氯酸盐氧柱引燃药及其制备工艺的制作方法

专利名称:氯酸盐氧柱引燃药及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及氯酸盐氧柱引燃药及其制备工艺。
技术背景固体化学氧气发生器是一种固体化学产氧装置，主要由氧气发生剂-氧柱、保温隔热系统、过滤转化系统及壳体组成。要使氧柱发生化学反应放出氧气，就要通过点火系统的引发点燃，这就涉及到引燃药的配方研制。因为氧气气体发生剂用氧柱，是以氯酸盐为主体，配以各种添加剂和催化剂组成的无机固体药柱，采用模压成型，密度较大，而且表面光滑坚硬，可燃性差，难以直接点火，在低温的情况下经常出现引燃药无法被引燃或引燃药点着后不能继续点燃主氧柱的问题，低温性能差，因此提供一个燃速快、不流淌，并且通过机械火帽、电点火头、电阻丝加热可以迅速引燃，低温点火性能佳的引燃药，是氯酸盐氧柱引燃药配方及工艺研制的方向。
中国专利CN1035248A提供的配方中提出发热体的技术名词，同本发明中引燃药起到同样的作用，具体内容见如表1。
表1CN1035248A提供的发热体配方


上述专利的发热体热量不足，发引发放热相对困难，同时放氧速度慢、低温-40℃点火性能出现点不着，常温经常出现不能被点燃或不能继续点燃主氧柱的情况。

发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种可被点火头、机械火帽和电阻丝加热可靠点燃，且燃速快、不流淌、易点燃，放氧迅速，低温点火性能佳、热稳定性和化学稳定性好，适用于氯酸盐氧柱引燃药，同时提供此种引燃药的制造工艺。
本发明的技术解决方案是氯酸盐氧柱引燃药，其特点在于包括以下含量和组分(质量百分比)含富氧的氯酸钠，含量为30％～50％，最佳含量为38％～45％，粒度60目～300目，最佳粒度为80目～120目；氧化剂为氯酸钾、高氯酸钠单独或混合使用，含量为10％～30％，最佳含量为15％～25％，粒度60目～300目，最佳粒度为80目～120目；过氧化钡含量为0.1％～6％，最佳含量为0.5％～2％，粒度为80目～200目，最佳粒度为100～120目；金属氧化物为三氧化二铁或氧化亚铜单独或混合使用，其含量为5％～9％，最佳含量为6％～8％，粒度在60目～200目，最佳粒度为60目～80目；金属粉铁粉、镁粉或者钛粉及其合金粉单独或混合使用，其含量为15％～25％，粒度在100目～300目，其中铁粉的最佳粒度为80目～100目，钛粉的最佳粒度为200目～250目。
钴盐为氢氧化钴、氧化钴、氯化钴单独或混和使用，其中以氯化钴最佳，其含量为5％～15％，最佳含量为8％～11％，粒度在40目～200目，最佳粒度为60目～120目。
此外，在上述配方中还可以加入质量百分比为6％～15％的蒸馏水或硅酸钠水溶液作为工艺助剂，其中硅酸钠水溶液中硅酸钠与水的配比为1∶2。
本发明同时提供了上述氯酸盐氧柱引燃药的制备工艺，包括下列步骤(1)经过粉碎到上述粒度的物料按比例称量后加入到混合器中，加入量为混和容积的1/10～3/5，然后使用棒或球混合，在混合的过程中，根据需要进行过筛，这样的混合运动中促进细粉料的混合和流动，达到混合均匀的目的，混合时间为5min～60min；混和介质的棒和球是瓷或玻璃材质；(2)在混合好的物料进行再加入6％～15％的蒸馏水或硅酸钠水溶液，硅酸钠水溶液中硅酸钠与水的配比为1∶2，并使其再一次混合均匀；(3)将第二次混合好的引燃药涂抹在氯酸盐氧柱的头部表面，边抹平，边压实，抹好后，在引燃药表面中心位置均匀洒上0.02g/cm2～0.08g/cm2金属粉，提高点火可靠性。表面金属粉过少，金属粉燃烧放出的热量不足，不能使引燃药燃烧，达不到目的；表面金属粉过多，金属粉与引燃药表面粘结性不好，金属粉容易脱落；表面金属粉过多的另一种情况，是金属粉与引燃药表面粘结良好，但由于金属粉层过厚，最上层金属粉燃烧后放出的热量在传递过程中有损失，而底层金属粉还没有来得及燃烧，也可导致点火不成功；(4)将涂抹好金属粉的引燃药放入60℃～120℃的烘箱中烘干6h～14h，然后缓慢降温，降至室温后即可使用。
