專利名稱：氯酸鈉氧燭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)氧發(fā)生器，而特別適合于作化學(xué)氧自救器啟動裝置。
化學(xué)氧發(fā)生器-氯酸鈉氧燭，已早為人所知。國外從六、七十年代始已有多項專利申請。這種氧燭除主成份NaClO3外，尚含燃料和其它添加成份。燃料多為Fe、Mn、C粉等;另外還加入如BaO2、MnO2等除氯劑及粘結(jié)劑。為了保證氧燭強度，還常加入玻璃纖維或鋼毛等?？上攵?，這種氧燭燃燒溫度很高。1972年美國3702305號專利曾提出催化分解添加過氧化物，使氧燭燃燒溫度大為降低。但由于加入了吸濕性強的Na2O和(或)Na2O2，卻給氧燭加工、裝配和貯存帶來了很多不便。1978年美國第4073741號專利提出用CoO或Co3O4催化分解NaClO3的氧燭。該氧燭一般常含有少量NaClO4，只用很少或不用燃料。氧燭燃燒溫度降到NaClO3熔點以下。該氧燭最佳組成為(重量百分?jǐn)?shù))96NaClO3，0～0.5NaClO4，1.5CoO，0～4BaO2，0～1陶瓷纖維。選擇有一定孔隙度的硅鋁酸鹽陶瓷纖維作添加劑，據(jù)稱可起控制催化分解的作用。所加BaO2兼有放O2和吸收Cl2的作用。另外還加小量玻璃纖維作增強劑。Winfried，K.R.等人曾研究指出，過渡金屬氧化物，特別是具有P-型半導(dǎo)體性質(zhì)的氧化物均對氯酸鹽分解有很好的催化作用。因而可望降低氧燭燃料比，并在較低溫度下使NaClO3分解放O2〔J.Phys.Chem.，74，3317(1970)〕。但由于MnO2，F(xiàn)e2O3等很難得到好的純制品，使用量稍大時，常引起放氧中Cl2含量偏高。作為成型劑或增強劑，鋼毛和玻璃纖維之類容易成團，引入此類物質(zhì)常給加工成型造成困難。而鋼毛又常引起有CO和CO2的產(chǎn)生。而且加入BaO2除Cl2劑可致使氧燭點火遲鈍。況已有技術(shù)由于其設(shè)計、成份和配方的缺點，在使用中有放氧滯后現(xiàn)象，即氧燭在啟動后的前幾秒鐘內(nèi)不釋放或少釋放氧氣。本發(fā)明便是克服上述已有技術(shù)的缺點，研制了一種啟動迅速，無滯后，放氧速度快而平穩(wěn)的氧燭。在總放氧量為6升，燃時～1分鐘時，機制外殼表面溫度低于250℃。它特別適合于作化學(xué)氧自救器啟動裝置使用。同時也提供一種催化分解NaClO3型氧燭化學(xué)組分。它僅含少量或不含燃料，釋放很少熱量，以保障較低的氧燭總體溫升。
附

圖1為氧燭主體工裝示意圖。氧燭主體由引火片3、發(fā)熱體4和燭體5組成。主體底部有玻璃纖維墊8。過濾罐9內(nèi)裝顆粒Na2O2，或霍去來特(Hopcalite)，最后是壓緊簧片10。機制外殼6的上部有火帽1和火帽撞擊機構(gòu)13。下部有密封膜11和出氣口12。為隔熱和防止上噴火，在主體最上部還墊有玻璃纖維墊2。7是固定夾，用以夾緊氧燭主體并固定于機殼內(nèi)，藥柱與殼體間有一適當(dāng)空隙以便氣體流出。由撞擊機殼上火帽點燃引火片后，引火片接著點燃發(fā)熱體并依次向下持續(xù)燃燒到完全。燃燒時所放氣體逆向流出，既加熱了氧燭主體，又降低了出口氣體溫度。氧燭主體設(shè)計分段，保證了氧燭啟動快，無滯后，燃燒放氧平穩(wěn)。
本發(fā)明的要點是指氧燭的主體設(shè)計和化學(xué)組成。氧燭主成份為NaClO3。我們發(fā)現(xiàn)Co2O3或Co2O3與MnO2的混合物是NaClO3分解的很好的催化劑。添加適當(dāng)?shù)牧靠墒筃aClO3分解溫度降到低于260℃。因而可大大降低氧燭的燃料比(甚至到零)。且能保證放O2的高純度。本發(fā)明中的成型劑粘土類礦物，特別是高嶺土，沸石等的加入也會降低NaClO3的熱分解溫度，但主要作用是使氧燭粘結(jié)成型。它保證了加工藥柱強度，又使燃燒物不熔融流淌，保證了氧燭穩(wěn)定燃燒。這類惰性物質(zhì)加入也降低了氧燭燃燒速度，因而通過改變催化添加劑或(和)成型劑的含量可以控制氧燭放氧速度。
Li2O2作為除Cl2和放O2物質(zhì)被引入本發(fā)明的氧燭中，而取代普遍使用的BaO2。我們發(fā)現(xiàn)含Li2O2的氯酸鈉氧燭，其點火和燃燒靈敏度大大優(yōu)于含BaO2的氧燭，因而提高了氧燭的使用和放氧性能。發(fā)熱體有足夠的燃料，燃燒速度快，保證了初期放氧速度;并提供足夠熱量預(yù)熱和點燃燭體部分。為了使發(fā)熱體燃燒時不與外殼接觸造成外殼溫升過高，在發(fā)熱體中可加入收縮劑B2O3，目的是使燃后殘物體積收縮。燭體可以少含或不含燃料。加少量電解MnO2亦能保證放出O2的高純度。
本發(fā)明氧燭發(fā)熱體組成范圍可以是(重量%)
