫升和1.73g/毫升。所测定的挤压强度(最窄的边部)是5.0千克，其标准偏差是2.5千克。将一些pps.压制成直径为1/2吋的片剂，其重量约3克。在1000磅/吋2下测定的这些片剂的燃烧速度是0.20ips，压力指数是0.78。
实施例18根据实施例4制造模拟器。将1克化学计量的Mg/Sr(NO3)2/尼龙混合物和2克略微过氧化的B/KNO3点火器颗粒混合，并放入点火器室中。出燃烧室外壁的出口直径是0.166吋。将30克实施例17中描述的平行六面体的发生剂固定在燃烧室中。将模拟器与实施例4中描述的60升的容器连接。在点火之后，在8毫秒内燃烧室达到2540磅/吋2(绝)的最大压力，60升容器中的最大压力是36磅/吋2(绝)，最大容器温度是600°K。NOx、CO和NH3的水平分别是50、480和800ppm，从该容器中收集到240毫克的颗粒。
实施例19使用与实施例18完全相同的点火器和发生剂类型和填充重量制造模拟器。此外，燃烧室外壁的出口直径是相同的。将模拟器与实施例4中描述的汽车安全气囊连接。在点火之后，在9毫秒内燃烧室达到2700磅/吋2(绝)的最大压力，膨胀气囊的最大压力是2.3磅/吋2(表)。在点火之后30毫秒达到该压力。最大气囊表面温度是73℃。
实施例20使用硝酸六胺合钴(III)粉末(69.50％，347.5克)，三羟基硝酸铜(II)[Cu2(OH)3NO3]粉末(21.5％，107.5克)，10微米的RDX(5.00％，25克)、26微米的硝酸钾粉末(1.00％，5克)和瓜耳树胶(3.00％，3.00克)制备气体发生组合物。借助一种60目筛干混这些组分。在于Spex混合机/磨机中附加地混合了5分钟的65g混合物中加入去离子水(该配方干重的23％，15克)。获得具有生面团状捏合体稠度和如实施例13一样能加工成平行六面体(pps.)的材料。对另外二批65克干混合的发生剂重复相同的步骤，并将这三批pps.混合在一起。pps.的平均尺寸是0.057吋×0.078吋×0.084吋。每个尺寸的标准偏差是0.010吋的数量级。pps.的平均重量是7.22毫克。体积密度、按照外观尺寸测定的密度和通过溶剂置换测定的密度分别是0.96g/毫升、1.23g/毫升和1.74g/毫升。所测定的挤压强度(最窄的边部)是3.6千克，其标准偏差是0.9千克。将一些pps.压制成直径为1/2吋的片剂，其重量约3克。在1000磅/吋2下测定的这些片剂的燃烧速度是0.27ips，压力指数是0.51。
实施例21根据实施例4制造模拟器。将1.5克化学计量的Mg/Sr(NO3)2/尼龙的混合物和1.5克略微过氧化的B/KNO3点火器颗粒混合，并放入点火器室中。出燃烧室外壁的出口直径是0.177吋。将30克实施例20中描述的平行六面体的发生剂固定在燃烧室中。将模拟器与实施例4中描述的60升的容器连接。在点火之后，在14毫秒内燃烧室达到3050磅/吋2(绝)的最大压力。NOx、CO和NH3的水平分别是25、800和90ppm，从该容器中收集到890毫克的颗粒。
实施例22使用硝酸六胺合钴(III)粉末(78.00％，457.9克)，三羟基硝酸铜(II)粉末(19.00％，111.5克)和瓜耳树胶(3.00％，17.61克)制备气体发生组合物。将这些成分干混合，并在Baker-Perkins品脱混合机中与水(该配方干重的32.5％，191克)混合30分钟。在一部分所得到的湿饼(220克)中额外地加入9.2克三羟基硝酸铜(II)和0.30克瓜耳树胶以及0.80克碳黑(Monarch 1100)。在Baker-Perkins品脱混合机中将该新的配方混合30分钟。