ガス生成組成物
たとえばガス生成燃料として使用される新規な化合物であり、構造式により定義され、式中、Ｒ４はトリアジン環である；Ｒ１は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；Ｒ２は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；Ｒ３は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２００６年９月３０日に出願された米国仮出願番号６０／８４８，６８４の利益を要求する。
【０００２】
技術分野
本発明は、ガス生成システムに一般に関し、例えば自動車の拘束システムのためのガス生成装置に使用されるようなガス生成組成物に関する。
【０００３】
本発明の背景技術
本発明は、ガス燃焼の際に比較的少量の固体と比較的豊富な量のガスを生産するガス生成組成物に関する。固体の量を減らし、ガスの量を増加させ、インフレーター用のフィルターの必要性を減少させることは進行中の挑戦である。その結果、フィルターはサイズが低減されるか、あるいは全く除去することができ、それによりインフレーターの重量および／またはサイズを低減することができる。
【０００４】
同様に重要な挑戦は、衝撃、摩擦あるいは静電放電刺激に関する比較的低い感度を示すガス生成組成物を製造することである。
【０００５】
従って、金属をほとんど、または全く含まず、「無煙」の、または燃焼したときに生成物として９０％以上のガスを生成することに寄与する成分を含む組成物を提供することは当該技術分野において重要な事項である。
【０００６】
そのためには、燃料、酸化剤、およびガス生成組成物において使用されることが公知の他の成分を使用して、上記の利点を示すことが望ましい。
【０００７】
発明の要約
上記の課題は、比較的多量の窒素および炭素を含み、そのため燃料を含むガス生成組成物の燃焼の際、固体生成物に相対するガス生成物を生成するように寄与するガス生成燃料の製造により解決される。燃料は、トリアジン環上に１つ、２つ、または３つのテトラゾール環を有する、トリアジンに基づいた分子として記載される。
【０００８】
別の言い方をすれば、本発明の燃料は以下の構造式を有するものとして定義される：
【０００９】
【化１】
【００１０】
Ｙ１は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｙ２は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｙ３は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｙ１、Ｙ２あるいはＹ３の少なくとも１つはテトラゾリル基である。
【００１１】
別の表現をすれば、本発明の燃料は以下の構造式を有するものとして定義される：
【００１２】
【化２】
【００１３】
式中、Ｒ４はトリアジン環である；
Ｒ１は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ２は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ３は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ１、Ｒ２あるいはＲ３の少なくとも１つはテトラゾリル基である。
【００１４】
本発明の１つの態様では、テトラゾロ−トリアジン分子およびそれらの対応する誘導体は高エネルギーを持っており、ガス生成組成物１モル当たりの大きなガス収率を提供する。燃焼を維持するためにより大きなエネルギー量を要求する相安定化された硝酸アンモニウムのような酸化剤を使用する場合、高エネルギーは特に有益である。
【００１５】
さらに本発明によれば、該ガス生成組成物を組込むガス発生装置および乗り物乗員保護システムも提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明にかかるインフレーターの一般的な構造を示す横断面の側面図である。
【図２】図２は本発明にかかるガス生成組成物を含む例示的な乗り物乗員拘束装置の概要の表現である。
【００１７】
詳細な説明
本発明はガス生成組成物に関する。本発明のガス生成組成物は比較的多量の窒素および炭素を含むガス生成燃料から選択される第１の燃料を含み、それにより該燃料を含むガス生成組成物の燃焼に際して固体生成物でははなくガス生成物を発生することに寄与する。燃料は、トリアジン環上に１つ、２つまたは３つのテトラゾール環を有する、トリアジンに基づいた分子として記載される。該分子は新規であると考えられ、これらの燃料に本来的な高エネルギーが与えられるロケット技術あるいは防衛に関連する用途を始めとする他の用途にも利用できると考えられる。
次の例はガス生成成分としての種々の燃料と、その製造方法を示す非制限的な例示である。
【００１８】
実施例１：
２，４，６−トリス（１−テトラゾリル）−１，３，５−トリアジン
【００１９】
【化３】
【００２０】
２，４，６−トリス（１−テトラゾリル）−１，３，５−トリアジンの合成のための実験手順
アセトニトリル中の、１Ｈ−テトラゾール（１．３ｇ，１８．５７１４ｍｍｏｌ）の溶液（約３重量％の１Ｈ−テトラゾール、アルドリッチ社製）が調製された。ＮａＨＣＯ３（１．６０７ｇ、１９．１２８５ｍｍｏｌ）が約０℃で加えられ、約３０分間室温で撹拌された。
その後、反応混合物は冷却され、約０℃にされた。塩化シアヌル（１．１４１５ｇ、６．１９０４ｍｍｏｌ）が混合物に加えられた。また、混合物は約３０分間室温で撹拌され、次に、暖められ、約７０℃で４時間保持された。４時間後、反応物は室温にされ、フラスコ内の２００ｍｌの水に注がれた。混合物は、約３０分間激しく撹拌された。白い固体は溶液から濾過され、乾燥され、２．２ｇの純粋な物質を得た。
【００２１】
２，４，６−トリス（１−テトラゾリル）−１，３，５−トリアジンがＩＲ分光学によって確認された；１４４４、１４７３ｃｍ−１の吸収ピークはトリアジン環伸縮に対応する；そして１５８７、３１１０ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラゾール部分を表し、これらが確認された。