本发明与现有技术相比的优点在于(1)本发明的氯酸盐氧柱引燃药所用的富氧剂是氯酸钠，氯酸钠由于含氧量高，制造工艺成熟稳定，来源广泛，价格便宜，安全的机械感度；(2)本发明所用的氧化剂为高氯酸钾或高氯酸钠，配合使用金属氧化物，使氯酸钠的分解温度大大降低，同时高氯酸钾或高氯酸钠分解也放出氧气，这样不但提高了燃烧速度，而且放出了大量的氧气。虽然直接增加高氯酸钾或高氯酸钠的含量虽然能提高配方燃速，但用量提高后配方燃温过高，出现流淌的现象，使周围绝热材料受损，达不到最佳绝热效果，同时高氯酸钾或高氯酸钠分解生成氯和氯氧化物的有毒和腐蚀性烟雾，给氧气的净化带来不便。
(3)采用了上述物料后，为了增加引燃药的点火性能和进一步提高燃速，配方中加入了金属粉，包括钛粉和铁粉。由于金属粉被氧化放热，使氯酸钠和高氯酸钾或高氯酸钠有不断的热源，使反应得以迅速进行下去，反应放出热能继续点燃主氧柱，提高了低温点火性能。
(4)本发明所使用的过氧化钡，主要是吸收氯酸钠和高氯酸钾或高氯酸钠发生副反应时，放出的氯气，同时放出氧气。过氧化钡虽然除氯气效果好，但用量不能过高，它可以使引燃药点火迟钝。
(5)本发明所使用的钻盐氯化钴，是作为氯酸钠的分解催化剂，起到降低氯酸钠的分解温度的作用。
(6)氯酸盐氧柱引燃药可加入6％～15％的蒸馏水或硅酸钠水溶液，增加药粉的自粘性，也有利于涂抹成型。
总之，提供了用于氯酸盐氧柱引燃的引燃药的配方和制造工艺，制造出的引燃药点火迅速，并且在火帽击发后的火焰冲击下不会飞散；引燃药在火帽击发放出的热量下能被点燃燃烧；引燃药在自身燃烧时不会液化而流动；引燃药在自身燃烧时能产生足够的热量来引燃氧柱，且低温点火性能好。
具体实施方式
通过下述例子是为了更好的说明本发明配方和工艺的实施效果，但本发明不仅限于此几个实施例，应包括权利要求
中的全部范围。
实施例130％粒度为120目的氯酸钠，25％粒度为100目的高氯酸钾，2％粒度为100目的过氧化钡，5％粒度为100目的三氧化二铁，18％粒度为100目的铁粉，5％粒度为200目的钛粉，9％粒度为100目的氯化钴，依次加入研钵中，使用头部为球形的研磨棒进行混合，每隔5分钟过40目筛一遍，20分钟后，获得均匀一致的药粉；加入6％的蒸馏水，混合搅匀，然后均匀涂抹在氧柱头部表面，边抹平，边压实，抹好后，在引燃药中间均匀涂抹0.2g钛粉，在80℃±3℃烘箱中放置14小时烘干；取涂有引燃药的氧柱三发，安装在有火帽装置的氧气发生器中分别在-55℃、+23℃、+80℃保温4小时后进行点火，出气时间小于5秒，无熔化流动现象，氧柱连续燃烧。
实施例235％粒度为120目的氯酸钠，23.9％粒度为80目的高氯酸纳，0.1％粒度为80目的过氧化钡，5％粒度为80目的氧化亚铁，13％粒度为80目的铁粉，4％粒度为250目的钛粉，9％粒度为100目的氢氧化钴，依次加入研钵中，使用头部为球形的研磨棒进行混合，每隔5分钟过40目筛一遍，20分钟后，获得均匀一致的药粉；加入10％的蒸馏水，混合搅匀，然后均匀涂抹在氧柱头部表面，边抹平，边压实，抹好后，在引燃药中间均匀涂抹0.2g钛粉，在80℃±3℃烘箱中放置14小时烘干；取涂有引燃药的氧柱三发，安装在有火帽装置的氧气发生器中分别在-55℃、+23℃、+80℃保温4小时后进行点火，出气时间小于5秒，无熔化流动现象，氧柱连续燃烧。
实施例334％粒度为120目的氯酸钠，15％粒度为100目的高氯酸钾和15％粒度为100目的高氯酸纳，1％粒度为100目的过氧化钡，3％粒度为100目的三氧化二铁和2％粒度为100目的氧化亚铁，15％粒度为100目的铁粉，9％粒度为100目的氧化钴。依次加入研钵中，使用头部为球形的研磨棒进行混合，每隔5分钟过40目筛一遍，20分钟后，获得均匀一致的药粉；加入6％的硅酸钠水溶液，混合搅匀，然后均匀涂抹在氧柱头部表面，边抹平，边压实，抹好后，在引燃药中间均匀涂抹0.3g钛粉。在80℃±3℃烘箱中放置14小时烘干。安装在有火帽装置的氧气发生器中分别在-55℃、+23℃、+80℃保温4小时后进行点火，出气时间小于5秒，无熔化流动现象，氧柱连续燃烧。