将该湿饼放置在桶直径为2吋和注口直径为3/32吋(0.09038吋)的冲压挤压机中。将挤压出的材料切割成约1英尺的长度，并在环境下干燥过夜，放置在密闭的储有水的容器中，以湿润和因此软化该材料，切割成约0.1吋的长度并在165°F下干燥。所获得的挤压圆柱体的尺寸是平均长度是0.113吋，平均直径是0.091吋。体积密度、按照外观尺寸测定的密度和通过溶剂置换测定的密度分别是0.86g/毫升、1.30g/毫升和1.61g/毫升。在周围和轴位置所测定的挤压强度分别是2.1千克和4.1千克。将一些挤压的圆柱体压制成直径为1/2吋的片剂，其重量约3克。在1000磅/吋2下测定的这些片剂的燃烧速度是0.22ips，压力指数是0.29。
实施例23根据实施例4制造3个模拟器。将1.5克化学计量的Mg/Sr(NO3)2/尼龙的混合物和1.5克略微过氧化的B/KNO3点火器颗粒混合，并放入点火器室中。出燃烧室外壁的出口直径分别是0.177吋、0.166吋和0.152吋。将30克实施例22中描述的挤压圆柱体的发生剂固定在每个燃烧室中。将模拟器顺序地与实施例4中描述的60升的容器连接。在点火之后，燃烧室的最大压力分别是1585、1665和1900磅/吋2(绝)。最大容器压力分别是32、34和35磅/吋2(绝)。NOx的水平分别是85、180和185ppm，而CO的水平分别是540、600和600ppm。NH3的含量低于2ppm。颗粒含量是420、350和360毫克。
实施例24发现在气体发生剂配方中加入少量的碳可以改善实施例13或实施例22中制备的平行六面体或挤压圆柱体的挤压强度。在本发明典型的气体发生剂组合物中，加入碳对挤压强度的改善结果总结在下表中。所有的百分比均是重量百分比。表3加入碳后挤压强度的提高
HACN＝硝酸六胺合钴(III)，[(NH3)6Co](NO3)3(Thiokol)CTN＝三羟基硝酸铜(II)，[Cu2(OH)3NO3](Thiokol)瓜尔胶＝瓜耳树胶(Aldrich)碳＝“Monarch 1100”碳黑(Cabot)EP＝挤压的片剂(参见实施例22)pps.＝平行六面体(参见实施例13)强度＝pps.和挤压片剂的挤压强度，千克。
实施例25将硝酸六胺合钴(III)压制成4克直径为1/2吋的片剂。称量一半片剂，并在95℃的加热炉中放置700小时。在老化之后，再次称量片剂。未发现重量损失。在1000磅/吋2和0.60的压力指数下，保持在环境温度下的片剂的燃烧速度是0.16ips。在1000磅/吋2下，在95℃下保持700小时的片剂的燃烧速度是0.15ips，压力指数是0.68。
实施例26使用硝酸六胺合钴(III)粉末(76.00％，273.6克)，三羟基硝酸铜(II)粉末(16.00％，57.6克)、26微米的硝酸钾粉末(5.00％，18.00克)和瓜耳树胶(3.00％，10.8克)制备气体发生组合物。在于Spex混合机/磨机中附加地混合了5分钟的65克混合物中加入去离子水(该配方干重的24.9％，16.2克)。获得具有生面团状捏合体稠度和如实施例13一样能加工成平行六面体(pps.)的材料。对其它50至65克干混合的发生剂的批料重复相同的步骤，并将所有的pps.批料混合在一起。pps.的平均尺寸是0.065吋×0.074吋×0.082吋。每个尺寸的标准偏差是0.010吋的数量级。pps.的平均重量是7.42毫克。体积密度、按照外观尺寸测定的密度和通过溶剂置换测定的密度分别是0.86g/毫升、1.15g/毫升和1.68g/毫升。所测定的挤压强度(最窄的边部)是2.1千克，其标准偏差是0.3千克。将一些pps.压制成10个直径为1/2吋的片剂，其重量约3克。将约60克的pps.和5个直径为1/2吋的片剂放置在保持在107℃下的加热炉中。在该温度下，在450小时之后，pps.和片剂的重量损失分别是0.25重量％和0.41重量％。将剩余的pps.和片剂保存在环境温度下。由这二组片剂所获得的燃烧速度的数据总结在表4中。