ＯＢ＝−７５．７４．
【００２２】
この物質は加熱により爆発可能であり、摩擦に敏感である。そのため、他のすべての同様に敏感なタイプの化合物のように、これらおよび他の本発明の高エネルギー化合物は、当業者によって認識されるような向上された安全に関する配慮に従って加工され扱われるべきである。
【００２３】
理論上は、Ｐｒｏｐ ＯＢ＝−０．５２の場合、燃料／酸化剤の比率は２３／７７である；合計の燃焼性生成物に対して、得られたガスの収率は約９６．４％であり、プロペラント１００ｇｍ当たり、ガスを４．０４モル生産する。
【００２４】
実施例２：
２，４−ビ（テトラゾロ）−６−クロロ−１，３、５−トリアジン
【００２５】
【化４】
【００２６】
２，４−ビ（テトラゾロ）−６−クロロ−１，３，５−トリアジンの合成ための実験手順
アセトニトリル中の、１Ｈ−テトラゾール（１．３ｇ，１８．５７１４ｍｍｏｌ）の溶液（約３重量％の１Ｈ−テトラゾール、アルドリッチ社製）が調製された。ＮａＨＣＯ３（１．６０７ｇ、１９．１２８５ｍｍｏｌ）が約０℃で加えられ、約３０分間室温で撹拌された。その後、反応混合物は冷却され、約０℃にされた。塩化シアヌル（１．６９５２ｇ、９．１９２８ｍｍｏｌ）が混合物に加えられた。また、混合物は約３０分間室温で撹拌され、次に、暖められ、約３０−４０℃で２時間保持された。２時間後、反応物は室温にされ、フラスコ内の２００ｍｌの水に注がれた。混合物は、約３０分間激しく撹拌された。白い固体は溶液から濾過され、乾燥され、２．２ｇの純粋な物質を得た。
【００２７】
２，４−ビ（テトラゾロ）−６−クロロ−１，３，５−トリアジンの形成がＩＲ分光学によって確認された；１４５５、１４７５ｃｍ−１の吸収ピークはトリアジン環伸縮に対応する；８５０ｃｍ−１は環塩素に対応する；そして１５８７、３１１０ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラゾール部分を表し、これらが確認された。
注：この物質は摩擦に敏感である。
【００２８】
実施例３：
４−テトラゾリル−２，６−ジクロロ−トリアジン
【００２９】
【化５】
【００３０】
４−テトラゾリル−２，６−ジクロロ−トリアジンの合成のための実験手順
アセトニトリル中の、１Ｈ−テトラゾール（１．３ｇ，１８．５７１４ｍｍｏｌ）の溶液（約３重量％の１Ｈ−テトラゾール、アルドリッチ社製）が調製された。ＮａＨＣＯ３（１．６０７ｇ、１９．１２８５ｍｍｏｌ）が約０℃で加えられ、約３０分間室温で撹拌された。その後、反応混合物は冷却され、約０℃にされた。塩化シアヌル（３．３９０５ｇ、１８．３８５６ｍｍｏｌ）が混合物に加えられた。また、混合物は約３０分間室温で撹拌され、次に、暖められ、約０−１０℃で３時間保持された。３時間後、反応物は室温にされ、フラスコ内の２００ｍｌの水に注がれた。混合物は、約３０分間激しく撹拌された。過剰の炭酸水素ナトリウム不純物が水に完全に溶解された。白い固体は溶液から濾過され、乾燥され、純粋な物質を得た。
【００３１】
４−テトラゾリル−２，６−ジクロロ−トリアジンの形成がＩＲ分光学によって確認された；１４５５、１４７５ｃｍ−１の吸収ピークはトリアジン環伸縮に対応する；８５０ｃｍ−１は環塩素に対応する；そして１５８７、３１１０ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラゾール部分を表し、これらが確認された。
注：この物質は摩擦に敏感である。
【００３２】
実施例４：
２，４−ジ（メトキシ）−６−テトラゾロ−１，３，５−トリアジン
【００３３】
【化６】
【００３４】
２，６−ジ（メトキシ）−４−テトラゾロ−１，３，５−トリアジンの合成のための実験手順
アセトニトリル中の、１Ｈ−テトラゾール（０．５１１ｇ，５．７５２４ｍｍｏｌ）の溶液（約３重量％の１Ｈ−テトラゾール、アルドリッチ社製）が調製された。ＮａＨＣＯ３（０．４８３ｇ、５．７５２４ｍｍｏｌ）が約０℃で加えられ、約３０分間室温で撹拌された。その後、反応混合物は冷却され、約０℃にされた。クロロ−４，６−ジメトキシトリアジン（１．０００ｇ、５．６９５４ｍｍｏｌ）が混合物に加えられた。また、混合物は５５℃で、約３−４時間撹拌された。４時間後反応混合物は１００ｍｌの水に注がれ、ついで１００ｍｌの酢酸エチルで抽出された。溶媒はＭｇＳＯ４の上で乾燥され、減圧下に蒸発され、白色の粉末を得た。
【００３５】
２，４−ジ（メトキシ）−６−テトラゾロ−１，３，５−トリアジンの形成がＩＲ分光学によって確認された；１４６５、１４７９ｃｍ−１の吸収ピークはトリアジン環伸縮に対応する；２９６２ｃｍ−１はメトキシ基に対応する；１５８７、１６１０ｃｍ−１、３１１０ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラゾール部分を表し、これらが確認された。
ＤＳＣ：１６２℃で幅広い発熱があり、加熱によりエアロゾルを形成する。
注：この物質は摩擦に敏感である。
【００３６】
実施例５：
２−メトキシ−４，６−ビ（テトラゾロ）−１，３，５−トリアジン
【００３７】
【化７】
【００３８】
２−メトキシ−４，６−ビ（テトラゾロ）−１，３，５−トリアジンの合成のための実験手順
アセトニトリル中の、１Ｈ−テトラゾール（０．５１１ｇ，５．７５２４ｍｍｏｌ）の溶液（約３重量％の１Ｈ−テトラゾール、アルドリッチ社製）が調製された。ＮａＨＣＯ３（０．４８３ｇ、５．７５２４ｍｍｏｌ）が約０℃で加えられ、約３０分間室温で撹拌された。その後、反応混合物は冷却され、約０℃にされた。２，４−ジクロロ−６−メトキシトリアジン（１．０００ｇ、５．６９５４ｍｍｏｌ）が０℃で混合物に加えられた。また、混合物は７０℃で、一晩撹拌された。１２時間後、反応混合物は１００ｍｌの酢酸エチルに注がれた。溶媒はＭｇＳＯ４の上で乾燥され、減圧下に蒸発され、白色の粉末を得た。
【００３９】
