安全气囊产气药的发展现状

安全气囊气体发生器用产气药的发展现状

魏德贤王一敏

（2002年12月1日）

摘要本文简单介绍了关于汽车用产气药发展现状的调研结果。通过出国考察、与国外几个大公司的技术交流以及网上和情报机构查询可以看出，气体发生器的产气药已从叠氮化物型发展到非叠氮化物型，其中以硝基胍（NQ）型和黑索今（RDX）型产气药研究得最多。特别是黑索今型产气药的研制，使得气体发生器向小型化发展。本文在附表中介绍了具有代表性的若干产气药配方。

关键词 安全气囊 产气药 硝基胍 黑索今

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1. 引言

汽车安全气囊系统中有三个部件是关键重要部件：电控单元（即ECU）、传感器和气体发生器。气体发生器的性能和结构主要取决于其中产气药的性能，产气药的先进与否直接影响着气体发生器并进而影响着安全气囊系统的先进与否。研究设计气体发生器的结构和研究开发产气药是息息相关、密不可分的。人们在研究开发气体发生器和产气药方面的投入远远超过了研究安全气囊系统中其它部件的投入。所以，了解、研究产气药的发展现状对于研制、开发产气药和气体发生器以至整个安全气囊系统都有着非常重要的意义。

笔者于2002年4月至2002年11月就安全气囊系统技术现状与发展进行了调研，调研重点放在气体发生器产气药方面。我们主要通过两种途径收集信息资料：一是与外国公司专家进行技术交流，这包括去澳大利亚考察访问、接待外国四大著名公司专家代表的来访和与外国同行的邮件（包括实物）来往；再是上网和去陕西省情报所查找各国专利、期刊和专题新闻等。我们将以上两种方法收集到的大量信息进行汇总分析，尤其是将我们所获取的数种气体发生器实物进行解剖分析并与对应的美国专利说明书上的

第一作者简介：魏德贤（1965—），男，高级工程师，庆华集团公司气囊办主任，从事火工品和产气药研究及安全气囊开发工作。

图形和文字进行对照，认为专利说明书上公布的技术资料（包括图形和文字）是可信的，而且覆盖面很广。下面，本文将分析介绍从专利上汇总的信息。

2. 从专利说明书看国外各公司对产气药的研制状况

从1990年以来，汽车安全气囊呈加速发展趋势。从1996年1月至2002年11月的近七年时间里，在汽车安全气囊方面，美国专利和商标局公布的专利有4200多条，欧洲专利局公布的专利有15000多条，中国国家知识产权局公布的专利有100多条。在对这些专利的研究后认为，美国专利基本上能反映出气囊技术发展的现状。在这4200多条美国专利中，从申报者所在的国家看，日本占1770条，居首位，其次是美国，再下来是西欧各国。从申报公司看，美国的TRW公司占542条，居首位，下来依次是德国的CmbH公司占181条，奥托里夫（Autoliv）公司占78条，日本的大赛璐（Daicel）公司占78条，美国大西洋研究公司（Atlantic Reserch Corporation）占32条。这些专利涉及到了安全气囊的方方面面。在这4200多条美国专利中，关于产气药的占200条左右。在这200条专利中，美国TRW公司申报的占42条，居首位；其次是日本的大赛璐公司，占26条；再下来是美国的大西洋公司，占10条；德国的CmbH公司，占7条；美国的百利得（Breed）公司4条；美国的奥托里夫公司仅占1条。

从以上分析看，美国的TRW公司和日本的大赛璐公司是目前世界上研究安全气囊用产气药最为活跃的两个公司。特别是大赛璐公司，除了产气药外，几乎不涉足安全气囊系统的其它领域。可以这样说，TRW公司和大赛璐公司产气药的研制现状代表了目前世界上最先进的产气药研制现状。

3. 从专利说明书看非叠氮化物产气药的发展现状

安全气囊用的产气药是一种多元混合物。就产气药混合物中各组分所起的作用而言，大致分为燃料（一般是还原剂或氮气发生剂）、氧化剂、粘合剂和添加剂（如催化剂、冷却剂、分散剂等）。产气药在气体发生器内爆燃后所产生的气体是多种气体的混合物，其组成取决于产气药配方。混合气体一般包括水蒸气、氮气、二氧化碳和极其少量的一氧化碳和氮的多种氧化物等气体。在气体产物中，一氧化碳和氮的氧化物等有毒气体含量高低是鉴定产气药是否合格的重要指标之一。

人们将产气药粗略地分为叠氮化物型和非叠氮化物型两类。含有叠氮化钠的产气药由于其毒性对环境和操作人员带来的危害，加之其产气量并不算大，所以人们从十年前就开始寻找和研究非叠氮化物以代替叠氮化钠。现在，安全气囊气体发生器基本上不在

使用叠氮化物型产气药了，取而代之的是非叠氮化物型产气药。这类新型的产气药种类很多，尤以黑索今型产气药和硝基胍型产气药最为流行。

美国的TRW公司主要研究的是黑索今（RDX）型产气药。黑索今是一种性能优良的单质炸药，它在产气药中作为高能添加剂组分。该类型产气药的突出特点是燃烧后无烟、无固体残渣，气体发生器不需设置过滤网，装有该产气药的气体发生器在目前体积是最小的。不足之处是气体产物的温度较高。该产气药特别适用于带有储气罐的乘员侧气体发生器中。这种产气药一般采用挤出工艺做成φ2×5的小药柱或φ13×78药棒装入气体发生器内。

日本的大赛璐公司对硝基胍型产气药研究得最多。硝基胍也是一种单质炸药。它用于产气药中有两大优点，一是毒性很低，再是产生的气体温度较低。不足之处是硝基胍型产气药的线性燃速较低，仅有叠氮化钠线性燃速的一半左右。该种产气药一般采用挤出工艺做成表面积较大的空心小药柱（φ2.5×3）装入气体发生器内。

黑索今型产气药和硝基胍型产气药的产气量都比叠氮化钠型产气药高。都以驾驶员侧气体发生器为例，黑索今型产气药需要装药18克，硝基胍型产气药需要装药35克，叠氮化钠型产气药需要装药65克。

本文后面以附表的形式介绍若干种有代表性的产气药配方，这些配方均来自公开专利。虽然有的配方因受与国外某公司签定的保密协议的制约不能在这里公布，然而这里已介绍的配方仍然能够说明当前产气药发展的现状。

4. 结论

装填第一代气体发生器的以叠氮化钠为代表的叠氮化物型产气药由于其剧毒性而趋于淘汰，以硝基胍型产气药和黑索今型产气药为代表的非叠氮化物型产气药是当前产气药的主流。特别是装有黑索今型产气药的气体发生器体积小巧，性能优越，被人们称作是第四代气体发生器。