表4在加速老化之前和之后燃烧速度的比较
实施例27根据实施例4制造模拟器。在每个点火室中放置1.5克化学计量的Mg/Sr(NO3)2/尼龙的混合物与1.5克略微过氧化的B/KNO3点火器颗粒的混合物。每个模拟器中，出燃烧室外壁的出口直径分别是0.177吋。将30克实施例26中描述的平行六面体状的、在环境中老化的发生剂固定在一个模拟器的燃烧室中，而将30克在107℃下老化的发生剂pps.放置在另一个燃烧室中。将模拟器与实施例4中描述的60升的容器连接。燃烧的试验结果总结在下面的表5中。
表5老化的发生剂的燃烧试验结果
实施例28
制备2Co(NH3)3(NO3)3和Co(NH3)4(NO2)2Co(NH3)2(NO2)4的混合物，并压制成直径约0.504吋的片剂。同上根据Hagel等的教导制备配合物。将片剂放置在通过氮气加压至1,000磅/吋2的实验室用的高压气体储罐中。
用热电阻丝点燃该片剂，测定和观察燃烧速度，其为0.38吋/秒。理论计算的火焰温度是1805℃。根据理论计算，预测主要反应产物将是固体CoO和气体反应产物。预测主要的气体反应产物如下产物 体积H2O 57.9N238.6O23.1实施例29根据实施例1的教导制备定量的Co(NH3)3(NO2)3并使用示差扫描量热法进行试验。观察到该配合物在200℃剧烈放热。
实施例30对Co(NH3)3(NO2)3进行理论计算。这些理论计算表明火焰温度约是2,000°K，在气体发生组合物的体积相同的情况下，气体产量约是常规的叠氮化钠气体发生组合物的气体产量的1.75倍(“特性比”)。也可以对一系列气体发生组合物进行理论计算。组合物和理论特性数据列于下表6中。
表6
P67特性比是相对于叠氮化物基的气体发生剂的单位体积的归一化关系。一般叠氮化钠基的气体发生剂(68重量％的NaN3；30重量％的MoS2；2重量％的S)的理论气体产量是约0.85g气体/毫升NaN3。
实施例31理论计算表6中所列的[Co(NH3)6](ClO4)3和CaH2的反应关系，以评价其中混合气体发生剂的用途。如果该配方允许在氩气中其存在量是6.80倍的情况下进行燃烧，那么火焰温度从2577℃降低至1085℃，假定有效热传递是100％。产生的气体由86.8体积％的氩气、1600ppm(体积)的氯化氢、10.2体积％的水和2.9体积％的氮气。总的残渣重量是6.1质量％。
实施例32合成除NH3外还包括共配位体的硝酸戊胺合钴(III)配合物。根据《无机合成》第4期第171页(1973)合成硝酸水合五胺合钴(III)和硝酸五胺合碳酸根合钴(III)。根据H.J.S.King，《化学协会杂志》第2105页(1925)和O.Schmitz等《无机化学杂志》，第300期，第186页(1956)制备硝酸五胺合羟合钴(III)。使用上述的硝酸五胺合钴(III)配合物制备三种批量的气体发生剂。在所有的情况下均加入瓜耳树胶作为粘合剂。需要时加入硝酸三羟合铜(II)[Cu2(OH)3NO3]作为助氧化剂。由直径为1/2吋的测定燃烧速度的片剂测定燃烧速度。获得的结果总结在下表7中。
表7含[Co(NH3)6X](NO3)y的配方
实施例33制备包括下面原材料的组合物；1)72.84重量％的硝酸六胺合钴、2)21.5重量％的碱式硝酸铜、3)5.0重量％的瓜耳树胶和4)0.66重量％的碳。