２−メトキシ−４，６−ビ（テトラゾロ）−１，３，５−トリアジンの形成がＩＲ分光学によって確認された；１４５３、１４７７ｃｍ−１の吸収ピークはトリアジン環伸縮に対応する；３１３３ｃｍ−１はメトキシ基に対応する；１５５８、１６０４ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラゾール部分を表し、これらが確認された。
ＤＳＣ：１４５℃で鋭い発熱があった。
ＰＳＡＮとこの物質との混合物は良好に燃焼した。しかしＰＳＡＮとともに１０７℃でエージングすると、若干褐色に変色した。
注：この物質は摩擦に敏感である。
【００４０】
実施例６：
２，４−ジ（メトキシ）−２−テトラゾロ−１，３，５−トリアジン
【００４１】
【化８】
【００４２】
２，４−ジメトキシ−６−（アミノトリアゾロ）−１，３，５−トリアジンの合成のための実験手順
テトラヒドロフラン（アルドリッチ社製）中の、２−クロロ−４，６−ジメトキシトリアジン（１．０００ｇ、５．６９５４ｍｍｏｌ）の溶液が調製された。Ｎ−メチルモルホリン（０．６３３６ｇ、６．２６４９ｍｍｏｌ）が室温で加えられた。混合物は約３０分間室温で撹拌された。４−アミノトリアゾールが混合物にくわえられ、混合物はゆっくりと７０℃に昇温され４時間保持された。４時間後、得られたスラリーは４０ｍｌの水に注がれ、それから白色の化合物が分離された。
【００４３】
２，４−ジ（メトキシ）−２−テトラゾロ−１，３，５−トリアジンの形成がＩＲ分光学によって確認された；１６３９、１５２５ｃｍ−１の吸収ピークはトリアゾール環伸縮に対応する；３３８６ｃｍ−１は２級アミンの伸縮に対応する；１５９３、１５４８ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラジン部分を表し、これらが確認された。
ＤＳＣ：１６０℃で鋭い発熱があった。
【００４４】
実施例７：
２，４−ジ（メトキシ），５−アセトアミドテトラゾロ−１，３，５−トリアジン
【００４５】
【化９】
【００４６】
２，４−ジ（メトキシ），５−アセトアミドテトラゾロ−１，３，５−トリアジン合成のための実験手順
テトラヒドロフラン中（アルドリッチ社製）の２，４−ジクロロ−６−メトキシトリアジン（１．０００ｇ、５．６９５４ｍｍｏｌ）の溶液が調製された。
Ｎ−メチルモルホリン（０．６３３６ｇ、６．２６４９ｍｍｏｌ）が室温で加えられた。混合物は約３０分間室温で撹拌された。５−アセトアミドテトラゾールが混合物に加えられ、混合物はゆっくりと７０℃に昇温され４時間保持された。４時間後、得られたスラリーは４０ｍｌの水に注がれ、それから白色の化合物が分離された。物質は風乾され固体の粉末を得た。
【００４７】
２，４−ジ（メトキシ），５−アセトアミドテトラゾロ−１，３，５−トリアジンの形成がＩＲ分光学によって確認された；１６９３ｃｍ−１はアセトアミドの吸収であり；１６１０、１５５０ｃｍ−１の吸収ピークはトリアゾール環伸縮に対応する；３０１０ｃｍ−１はアミドのＮ−Ｈであり；１４８２、１１９０ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラジン部分を表し、これらが確認された。
ＤＳＣ：１８０℃で非常に鋭い発熱があり、良好に点火し、非常に良好に燃焼した。
エイジングによりこの物質は質量が損失された（約４％）。
この燃料の１７重量％と相安定化された硝酸アンモニウム（公知の方法で硝酸カリウムで安定化された）の８３重量％と混合したときに、非常に優良に燃焼したが、１０７℃で４００時間保持した後に約４．８％の質量損失があった。
ＯＢ：−１０８．２
【００４８】
実施例８：
２，４−ジ（メトキシ），６−（５−アミノテトラゾロ）−１，３，５トリアジン
【００４９】
【化１０】
【００５０】
２，４−ジ（メトキシ），６−（５−アミノテトラゾロ）−１，３，５トリアジン合成のための実験手順
テトラヒドロフラン中（アルドリッチ社製）の２，４−ジクロロ−６−メトキシトリアジン（１．０００ｇ、５．６９５４ｍｍｏｌ）の溶液が調製された。Ｎ−メチルモルホリン（０．６３３６ｇ、６．２６４９ｍｍｏｌ）が室温で加えられた。混合物は約３０分間室温で撹拌された。この時白色の沈殿が観察された。カリウム５−アミノテトラゾールが混合物に加えられ、混合物はゆっくりと６５−７０℃に昇温され４時間保持された。４時間後、得られたスラリーは４０ｍｌの水に注がれ、それから白色の化合物が分離された。物質は風乾され固体の粉末を得た。
【００５１】
２，４−ジ（メトキシ），６−（５−アミノテトラゾロ）−１，３，５トリアジンの形成がＩＲ分光学によって確認された；３３１８、３４０４ｃｍ−１の吸収は１級アミンであり；１６３８、１５９３ｃｍ−１の吸収ピークはトリアゾール環伸縮に対応する；１５５４、１３８６、９５０ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラジン部分を表し、これらが確認された。
ＤＳＣ：１６６℃で非常に鋭く対称な発熱があった。
ＯＢ：−９９．９１
【００５２】
実施例９および１０：
【００５３】
【化１１】
【００５４】
実施例９および１０は、Ｙ１および／またはＹ２位置で置換された公知のトリアジンに基づいた化合物が本発明にかかる多くの燃料にどのようにして帰着するかを例証する。
Ｙ１は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；また、Ｙ２は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる。様々な出発化合物のための合成および／または供給者は当該技術分野において公知であり、たとえばアルドリッチ、フィッシャーケミカルがあげられ、および本明細書に記載された反応により得られる。
【００５５】
本明細書に記載された主燃料とともに他のガス生成成分が使用でき、当該技術分野において公知のようにして組み合わされ、ガス生成組成物を形成することができる。以下に記載された成分は、本明細書に記載された新規な燃料と組み合わせることができるガス生成成分の非制限的な例示である。本発明により形成される、上記の例において例証されるような第一の燃料は、ガス生成組成物の合計の約０．１から８０重量％、より好ましくはガス生成組成物の約５から５０重量％で提供される。