NaClO370～90Mg1.0～10B2O30～6Co2O30～7Li2O21～7高嶺土1～10本發(fā)明氧燭燭體組成范圍為(重量%)NaClO381～96Mg0～5.0Co2O32.0～7.0MnO20～5.0Li2O21.0～6.5高嶺土1.0～8.0本發(fā)明的氧燭屬NaClO3催化熱分解型。用很少或不用燃料即能保證自己持續(xù)燃燒分解產(chǎn)生高純氧氣，而釋放很少熱量。它保證了氧燭殼體溫升小于250℃。放氧量為啟動后前30秒＞2升;前50秒＞4升;總放O2量＞6升。
實現(xiàn)本發(fā)明時，可將發(fā)熱體、燭體分別配料、混勻后裝入模具，用壓力機壓制成型。最好再把發(fā)熱體與燭體壓在一起。發(fā)熱體上部存一凹坑，便于放置引火片。
發(fā)明人曾做了大量實施工作。下面列舉7例。
例1氧燭發(fā)熱體組成(重量%，下同)79NaClO3，5Mg，5Co2O3，5Li2O2，6高嶺土;
氧燭燭體組成84NaClO3，2Mg，5Co2O3，3.5Li2O2，4.5高嶺土。
將發(fā)熱體、燭體的各組分分別干燥、混勻，放入模具壓制成φ30mm，高18mm的圓柱體。壓力1.2T/cm2。脫模后進行總體組裝。引火片上方有一帶孔陶片或玻璃纖維棉墊，用以隔熱和防止后噴火。藥柱夾緊固定于殼體內(nèi)。過濾罐內(nèi)放干燥的Na2O2顆粒。過濾罐后部加玻璃棉墊和彈簧片，壓緊后焊封殼底。氧燭燃完后，根據(jù)放氧量和氧燭燃燒前后重量變化，計算有效氧/重量比為39%。
例2發(fā)熱體83NaClO3，1Mg，7Co2O3，4Li2O4，5高嶺土。燭體90NaClO3，1.5Mg，4.5Co2O3，1.5Li2O2，2.5高嶺土。將藥品干燥、混勻，放入模具壓制成型，壓力1.5T/cm2。成品藥柱比重2.0g/cm3，組裝同例1。根據(jù)放氧量及燃燒前后重量變化，計算有效氧/重量比為41%。
例3發(fā)熱體組成76NaClO3，6Mg，5Co2O3，3B2O3，4Li2O2，6高嶺土;燭體組成91NaClO3，1Mg，5Co2O3，1Li2O2，2高嶺土。成型、組裝同例2。根據(jù)放氧量及重量改變，計算有效氧/重量比為41%。
例4發(fā)熱體組成同例1。燭體組成為91.5NaClO3，0.5Mg，5Co2O3，1Li2O2，2高嶺土。成型、組裝同例2。計算有效氧/重量比為41%。
例5發(fā)熱體同例3。燭體組成92NaClO3，0Mg，6Co2O3，1Li2O2，1高嶺土。成型、組裝同例2。計算有效氧/重量比為41%。
例6發(fā)熱體組成為77NaClO3，8Mg，4B2O3，5Li2O2，6高嶺土;燭體組成為89NaClO3，1Mg，3Co2O3，2MnO2，2Li2O2，3高嶺土。成型、組裝同例1。根據(jù)放氧量及燃燒前后重量變化，計算有效氧/重量比為41%。
例7發(fā)熱體同例6。燭體組成為86NaClO3，1Mg，3Co2O3，2MnO2，3Li2O3，5高嶺土。成型、組裝同例1。根據(jù)放氧量和燃燒前后重量變化，計算有效氧/重量比＞40%。
權(quán)利要求
1.一種以氯酸鈉為主要成份的氧燭，特別適合于作化學(xué)氧自救器的啟動裝置，本發(fā)明的特征是氧燭主體由引火片、發(fā)熱體和燭體三部分組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧燭，其特征為氧燭燭體由(重量百分?jǐn)?shù)，下同)NaClO381～96，MgO～5.0，Co2O32.0～7.0，MnO2O～5.0，Li2O21.0～6.5，高嶺土1.0～8.0組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧燭，其特征為氧燭發(fā)熱體由NaClO370～90，Mg1～10，Co2O30～7，B2O3～6，Li2O21～7，高嶺土1～10組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧燭，其特征為用撞擊機殼上火帽點燃引火片，引火片再依次點燃發(fā)熱體、燭體，并使之持續(xù)穩(wěn)定燃燒釋放供人呼吸用高純氧氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧燭，其特征是氧燭屬氯酸鈉催化熱分解型。用很少或不用燃料，一經(jīng)點燃即能自行持續(xù)燃燒分解并產(chǎn)生供人呼吸用高純氧氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧燭，其特征是通過改變催化添加劑或成型劑含量，可以改變氧燭的放氧速度。
全文摘要
一種可用于在缺氧環(huán)境中自救使用的化學(xué)氧源—催化分解氯酸鈉氧燭，特別適合于作化學(xué)氧自救器的啟動裝置。氧燭主成份為NaClO
文檔編號A62B7/08GK1035248SQ8910061
公開日1989年9月6日 申請日期1989年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月28日
發(fā)明者高海春, 馬萬孝, 張一 , 史方永 申請人:中國科學(xué)院青海鹽湖研究所