将该组合物同实施例22一样进行加工，但是使用单螺杆的挤出机，并且该挤出的圆柱体具有0.035吋的中心孔。在32至38克的不同荷载下，按照实施例23中所述的相同步骤对该配方进行试验。试验的结果表明，对于所有试样，颗粒值为0.6克至1.0克。容器的压力随荷载不同而为39至48磅/吋2(绝)。
实施例34制备欲挤压的混合物，其包括1)38.75重量％的碱式硝酸铜、2)36.38重量％的硝酸六胺合钴、3)19.5重量％的硝酸胍、4)5.0重量％的瓜耳树胶和5)0.37重量％的碳黑。按照实施例33描述的步骤，通过混合这些组分制备该混合物。
使用35克实施例23中描述的挤出材料试样进行起始评价试验。燃烧压力是2808磅/吋2，并且容器的压力是39.9磅/吋2(绝)。残余的气体产物含量是氨气(70ppm)、NOx(40ppm)和CO(600ppm)。颗粒值仅是0.281克。所测定的容器压力是39.9磅/吋2(绝)，相当于根据实施例33制备的33克配方所获得的容器压力(在相同条件一般是39至40磅/吋2(绝))。
实施例35制备欲挤压的混合物，其包括1)40.34重量％的碱式硝酸铜、2)37.86重量％的硝酸六胺合钴、3)15.8重量％的硝酸胍、4)5.7重量％的瓜耳树胶和5)0.3重量％的碳黑。按照实施例33和34描述的步骤，通过混合这些组分制备该混合物。预测且得到了与实施例34的结果可比的结果。
气体发生剂描述在1995年7月26日申请的美国申请序列号08/507,552中，其是1994年1月19日申请的美国申请序列号08/184,456的部分继续申请，其在此引入以供参考。
总结本发明提供的气体发生组合物克服了常规叠氮化物基的气体发生组合物的一些局限性。本发明的配合物产生无毒的、包括水蒸气、氧气和氮气的气体产物。确信该配合物能够有效分解成金属或金属氧化物和氮气与水蒸气。最终，反应温度和燃烧速度在可接受的范围中。
本发明同样可以以其它的特定形式表现，而不会偏离其基本特性。无论从那一方面来看，所描述的实施方案只是为了说明，而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附的权利要求书而不是由上面的说明书来限定。
权利要求
1.一种气体发生组合物，其包括一种金属阳离子、至少一种含氢和氮的中性配位体和足量的、用于平衡金属阳离子电荷的氧化性阴离子的配合物，以便当该配合物燃烧时，产生含氮气和水蒸气的气体混合物；和至少一种冷燃烧的含氮有机化合物。
2.根据权利要求1的气体发生组合物，其中该配合物选自金属亚硝酸盐胺合物、金属硝酸盐胺合物、金属高氯酸盐胺合物、金属亚硝酸盐肼合物、金属硝酸盐肼合物、金属高氯酸盐肼合物和它们混合物。
3.根据权利要求1的气体发生组合物，其中该配合物是金属亚硝酸盐胺合物。
4.根据权利要求1的气体发生组合物，其中该配合物是金属硝酸盐胺合物。
5.根据权利要求1的气体发生组合物，其中该配合物是金属高氯酸盐胺合物。
6.根据权利要求1的气体发生组合物，其中该配合物是金属亚硝酸盐肼合物。
7.根据权利要求1的气体发生组合物，其中该配合物是金属硝酸盐肼合物。
8.根据权利要求1的气体发生组合物，其中配合物是金属高氯酸盐肼合物。
9.根据权利要求1的气体发生组合物，其中金属阳离子是过渡金属、碱土金属、准金属或镧系金属阳离子。
10.根据权利要求9的气体发生组合物，其中金属阳离子选自镁、锰、镍、钛、铜、铬、锌和锡。
11.根据权利要求1的气体发生组合物，其中金属阳离子是过渡金属阳离子。
12.根据权利要求11的气体发生组合物，其中过渡金属阳离子是钴。
13.根据权利要求11的气体发生组合物，其中过渡金属阳离子选自铑、铱、钌、钯和铂。