【００５６】
第一の酸化剤は、たとえば硝酸アンモニウム、相安定化硝酸アンモニウム、硝酸カリウムおよび硝酸ストロンチウムのような非金属または金属の硝酸塩；亜硝酸カリウムのような亜硝酸塩類；塩素酸カリウムのような塩素酸塩類；過塩素酸アンモニウムおよび過塩素酸カリウムのような非金属または金属の過塩素酸塩類；酸化鉄および酸化銅のようなオキサイド；塩基性硝酸銅および塩基性硝酸鉄のような塩基性硝酸塩類；およびそれらの混合物を含む群から選択される。第一の酸化剤は一般にガス生成組成物の約５−９５重量％、より好ましくは約１０−７０重量％で提供されることができる。
【００５７】
第二の酸化剤も任意に使用されることができ、上に記載された酸化剤から選ばれる。第二の酸化剤は、一般に約０．１−５０重量％で、より好ましくは約０．１−３０重量％で提供される。合計の酸化剤成分、すなわちすべての酸化剤の合計の重量％は、０．１〜８０重量%の範囲で変動する。
【００５８】
任意の第２の燃料は、ビス−（１（２）Ｈ−テトラゾール−５−イル）−アミンの誘導体、たとえばビス−（１（２）Ｈ−テトラゾール−５−イル）−アミンのモノアンモニウム塩（ＢＴＡ−１ＮＨ３）、その無水酸、その酸一水塩、ＢＴＡ−１ＮＨ３のカリウム、ナトリウム、ストロンチウム、銅、ホウ素、亜鉛塩を始めとするその金属塩類；それらの複合体；５−アミノテトラゾールのようなアゾール類；カリウム ５−アミノテトラゾールのようなアゾール類の金属塩類；５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノ−またはジアンモニウム塩のようなアゾールの非金属塩類；５−アミノテトラゾール硝酸塩のようなアゾールの硝酸塩；５−ニトロアミノテトラゾールのようなアゾールのニトロアミン誘導体；ジカリウム ５−ニトロアミノテトラゾールのようなアゾールのニトロアミン誘導体の金属塩類；モノ−またはジアンモニウム ５−ニトロアミノテトラゾールのようなアゾールのニトロアミン誘導体の非金属塩類；およびジシアンジアミドのようなグアニジン類；グアニジン硝酸塩のようなグアニジンの塩類；ニトログアニジンのようなグアニジン類のニトロ誘導体；アゾジカルボンアミドのようなアゾアミド類；アゾジカルボンアミジン二硝酸塩のようなアゾアミド類の硝酸塩；またそれの混合物からなる群から選択される。第二の燃料はガス生成組成物の合計の重量に基づいて、一般的には０．１−４９．９重量％、より好ましくは約０．１−３０重量％で使用される。合計の燃料成分、すなわち組成物のすべての燃料の合計量は、０．１−５０重量%、より好ましくは約０．１−３０重量%である。
【００５９】
任意の添加剤は、ヒュームドシリカおよびヒュームドアルミナのようなヒュームド金属酸化物；珪素原子および二酸化ケイ素のようなシリコン化合物；ポリジメチルシロキサンのようなシリコーン；ケイ酸カリウムのようなケイ酸塩；クレー、タルクおよび雲母のような天然の鉱物；グラファイト繊維または粉末、ステアリン酸マグネシウム、窒化硼素、硫化モリブデンのような滑剤；およびそれらの混合物を含むからなる群から選択される。使用される場合には、添加剤は約０．１−１０重量％、より好ましくは０．１−５重量％で含まれる。
【００６０】
任意のバインダーは、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースの塩、カルボキシメチルセルロース酢酸塩酪酸のようなセルロース誘導体；シリコーン；ポリプロピレンカーボネートおよびポリエチレンカーボネートのようなポリアルキレンカーボネート；それらの混合物の群から選択され、含まれる場合には一般に約０．１−１０％、より好ましくは約０．１−５％で提供される。
【００６１】
本明細書に記載されたすべての成分のパーセントは、合計のガス生成組成物重量の重量パーセントによる。
【００６２】
たとえばヒュームド・シリカ（キャボット社によって提供されるＭ−５等級）のようなヒュームド金属酸化物の少量をこれらの配合物に提供し、上記の望ましい特性のすべてを発現するガス生成組成物を提供することができ、より重要には熱サイクルまたは熱ショック条件に暴露されたときに安定したバリスティック特性を示す組成物を提供することができる。
【００６３】
当該技術分野において公知の方法により、これらの物質を含む配合物の乾燥混合物を作ることができる。原料は、たとえばスベコ（Ｓｗｅｃｏ）震動ミルで１５分間、一緒に粉砕することができる。その後、乾燥した物質はタブレットにされ、それの使用のためにインフレーターに充填されることができる。
【００６４】
図１の中で示されるように、例示的なインフレータは、組み合わされるエアバッグの展開力を調整するために、デュアルチャンバー設計を組込む。一般に、本明細書に記載されたように形成されたガス生成物質１２を含むインフレータは、公知の技術により製造されることができる。米国特許６，４２２，６０１、６，８０５，３７７、６，６５９，５００、６，７４９，２１９および６，７５２，４２１は、典型的なエアバッグインフレータ設計を例証し、これらは参照され本明細書の一部として組み込まれる。
【００６５】
図２を参照する。上記の例示的なインフレーター１０は、ガス生成システムまたはエアバッグシステム２００内に組み込まれることができる。エアバッグシステム２００は少なくとも１つのエアバッグ２０２、および本発明のガス生成物質組成物１２を含むインフレータ１０を含み、該インフレータはエアバッグの内部と流体連絡可能にエアバッグ２０２と組み合わされる。エアバッグシステム２００は、衝突センサー２１０を含むか、またはこれと接続される。衝突センサー２１０は既知のクラッシュセンサーアルゴリズムを含み、衝突の場合に例えばエアバッグインフレーター１０の活性化によってエアバッグシステム２００の起動の信号を送る。
【００６６】