实施例437％粒度为120目的氯酸钠，10％粒度为120目的高氯酸钾，4％粒度为120目的过氧化钡，5％粒度为120目的三氧化二铁，15％粒度为120目的镁粉，5.0％粒度为300目的钛粉，9.0％粒度为120目的氯化钴。依次加入研钵中，使用头部为球形的研磨棒进行混合，每隔5分钟过40目筛一遍，20分钟后，获得均匀一致的药粉；加入15％的硅酸钠水溶液，混合搅匀，然后均匀涂抹在氧柱头部表面，边抹平，边压实，抹好后，在引燃药中间均匀涂抹0.25g钛粉。在80℃±3℃烘箱中放置12小时烘干；安装在有火帽装置的氧气发生器中分别在-55℃、+23℃、+80℃保温4小时后进行点火，出气时间小于5秒，无熔化流动现象，氧柱连续燃烧。
实施例540％粒度为120目的氯酸钠，25％粒度为100目的高氯酸钾，6％粒度为100目的过氧化钡，5％粒度为100目的三氧化二铁，15％粒度为100目的铁粉，4％粒度为200目～300目的钛粉，5％粒度为100目的氯化钴，依次加入研钵中，使用头部为球形的研磨棒进行混合，每隔5分钟过40目筛一遍，20分钟后，获得均匀一致的药粉；加入10％的蒸馏水，混合搅匀，然后均匀涂抹在氧柱头部表面，边抹平，边压实，抹好后，在引燃药中间均匀涂抹0.2g钛粉，在80℃±3℃烘箱中放置12小时烘干；安装在有火帽装置的氧气发生器中分别在-55℃、+23℃、+80℃保温4小时后进行点火，出气时间小于5秒，无熔化流动现象，氧柱连续燃烧。
实施例650％粒度为200目的氯酸钠，15％粒度为200目的高氯酸钠，0.2％粒度为300目的过氧化钡，5％粒度为100目的三氧化二铁，15％粒度为200目的铁粉，3.8％粒度为300目的钛粉，5％粒度为200目的氯化钴，依次加入研钵中，使用头部为球形的研磨棒进行混合，每隔5分钟过40目筛一遍，20分钟后，获得均匀一致的药粉；加入6％的蒸馏水，混合搅匀，然后均匀涂抹在氧柱头部表面，边抹平，边压实，抹好后，在引燃药中间均匀涂抹0.2g钛粉，在80℃±3℃烘箱中放置14小时烘干；安装在有火帽装置的氧气发生器中分别在-55℃、+23℃、+80℃保温4小时后进行点火，出气时间小于5秒，无熔化流动现象，氧柱连续燃烧。
实施例737％粒度为300目的氯酸钠，25％粒度为300目的高氯酸钾，4％粒度为300目的过氧化钡，5％粒度为100目的三氧化二铁，15％粒度为300目的铁粉，3％粒度为200目的氧化钴和3％粒度为100目氯化钴。依次加入研钵中，使用头部为球形的研磨棒进行混合，每隔5分钟过40目筛一遍，20分钟后，获得均匀一致的药粉；加入8％的硅酸钠水溶液，混合搅匀，然后均匀涂抹在氧柱头部表面，边抹平，边压实，抹好后，在引燃药中间均匀涂抹0.25g镁粉。在80℃±3℃烘箱中放置12小时烘干；安装在有火帽装置的氧气发生器中分别在-55℃、+23℃、+80℃保温4小时后进行点火，出气时间小于5秒，无熔化流动现象，氧柱连续燃烧。
实施例845％粒度为60目的氯酸钠，15％粒度为60目的高氯酸钾，2％粒度为80目的过氧化钡，5％粒度为60目的三氧化二铁，15％粒度为100目的铁粉，4％粒度为100目的镁粉，5％粒度为40目的氯化钴，依次加入研钵中，使用头部为球形的研磨棒进行混合，每隔5分钟过40目筛一遍，20分钟后，获得均匀一致的药粉；加入10％的蒸馏水，混合搅匀，然后均匀涂抹在氧柱头部表面，边抹平，边压实，抹好后，在引燃药中间均匀涂抹0.2g钛粉，在80℃±3℃烘箱中放置12小时烘干；安装在有火帽装置的氧气发生器中分别在-55℃、+23℃、+80℃保温4小时后进行点火，出气时间小于5秒，无熔化流动现象，氧柱连续燃烧。