14.根据权利要求1的气体发生组合物，其中氧化性阴离子与金属阳离子配位。
15.根据权利要求1的气体发生组合物，其中氧化性阴离子选自硝酸根、亚硝酸根、氯酸根、高氯酸根、过氧化物根和超氧化物根。
16.根据权利要求1的气体发生组合物，其中无机氧化性阴离子和无机中性配位体是无碳的。
17.根据权利要求1的气体发生组合物，其中配合物除含中性配位体外还至少包括一种其它的共配位体。
18.根据权利要求17的气体发生组合物，其中共配位体选自水合体(H2O)、羟合体(OH)、过羟合体(O2H)、过氧合体(O2)、碳酸根合体(CO3)、草酸根合体(C2O4)、羰基(CO)、亚硝酰基(NO)、氰合体(CN)、异氰酸根合体(NC)、异硫代氰酸根合体(NCS)、硫代氰酸根合体(SCN)、氯合体(Cl)、氟合体(F)、氨合体(NH2)、亚氨合体(NH)、硫酸根合体(SO4)、磷酸根合体(PO4)、乙二胺四乙酸(EDTA)配位体。
19.根据权利要求1的气体发生组合物，其中配合物除含氧化性阴离子外还包括一种共抗衡离子。
20.根据权利要求19的气体发生组合物，其中共抗衡离子选自氢氧根(OH-)、氯离子(Cl-)、氟离子(F-)、氰根(CN-)、硫代氰酸根(SCN-)、碳酸根(CO3-)、硫酸根(SO4-2)、磷酸根(PO4-3)、草酸根(C2O4-2)、硼酸根(BO4-5)、铵离子(NH4+)。
21.根据权利要求1的气体发生组合物，其中配合物在气体发生组合物中的浓度是30至90重量％，这里气体发生组合物还包括粘合剂和助氧化剂，气体发生组合物中粘合剂的浓度是0.5至12重量％，助氧化剂和冷燃烧的化合物在气体发生组合物中的浓度是10至60重量％。
22.根据权利要求1的气体发生组合物，其进一步包括不同于所述冷燃烧的化合物的助氧化剂。
23.根据权利要求23的气体发生组合物，其中助氧化剂选自碱金属、碱土金属、镧系元素，或高氯酸铵、氯酸盐、过氧化物、亚硝酸盐和硝酸盐。
24.根据权利要求22的气体发生组合物，其中助氧化剂选自金属氧化物、金属氢氧化物、金属过氧化物、金属氧化物水合物、金属氧化物氢氧化物、金属水合氧化物、碱式金属碳酸盐、碱式金属硝酸盐和它们的混合物。
25.根据权利要求22的气体发生组合物，其中助氧化剂选自铜-、钴-、锰-、钨-、铋-、钼-和铁的氧化物。
26.根据权利要求22的气体发生组合物，其中助氧化剂是选自CuO、Co2O3、Co3O4、CoFe2O4、Fe2O3、MoO3、Bi2MoO6和Bi2O3的金属氧化物。
27.根据权利要求22的气体发生组合物，其中助氧化剂是选自Fe(OH)3、Co(OH)3、Co(OH)2、Ni(OH)2、Cu(OH)2和Zn(OH)2的金属氢氧化物。
28.根据权利要求22的气体发生组合物，其中助氧化剂是选自Fe2O3·xH2O、SnO2·xH2O和MoO3·H2O的金属氧化物水合物或金属水合氧化物。
29.根据权利要求22的气体发生组合物，其中助氧化剂是选自CoO(OH)2、FeO(OH)2、MnO(OH)2、MnO(OH)3的金属氧化物氢氧化物。
30.根据权利要求22的气体发生组合物，其中助氧化剂是碱式金属碳酸盐，其选自CuCO3·Cu(OH)2(孔雀石)、2Co(CO3)·3Co(OH)2·H2O、Co0.69Fe0.34(CO3)0.2(OH)2，Na3[Co(CO3)3]·3H2O，Zn2(CO3)(OH)2，Bi2Mg(CO3)2(OH)4，Fe(CO3)0.12(OH)2.76，Cu1.54Zn0.46(CO3)(OH)2，Co0.49Cu0.51(CO)0.43(OH)1.1，Ti3Bi4(CO3)2(OH)2O9(H2O)2，和(BiO)2CO3.