図２を参照する。エアバッグシステム２００は、安全ベルトアセンブリー１５０のような追加の要素を含む、より広範な、より包括的な乗り物乗員拘束システム１８０に組み入れられることができる。図２は、そのような拘束システムの１つの典型的な実施態様の概略図を示す。安全ベルトアセンブリー１５０は、安全ベルトハウジング１５２および、ハウジング１５２から伸びる安全ベルト１００を含む。安全ベルトリトラクタメカニズム１５４（例えば、ばね式のメカニズム）は、ベルトの端部分に連結されることができる。さらに、衝突の際にリトラクタメカニズムを始動させるために、プロペラント１２と自動発火剤１４を含む安全ベルトプリテンショナー１５６がベルトリトラクターメカニズム１５４に連結されることができる。本発明の安全ベルト実施態様と共に使用されることができる典型的なシートベルトリトラクタメカニズムは、米国特許番号５，７４３，４８０、５，５５３，８０３、５，６６７，１６１、５，４５１，００８、４，５５８，８３２および４，５９７，５４６に開示されている。これらの特許は参照され、本明細書の一部として組み込まれる。本発明の安全ベルトの実施態様が組み合わされることができる典型的なプリテンショナーの例は、米国特許番号６，５０５，７９０および６，４１９，１７７に開示されている。これらの特許は参照され、本明細書の一部として組み込まれる。
【００６７】
安全ベルトアセンブリ１５０は、例えばプリテンショナーに組み入れられた火工品イグナイタ（図示せず）の起動によって、ベルトプリテンショナー１５６の起動の信号を発生する既知のクラッシュセンサーアルゴリズムを含む、衝突センサ１５８（例えば慣性センサあるいは加速度計）を含むか、またはこれと接続されることができる。先に参照され、本明細書の一部として組み込まれた米国特許番号６，５０５，７９０および６，４１９，１７７は、そのような方法で始動するプリテンショナーの例を提供する。
【００６８】
安全ベルトアセンブリ１５０、エアバッグシステム２００、およびより広範な乗り物乗員保護システム１８０が例示されるが、本発明により意図されるガス生成システムはこれらに限定されるものではない。
【００６９】
本発明の実施態様の先の記述が例示の目的だけのためにあり、本発明の範囲を何ら制限しないことはさらに理解されるだろう。そのため、ここに示された様々な構造操作上の特徴は、当該技術分野における当業者により、特許請求の範囲により規定される本発明の技術範囲を逸脱することなく多くの改良を行うことができる。
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２００６年９月３０日に出願された米国仮出願番号６０／８４８，６８４の利益を要求する。
【０００２】
技術分野
本発明は、ガス生成システムに一般に関し、例えば自動車の拘束システムのためのガス生成装置に使用されるようなガス生成組成物に関する。
【０００３】
本発明の背景技術
本発明は、ガス燃焼の際に比較的少量の固体と比較的豊富な量のガスを生産するガス生成組成物に関する。固体の量を減らし、ガスの量を増加させ、インフレーター用のフィルターの必要性を減少させることは進行中の挑戦である。その結果、フィルターはサイズが低減されるか、あるいは全く除去することができ、それによりインフレーターの重量および／またはサイズを低減することができる。
【０００４】
同様に重要な挑戦は、衝撃、摩擦あるいは静電放電刺激に関する比較的低い感度を示すガス生成組成物を製造することである。
【０００５】
従って、金属をほとんど、または全く含まず、「無煙」の、または燃焼したときに生成物として９０％以上のガスを生成することに寄与する成分を含む組成物を提供することは当該技術分野において重要な事項である。
【０００６】
そのためには、燃料、酸化剤、およびガス生成組成物において使用されることが公知の他の成分を使用して、上記の利点を示すことが望ましい。
【０００７】
発明の要約
上記の課題は、比較的多量の窒素および炭素を含み、そのため燃料を含むガス生成組成物の燃焼の際、固体生成物に相対するガス生成物を生成するように寄与するガス生成燃料の製造により解決される。燃料は、トリアジン環上に１つ、２つ、または３つのテトラゾール環を有する、トリアジンに基づいた分子として記載される。
【０００８】
別の言い方をすれば、本発明の燃料は以下の構造式を有するものとして定義される：
【０００９】
【化１】
【００１０】
Ｙ１は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｙ２は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｙ３は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｙ１、Ｙ２あるいはＹ３の少なくとも１つはテトラゾリル基である。
【００１１】
別の表現をすれば、本発明の燃料は以下の構造式を有するものとして定義される：
【００１２】
【化２】
【００１３】
式中、Ｒ４はトリアジン環である；
Ｒ１は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ２は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ３は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ１、Ｒ２あるいはＲ３の少なくとも１つはテトラゾリル基である。
【００１４】
本発明の１つの態様では、テトラゾロ−トリアジン分子およびそれらの対応する誘導体は高エネルギーを持っており、ガス生成組成物１モル当たりの大きなガス収率を提供する。燃焼を維持するためにより大きなエネルギー量を要求する相安定化された硝酸アンモニウムのような酸化剤を使用する場合、高エネルギーは特に有益である。
【００１５】
さらに本発明によれば、該ガス生成組成物を組込むガス発生装置および乗り物乗員保護システムも提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明にかかるインフレーターの一般的な構造を示す横断面の側面図である。
【図２】図２は本発明にかかるガス生成組成物を含む例示的な乗り物乗員拘束装置の概要の表現である。
【００１７】
詳細な説明