总之，本发明使氯酸盐的分解温度降低，同时燃速加快，放热量大，可以迅速引燃氯酸盐氧柱，适于机械火帽等点火方式的引燃药配方；适用温度范围宽，可以在-55℃～100℃成功点燃氧柱，经过多次点火实验，能被电点火头和机械式撞击火帽可靠引燃，并且顺利可靠地点燃氧柱主体，保证了发生器启动的成功率，极大缩短了出气时间。
权利要求
1.氯酸盐氧柱引燃药，其特征在于质量百分比组分如下氯酸钠30％～50％，粒度60目～300目；氧化剂10％～30％，粒度60目～300目；过氧化钡0.1～6％，粒度80目～200目；金属氧化物5％～9％，粒度60目～200目；金属粉15％～25％，粒度100目～300目；钴盐5％～15％，粒度40目～200目。
2.根据权利要求
1所述的氯酸盐氧柱引燃药，其特征在于还包括质量百分比为6％～15％的蒸馏水或硅酸钠水溶液，其中硅酸钠水溶液中硅酸钠与水的配比为1∶2。
3.根据权利要求
1所述的氯酸盐氧柱引燃药，其特征在于所述的氯酸钠为38％～45％，粒度为80目～120目。
4.根据权利要求
1所述的氯酸盐氧柱引燃药，其特征在于所述的氧化剂为高氯酸钾、或高氯酸钠中的一种或组合，其含量为15％～25％，粒度为80目～120目。
5.根据权利要求
1所述的氯酸盐氧柱引燃药，其特征在于所述的金属氧化物为三氧化二铁，或氧化亚铜中的一种或组合，含量为5％～9％，粒度为60目～80目。
6.根据权利要求
1所述的氯酸盐氧柱引燃药，其特征在于所述的金属粉为铁粉、或镁粉、或钛粉及其合金粉中的一种或组合，含量为18％～22％，其中铁粉的粒度为80目～120目，钛粉的粒度为200目～350目。
7.根据权利要求
1所述的氯酸盐氧柱引燃药，其特征在于所述的钴盐为氢氧化钴、或氧化钴、或氯化钴中的一种或组合，含量为8％～11％，粒度为60目～120目。
8.根据权利要求
1所述的氯酸盐氧柱引燃药，其特征在于所述的过氧化钡含量0.5％～2％，粒度为100～120目。
9.氯酸盐氧柱引燃药的制备工艺，其特征在于包括下列步骤(1)经过粉碎到上述粒度的物料按比例称量后加入到混合器中，加入量为混和容积的1/10～3/5，然后使用棒或球混合，在混合的过程中，根据需要进行过筛，这样的混合运动中促进细粉料的混合和流动，达到混合均匀的目的，每次引燃药共混合5min～60min；(2)在混合好的物料进行再加入6％～15％的蒸馏水或硅酸钠水溶液，硅酸钠水溶液中硅酸钠与水的配比为1∶2，并使其再一次混合均匀；(3)将第二次混合好的引燃药涂抹在氯酸盐氧柱的头部表面，边抹平，边压实，抹好后，在引燃药表面中心位置再均匀洒上0.02g/cm2～0.08g/cm2的金属粉；(4)将涂抹好金属粉的引燃药放入60℃～120℃的烘箱中烘干6h～14h，然后降至室温后即可使用。
10.根据权利要求
9所述的氯酸盐氧柱引燃药的制备方法，其特征在于所述的混和介质的棒和球为瓷或玻璃材质。
专利摘要
氯酸盐氧柱引燃药包括组分及含量如下氯酸钠30％～50％，粒度为60目～300目；高氯酸钾或高氯酸钠10％～30％，粒度为60目～300目；过氧化钡0.1％～6％，粒度为80目～200目；金属氧化物为三氧化二铁或氧化亚铜等5％～9％，粒度为20目～200目；金属粉15％～25％，粒度在100目～300目；钴盐5％～15％，粒度为40目～200目。本发明适于机械火帽等点火方式的引燃药配方；适用温度范围宽，可以在－55℃～80℃成功点燃氧柱。经过多次点火实验，能被电点火头、机械式撞击火帽和加热电阻丝可靠引燃，并且顺利可靠点燃氧柱主体，保证了发生器启动的成功率，极大缩短了出气时间。
文档编号C06B33/06GKCN1817824SQ200510137490
公开日2006年8月16日 申请日期2005年12月30日
发明者姚俊, 张文龙, 孟绍勇, 陈毅文 申请人:中国航天科技集团公司第四研究院第四十二所