31.根据权利要求22的气体发生组合物，其中助氧化剂是一种碱式金属硝酸盐，其选自Cu2(OH)3NO3·CO2(OH)3NO3、CuCo(OH)3NO3，Zn2(OH)3NO3，Mn(OH)2NO3，Fe4(OH)11NO3·2H2O，Mo(NO3)2O2，BiONO3·H2O，Ce(OH)(NO3)3·3H2O.
32.根据权利要求1的气体发生组合物，其进一步包括粘合剂。
33.根据权利要求32的气体发生组合物，其中粘合剂是水溶性的。
34.根据权利要求33的气体发生组合物，其中粘合剂选自天然形成的树胶、聚丙烯酸和聚丙烯酰胺。
35.根据权利要求32的气体发生组合物，其中粘合剂是不溶于水的。
36.根据权利要求35的气体发生组合物，其中粘合剂选自硝基纤维素、VAAR和尼龙。
37.根据权利要求1的气体发生组合物，其中配合物是硝酸六胺合钴(III)([(NH3)6Co](NO3)3)，助氧化剂是硝酸三羟合铜(II)(Cu2(OH)3NO3)。
38.根据权利要求1的气体发生组合物，其进一步包括碳粉，碳粉的含量是气体发生组合物的0.1至6重量％，与不含碳粉的组合物相比，该组合物的挤压强度提高了。
39.根据权利要求1气体发生组合物，其进一步包括占气体发生组合物的0.3至3重量％的碳粉。
40.一种膨胀气囊的方法，其包括，燃烧气体发生组合物，该组合物包括一种过渡金属阳离子或碱土金属阳离子、至少一种含氢和氮的中性配位体和足量的、用于平衡金属阳离子电荷的氧化性阴离子的配合物，以便当该配合物燃烧时，产生含氮气和水蒸气的气体混合物；该组合物还进一步包括至少一种冷燃烧的含氮有机化合物。
41.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中金属配合物的燃烧是通过加热引发的。
42.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中配合物选自金属亚硝酸盐胺合物、金属硝酸盐胺合物、金属高氯酸盐胺合物、金属亚硝酸盐肼合物、金属硝酸盐肼合物、金属高氯酸盐肼合物和它们混合物。
43.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中该配合物是金属亚硝酸盐胺合物。
44.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中该配合物是金属硝酸盐胺合物。
45.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中该配合物是金属高氯酸盐胺合物。
46.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中该配合物是金属亚硝酸盐肼合物。
47.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中该配合物是金属硝酸盐肼合物。
48.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中该配合物是金属高氯酸盐肼合物。
49.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中过渡金属阳离子是钴。
50.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中过渡金属阳离子或碱土金属阳离子选自镁、锰、镍、钛、铜、铬和锌。
51.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中过渡金属阳离子选自铑、铱、钌、钯和铂。
52.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中氧化性阴离子与金属阳离子配位。
53.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中氧化性阴离子选自硝酸根、亚硝酸根、氯酸根、高氯酸根、过氧化物根和超氧化物根。
54.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中无机氧化性阴离子和无机中性配位体是无碳的。