本発明はガス生成組成物に関する。本発明のガス生成組成物は比較的多量の窒素および炭素を含むガス生成燃料から選択される第１の燃料を含み、それにより該燃料を含むガス生成組成物の燃焼に際して固体生成物でははなくガス生成物を発生することに寄与する。燃料は、トリアジン環上に１つ、２つまたは３つのテトラゾール環を有する、トリアジンに基づいた分子として記載される。該分子は新規であると考えられ、これらの燃料に本来的な高エネルギーが与えられるロケット技術あるいは防衛に関連する用途を始めとする他の用途にも利用できると考えられる。
次の例はガス生成成分としての種々の燃料と、その製造方法を示す非制限的な例示である。
【００１８】
実施例１：
２，４，６−トリス（１−テトラゾリル）−１，３，５−トリアジン
【００１９】
【化３】
【００２０】
２，４，６−トリス（１−テトラゾリル）−１，３，５−トリアジンの合成のための実験手順
アセトニトリル中の、１Ｈ−テトラゾール（１．３ｇ，１８．５７１４ｍｍｏｌ）の溶液（約３重量％の１Ｈ−テトラゾール、アルドリッチ社製）が調製された。ＮａＨＣＯ３（１．６０７ｇ、１９．１２８５ｍｍｏｌ）が約０℃で加えられ、約３０分間室温で撹拌された。
その後、反応混合物は冷却され、約０℃にされた。塩化シアヌル（１．１４１５ｇ、６．１９０４ｍｍｏｌ）が混合物に加えられた。また、混合物は約３０分間室温で撹拌され、次に、暖められ、約７０℃で４時間保持された。４時間後、反応物は室温にされ、フラスコ内の２００ｍｌの水に注がれた。混合物は、約３０分間激しく撹拌された。白い固体は溶液から濾過され、乾燥され、２．２ｇの純粋な物質を得た。
【００２１】
２，４，６−トリス（１−テトラゾリル）−１，３，５−トリアジンがＩＲ分光学によって確認された；１４４４、１４７３ｃｍ−１の吸収ピークはトリアジン環伸縮に対応する；そして１５８７、３１１０ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラゾール部分を表し、これらが確認された。
ＯＢ＝−７５．７４．
【００２２】
この物質は加熱により爆発可能であり、摩擦に敏感である。そのため、他のすべての同様に敏感なタイプの化合物のように、これらおよび他の本発明の高エネルギー化合物は、当業者によって認識されるような向上された安全に関する配慮に従って加工され扱われるべきである。
【００２３】
理論上は、Ｐｒｏｐ ＯＢ＝−０．５２の場合、燃料／酸化剤の比率は２３／７７である；合計の燃焼性生成物に対して、得られたガスの収率は約９６．４％であり、プロペラント１００ｇｍ当たり、ガスを４．０４モル生産する。
【００２４】
実施例２：
２，４−ビ（テトラゾロ）−６−クロロ−１，３、５−トリアジン
【００２５】
【化４】
【００２６】
２，４−ビ（テトラゾロ）−６−クロロ−１，３，５−トリアジンの合成ための実験手順
アセトニトリル中の、１Ｈ−テトラゾール（１．３ｇ，１８．５７１４ｍｍｏｌ）の溶液（約３重量％の１Ｈ−テトラゾール、アルドリッチ社製）が調製された。ＮａＨＣＯ３（１．６０７ｇ、１９．１２８５ｍｍｏｌ）が約０℃で加えられ、約３０分間室温で撹拌された。その後、反応混合物は冷却され、約０℃にされた。塩化シアヌル（１．６９５２ｇ、９．１９２８ｍｍｏｌ）が混合物に加えられた。また、混合物は約３０分間室温で撹拌され、次に、暖められ、約３０−４０℃で２時間保持された。２時間後、反応物は室温にされ、フラスコ内の２００ｍｌの水に注がれた。混合物は、約３０分間激しく撹拌された。白い固体は溶液から濾過され、乾燥され、２．２ｇの純粋な物質を得た。
【００２７】
２，４−ビ（テトラゾロ）−６−クロロ−１，３，５−トリアジンの形成がＩＲ分光学によって確認された；１４５５、１４７５ｃｍ−１の吸収ピークはトリアジン環伸縮に対応する；８５０ｃｍ−１は環塩素に対応する；そして１５８７、３１１０ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラゾール部分を表し、これらが確認された。
注：この物質は摩擦に敏感である。
【００２８】
実施例３：
４−テトラゾリル−２，６−ジクロロ−トリアジン
【００２９】
【化５】
【００３０】
４−テトラゾリル−２，６−ジクロロ−トリアジンの合成のための実験手順
アセトニトリル中の、１Ｈ−テトラゾール（１．３ｇ，１８．５７１４ｍｍｏｌ）の溶液（約３重量％の１Ｈ−テトラゾール、アルドリッチ社製）が調製された。ＮａＨＣＯ３（１．６０７ｇ、１９．１２８５ｍｍｏｌ）が約０℃で加えられ、約３０分間室温で撹拌された。その後、反応混合物は冷却され、約０℃にされた。塩化シアヌル（３．３９０５ｇ、１８．３８５６ｍｍｏｌ）が混合物に加えられた。また、混合物は約３０分間室温で撹拌され、次に、暖められ、約０−１０℃で３時間保持された。３時間後、反応物は室温にされ、フラスコ内の２００ｍｌの水に注がれた。混合物は、約３０分間激しく撹拌された。過剰の炭酸水素ナトリウム不純物が水に完全に溶解された。白い固体は溶液から濾過され、乾燥され、純粋な物質を得た。
【００３１】
４−テトラゾリル−２，６−ジクロロ−トリアジンの形成がＩＲ分光学によって確認された；１４５５、１４７５ｃｍ−１の吸収ピークはトリアジン環伸縮に対応する；８５０ｃｍ−１は環塩素に対応する；そして１５８７、３１１０ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラゾール部分を表し、これらが確認された。
注：この物質は摩擦に敏感である。
【００３２】
実施例４：
２，４−ジ（メトキシ）−６−テトラゾロ−１，３，５−トリアジン
【００３３】
【化６】
【００３４】
２，６−ジ（メトキシ）−４−テトラゾロ−１，３，５−トリアジンの合成のための実験手順
アセトニトリル中の、１Ｈ−テトラゾール（０．５１１ｇ，５．７５２４ｍｍｏｌ）の溶液（約３重量％の１Ｈ−テトラゾール、アルドリッチ社製）が調製された。ＮａＨＣＯ３（０．４８３ｇ、５．７５２４ｍｍｏｌ）が約０℃で加えられ、約３０分間室温で撹拌された。その後、反応混合物は冷却され、約０℃にされた。クロロ−４，６−ジメトキシトリアジン（１．０００ｇ、５．６９５４ｍｍｏｌ）が混合物に加えられた。また、混合物は５５℃で、約３−４時間撹拌された。４時間後反応混合物は１００ｍｌの水に注がれ、ついで１００ｍｌの酢酸エチルで抽出された。溶媒はＭｇＳＯ４の上で乾燥され、減圧下に蒸発され、白色の粉末を得た。