55.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中配合物除含中性配位体外还包括至少一种其它的共配位体。
56.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中共配位体选自水合体(H2O)、羟合体(OH)、过羟合体(O2H)、过氧合体(O2)、碳酸根合体(CO3)、草酸根合体(C2O4)、羰基(CO)、亚硝酰基(NO)、氰合体(CN)、异氰酸根合体(NC)、异硫代氰酸根合体(NCS)、硫代氰酸根合体(SCN)、氯合体(Cl)、氟合体(F)、氨合体(NH2)、亚氨合体(NH)、硫酸根合体(SO4)、磷酸根合体(PO4)、乙二胺四乙酸(EDTA)配位体。
57.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中配合物除含氧化性阴离子外还包括一种共抗衡离子。
58.根据权利要求57的膨胀气囊的方法，其中共抗衡离子选自氢氧根(OH-)、氯离子(Cl-)、氟离子(F-)、氰根(CN-)、硫代氰酸根(SCN-)、碳酸根(CO3-2)、硫酸根(SO4-2)、磷酸根(PO4-3)、草酸根(C2O4-2)、硼酸根(BO4-5)、铵离子(NH4+)。
59.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中配合物和氧化性阴离子在气体发生组合物中的浓度是50至80重量％，这里气体发生组合物还包括粘合剂和助氧化剂，气体发生组合物中粘合剂的浓度是0.5至10重量％，助氧化剂和冷燃烧的化合物在气体发生组合物中的浓度是5至50重量％。
60.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中被燃烧的气体发生组合物进一步包括一种助氧化剂。
61.根据权利要求60的膨胀气囊的方法，其中助氧化剂选自碱金属、碱土金属、镧系元素或铵的高氯酸盐、氯酸盐、过氧化物和硝酸盐。
62.根据权利要求60的膨胀气囊的方法，其中助氧化剂选自金属氧化物、金属氢氧化物、金属过氧化物、金属氧化物水合物、金属氧化物氢氧化物、金属水合氧化物、碱式金属碳酸盐、碱式金属硝酸盐和它们的混合物。
63.根据权利要求60的膨胀气囊的方法，其中助氧化剂选自铜-、钴-、锰-、钨-、铋-、钼-和铁的氧化物。
64.根据权利要求60的膨胀气囊的方法，其中助氧化剂是选自CuO、Co2O3、Co3O4、CoFe2O4、Fe2O3、MoO3、Bi2MoO6和Bi2O3的金属氧化物。
65.根据权利要求60的膨胀气囊的方法，其中助氧化剂是选自Fe(OH)3、Co(OH)3、Co(OH)2、Ni(OH)2、Cu(OH)2和Zn(OH)2的金属氢氧化物。
66.根据权利要求60的膨胀气囊的方法，其中助氧化剂是选自Fe2O3·xH2O、SnO2·xH2O和MoO3·H2O的金属氧化物水合物或金属水合氧化物。
67.根据权利要求60的膨胀气囊的方法，其中助氧化剂是选自CoO(OH)2、FeO(OH)2、MnO(OH)2、MnO(OH)3的金属氧化物氢氧化物。
68.根据权利要求60的膨胀气囊的方法，其中助氧化剂是碱式金属碳酸盐，其选自CuCO3·Cu(OH)2(孔雀石)、2Co(CO3)·3Co(OH)2·H2O，Co0.69Fe0.34(CO3)0.2(OH)2，Na3[Co(CO3)3]·3H2O，Zn2(CO3)(OH)2，Bi2Mg(CO3)2(OH)4，Fe(CO3)0.12(OH)2.76，Cu1.54Zn0.46(CO3)(OH)2，Co0.49Cu0.51(CO3)0.43(OH)1.1，Ti3Bi4(CO3)2(OH)2O9(H2O)2，和(BiO)2CO3.
69.根据权利要求60的膨胀气囊的方法，其中助氧化剂是碱式金属硝酸盐，其选自Cu2(OH)3NO3、Co2(OH)3NO3，CuCo(OH)3NO3，Zn2(OH)3NO3，Mn(OH)2NO3，Fe4(OH)11NO3·2H2O，Mo(NO3)2O2，BiONO3·H2O，和Ce(OH)(NO3)3·3H2O.
70.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中被燃烧的气体发生组合物进一步包括粘合剂。
71.根据权利要求70的膨胀气囊的方法，其中粘合剂是水溶性的。
72.根据权利要求71的膨胀气囊的方法，其中粘合剂选自天然形成的树胶、聚丙烯酸和聚丙烯酰胺。
73.根据权利要求70的膨胀气囊的方法，其中粘合剂是不溶于水的。
74.根据权利要求73的膨胀气囊的方法，其中粘合剂选自硝基纤维素、VAAR和尼龙。
75.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其中配合物是硝酸六胺合钴(III)([(NH3)6Co](NO3)3)，助氧化剂是硝酸三羟合铜(II)(Cu2(OH)3NO3)。
76.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其进一步包括碳粉，碳粉的含量是气体发生组合物的0.1至6重量％，与不含碳粉的组合物相比，该组合物的挤压强度提高了。
77.根据权利要求40的膨胀气囊的方法，其进一步包括占气体发生组合物的0.3至3重量％的碳粉。
78.包括一种气体发生组合物的气体发生装置，包括一种气体发生组合物和用于引发该组合物燃烧的点火器，其中气体发生组合物包括一种含一种过渡金属阳离子或碱土金属阳离子和一种含氢和氮的中性配位体的配合物，以便当该配合物燃烧时，产生含氮气和水蒸气的气体混合物；足量的、用于平衡金属阳离子电荷的氧化性阴离子；和至少一种冷燃烧的含氮有机化合物。
79.根据权利要求78的气体发生装置，其中用于引发该组合物的点火器包括由不同点火剂组合物的混合物组成的点火剂组合物。
80.根据权利要求78的气体发生装置，其中用于引发燃烧的点火器包括点火剂组合物，该组合物包括Mg/Sr(NO3)2/尼龙和B/KNO3。
81.汽车气囊体系，其包括一个折叠的可膨胀的气囊；与气囊连接、用于膨胀气囊的气体发生装置，该气体发生装置包括一种气体发生组合物和用于引发组合物燃烧的点火器，该组合物包括一种含一种过渡金属阳离子或碱土金属阳离子和一种含氢和氮的中性配位体的配合物，以便当该配合物燃烧时，产生含氮气和水蒸气的气体混合物；足量的、用于平衡金属阳离子电荷的氧化性阴离子；和至少一种冷燃烧的含氮有机化合物。
82.包括具有气囊体系的辅助减振器体系的机动车，其中该气囊体系包括一个折叠的可膨胀的气囊；一个与气囊连接、用于膨胀气囊的气体发生装置，该气体发生装置包括气体发生组合物和用于引发组合物燃烧的点火器，该组合物包括一种含一种过渡金属阳离子或碱土金属阳离子和一种含氢和氮的中性配位体的配合物，以便当该配合物燃烧时，产生含氮气和水蒸气的气体混合物；足量的、用于平衡金属阳离子电荷的氧化性阴离子；和至少一种冷燃烧的含氮有机化合物。
83.根据权利要求1的气体发生组合物，其中所述的冷燃烧的化合物的生成热低于约-400卡/克。
84.根据权利要求1的气体发生组合物，其中所述的冷燃烧的化合物的生成热低于约-600卡/克。
85.根据权利要求1的气体发生组合物，其中所述的冷燃烧的化合物是胍盐或胍的衍生物。
86.根据权利要求1的气体发生组合物，其中所述的冷燃烧的化合物是硝酸胍。
87.根据权利要求1的气体发生组合物，其中所述的冷燃烧的化合物的含量高于0重量％，最高达约40重量％。
88.气体发生组合物，其包括一种含一种金属阳离子和一种含氢和氮的中性有机的脂族配位体的配合物，以便当该配合物燃烧时，产生含氮气和水蒸气的气体混合物；和足量的、用于至少部分平衡金属阳离子电荷的氧化性阴离子。
全文摘要
本发明涉及一种气体发生组合物和使用它们的方法。金属配合物被用于气体发生组合物。这些配合物含金属阳离子模板剂、含氢和氮的中性配位体、足以平衡配合物电荷的氧化性阴离子和至少一种冷燃烧的含氮有机化合物。该配合物是这样配制的,以使该配合物燃烧时,产生氮气和水蒸气。这样的配合物的具体实例包括金属亚硝酸盐的盐肼合物、金属硝酸盐的胺合物和金属高氯酸盐的胺合物配合物以及肼的配合物。金属配合物也可以与粘合剂和助氧化剂混合,以改善气体发生组合物的挤压强度,并使粘合剂的有效燃烧。这样的气体发生组合物适合于在气体发生装置例如汽车气囊中使用。
文档编号B60R21/26GK1247525SQ97197921
公开日2000年3月15日 申请日期1997年7月25日 优先权日1996年7月25日
发明者G·K·伦德, J·C·辛索, D·W·多尔, R·J·布劳 申请人:科丹特技术公司