【００３５】
２，４−ジ（メトキシ）−６−テトラゾロ−１，３，５−トリアジンの形成がＩＲ分光学によって確認された；１４６５、１４７９ｃｍ−１の吸収ピークはトリアジン環伸縮に対応する；２９６２ｃｍ−１はメトキシ基に対応する；１５８７、１６１０ｃｍ−１、３１１０ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラゾール部分を表し、これらが確認された。
ＤＳＣ：１６２℃で幅広い発熱があり、加熱によりエアロゾルを形成する。
注：この物質は摩擦に敏感である。
【００３６】
実施例５：
２−メトキシ−４，６−ビ（テトラゾロ）−１，３，５−トリアジン
【００３７】
【化７】
【００３８】
２−メトキシ−４，６−ビ（テトラゾロ）−１，３，５−トリアジンの合成のための実験手順
アセトニトリル中の、１Ｈ−テトラゾール（０．５１１ｇ，５．７５２４ｍｍｏｌ）の溶液（約３重量％の１Ｈ−テトラゾール、アルドリッチ社製）が調製された。ＮａＨＣＯ３（０．４８３ｇ、５．７５２４ｍｍｏｌ）が約０℃で加えられ、約３０分間室温で撹拌された。その後、反応混合物は冷却され、約０℃にされた。２，４−ジクロロ−６−メトキシトリアジン（１．０００ｇ、５．６９５４ｍｍｏｌ）が０℃で混合物に加えられた。また、混合物は７０℃で、一晩撹拌された。１２時間後、反応混合物は１００ｍｌの酢酸エチルに注がれた。溶媒はＭｇＳＯ４の上で乾燥され、減圧下に蒸発され、白色の粉末を得た。
【００３９】
２−メトキシ−４，６−ビ（テトラゾロ）−１，３，５−トリアジンの形成がＩＲ分光学によって確認された；１４５３、１４７７ｃｍ−１の吸収ピークはトリアジン環伸縮に対応する；３１３３ｃｍ−１はメトキシ基に対応する；１５５８、１６０４ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラゾール部分を表し、これらが確認された。
ＤＳＣ：１４５℃で鋭い発熱があった。
ＰＳＡＮとこの物質との混合物は良好に燃焼した。しかしＰＳＡＮとともに１０７℃でエージングすると、若干褐色に変色した。
注：この物質は摩擦に敏感である。
【００４０】
実施例６：
２，４−ジ（メトキシ）−２−テトラゾロ−１，３，５−トリアジン
【００４１】
【化８】
【００４２】
２，４−ジメトキシ−６−（アミノトリアゾロ）−１，３，５−トリアジンの合成のための実験手順
テトラヒドロフラン（アルドリッチ社製）中の、２−クロロ−４，６−ジメトキシトリアジン（１．０００ｇ、５．６９５４ｍｍｏｌ）の溶液が調製された。Ｎ−メチルモルホリン（０．６３３６ｇ、６．２６４９ｍｍｏｌ）が室温で加えられた。混合物は約３０分間室温で撹拌された。４−アミノトリアゾールが混合物にくわえられ、混合物はゆっくりと７０℃に昇温され４時間保持された。４時間後、得られたスラリーは４０ｍｌの水に注がれ、それから白色の化合物が分離された。
【００４３】
２，４−ジ（メトキシ）−２−テトラゾロ−１，３，５−トリアジンの形成がＩＲ分光学によって確認された；１６３９、１５２５ｃｍ−１の吸収ピークはトリアゾール環伸縮に対応する；３３８６ｃｍ−１は２級アミンの伸縮に対応する；１５９３、１５４８ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラジン部分を表し、これらが確認された。
ＤＳＣ：１６０℃で鋭い発熱があった。
【００４４】
実施例７：
２，４−ジ（メトキシ），５−アセトアミドテトラゾロ−１，３，５−トリアジン
【００４５】
【化９】
【００４６】
２，４−ジ（メトキシ），５−アセトアミドテトラゾロ−１，３，５−トリアジン合成のための実験手順
テトラヒドロフラン中（アルドリッチ社製）の２，４−ジクロロ−６−メトキシトリアジン（１．０００ｇ、５．６９５４ｍｍｏｌ）の溶液が調製された。
Ｎ−メチルモルホリン（０．６３３６ｇ、６．２６４９ｍｍｏｌ）が室温で加えられた。混合物は約３０分間室温で撹拌された。５−アセトアミドテトラゾールが混合物に加えられ、混合物はゆっくりと７０℃に昇温され４時間保持された。４時間後、得られたスラリーは４０ｍｌの水に注がれ、それから白色の化合物が分離された。物質は風乾され固体の粉末を得た。
【００４７】
２，４−ジ（メトキシ），５−アセトアミドテトラゾロ−１，３，５−トリアジンの形成がＩＲ分光学によって確認された；１６９３ｃｍ−１はアセトアミドの吸収であり；１６１０、１５５０ｃｍ−１の吸収ピークはトリアゾール環伸縮に対応する；３０１０ｃｍ−１はアミドのＮ−Ｈであり；１４８２、１１９０ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラジン部分を表し、これらが確認された。
ＤＳＣ：１８０℃で非常に鋭い発熱があり、良好に点火し、非常に良好に燃焼した。
エイジングによりこの物質は質量が損失された（約４％）。
この燃料の１７重量％と相安定化された硝酸アンモニウム（公知の方法で硝酸カリウムで安定化された）の８３重量％と混合したときに、非常に優良に燃焼したが、１０７℃で４００時間保持した後に約４．８％の質量損失があった。
ＯＢ：−１０８．２
【００４８】
実施例８：
２，４−ジ（メトキシ），６−（５−アミノテトラゾロ）−１，３，５トリアジン
【００４９】
【化１０】
【００５０】
２，４−ジ（メトキシ），６−（５−アミノテトラゾロ）−１，３，５トリアジン合成のための実験手順
テトラヒドロフラン中（アルドリッチ社製）の２，４−ジクロロ−６−メトキシトリアジン（１．０００ｇ、５．６９５４ｍｍｏｌ）の溶液が調製された。Ｎ−メチルモルホリン（０．６３３６ｇ、６．２６４９ｍｍｏｌ）が室温で加えられた。混合物は約３０分間室温で撹拌された。この時白色の沈殿が観察された。カリウム５−アミノテトラゾールが混合物に加えられ、混合物はゆっくりと６５−７０℃に昇温され４時間保持された。４時間後、得られたスラリーは４０ｍｌの水に注がれ、それから白色の化合物が分離された。物質は風乾され固体の粉末を得た。
【００５１】
２，４−ジ（メトキシ），６−（５−アミノテトラゾロ）−１，３，５トリアジンの形成がＩＲ分光学によって確認された；３３１８、３４０４ｃｍ−１の吸収は１級アミンであり；１６３８、１５９３ｃｍ−１の吸収ピークはトリアゾール環伸縮に対応する；１５５４、１３８６、９５０ｃｍ−１のピークは化合物中のテトラジン部分を表し、これらが確認された。
ＤＳＣ：１６６℃で非常に鋭く対称な発熱があった。
ＯＢ：−９９．９１
【００５２】
実施例９および１０：
【００５３】
【化１１】
【００５４】
実施例９および１０は、Ｙ１および／またはＹ２位置で置換された公知のトリアジンに基づいた化合物が本発明にかかる多くの燃料にどのようにして帰着するかを例証する。
Ｙ１は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；また、Ｙ２は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる。様々な出発化合物のための合成および／または供給者は当該技術分野において公知であり、たとえばアルドリッチ、フィッシャーケミカルがあげられ、および本明細書に記載された反応により得られる。
【００５５】
本明細書に記載された主燃料とともに他のガス生成成分が使用でき、当該技術分野において公知のようにして組み合わされ、ガス生成組成物を形成することができる。以下に記載された成分は、本明細書に記載された新規な燃料と組み合わせることができるガス生成成分の非制限的な例示である。本発明により形成される、上記の例において例証されるような第一の燃料は、ガス生成組成物の合計の約０．１から８０重量％、より好ましくはガス生成組成物の約５から５０重量％で提供される。
【００５６】
第一の酸化剤は、たとえば硝酸アンモニウム、相安定化硝酸アンモニウム、硝酸カリウムおよび硝酸ストロンチウムのような非金属または金属の硝酸塩；亜硝酸カリウムのような亜硝酸塩類；塩素酸カリウムのような塩素酸塩類；過塩素酸アンモニウムおよび過塩素酸カリウムのような非金属または金属の過塩素酸塩類；酸化鉄および酸化銅のようなオキサイド；塩基性硝酸銅および塩基性硝酸鉄のような塩基性硝酸塩類；およびそれらの混合物を含む群から選択される。第一の酸化剤は一般にガス生成組成物の約５−９５重量％、より好ましくは約１０−７０重量％で提供されることができる。
【００５７】
第二の酸化剤も任意に使用されることができ、上に記載された酸化剤から選ばれる。第二の酸化剤は、一般に約０．１−５０重量％で、より好ましくは約０．１−３０重量％で提供される。合計の酸化剤成分、すなわちすべての酸化剤の合計の重量％は、０．１〜８０重量%の範囲で変動する。
【００５８】
任意の第２の燃料は、ビス−（１（２）Ｈ−テトラゾール−５−イル）−アミンの誘導体、たとえばビス−（１（２）Ｈ−テトラゾール−５−イル）−アミンのモノアンモニウム塩（ＢＴＡ−１ＮＨ３）、その無水酸、その酸一水塩、ＢＴＡ−１ＮＨ３のカリウム、ナトリウム、ストロンチウム、銅、ホウ素、亜鉛塩を始めとするその金属塩類；それらの複合体；５−アミノテトラゾールのようなアゾール類；カリウム ５−アミノテトラゾールのようなアゾール類の金属塩類；５，５’−ビス−１Ｈ−テトラゾールのモノ−またはジアンモニウム塩のようなアゾールの非金属塩類；５−アミノテトラゾール硝酸塩のようなアゾールの硝酸塩；５−ニトロアミノテトラゾールのようなアゾールのニトロアミン誘導体；ジカリウム ５−ニトロアミノテトラゾールのようなアゾールのニトロアミン誘導体の金属塩類；モノ−またはジアンモニウム ５−ニトロアミノテトラゾールのようなアゾールのニトロアミン誘導体の非金属塩類；およびジシアンジアミドのようなグアニジン類；グアニジン硝酸塩のようなグアニジンの塩類；ニトログアニジンのようなグアニジン類のニトロ誘導体；アゾジカルボンアミドのようなアゾアミド類；アゾジカルボンアミジン二硝酸塩のようなアゾアミド類の硝酸塩；またそれの混合物からなる群から選択される。第二の燃料はガス生成組成物の合計の重量に基づいて、一般的には０．１−４９．９重量％、より好ましくは約０．１−３０重量％で使用される。合計の燃料成分、すなわち組成物のすべての燃料の合計量は、０．１−５０重量%、より好ましくは約０．１−３０重量%である。
【００５９】
任意の添加剤は、ヒュームドシリカおよびヒュームドアルミナのようなヒュームド金属酸化物；珪素原子および二酸化ケイ素のようなシリコン化合物；ポリジメチルシロキサンのようなシリコーン；ケイ酸カリウムのようなケイ酸塩；クレー、タルクおよび雲母のような天然の鉱物；グラファイト繊維または粉末、ステアリン酸マグネシウム、窒化硼素、硫化モリブデンのような滑剤；およびそれらの混合物を含むからなる群から選択される。使用される場合には、添加剤は約０．１−１０重量％、より好ましくは０．１−５重量％で含まれる。
【００６０】
任意のバインダーは、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースの塩、カルボキシメチルセルロース酢酸塩酪酸のようなセルロース誘導体；シリコーン；ポリプロピレンカーボネートおよびポリエチレンカーボネートのようなポリアルキレンカーボネート；それらの混合物の群から選択され、含まれる場合には一般に約０．１−１０％、より好ましくは約０．１−５％で提供される。
【００６１】
本明細書に記載されたすべての成分のパーセントは、合計のガス生成組成物重量の重量パーセントによる。
【００６２】
たとえばヒュームド・シリカ（キャボット社によって提供されるＭ−５等級）のようなヒュームド金属酸化物の少量をこれらの配合物に提供し、上記の望ましい特性のすべてを発現するガス生成組成物を提供することができ、より重要には熱サイクルまたは熱ショック条件に暴露されたときに安定したバリスティック特性を示す組成物を提供することができる。
【００６３】
当該技術分野において公知の方法により、これらの物質を含む配合物の乾燥混合物を作ることができる。原料は、たとえばスベコ（Ｓｗｅｃｏ）震動ミルで１５分間、一緒に粉砕することができる。その後、乾燥した物質はタブレットにされ、それの使用のためにインフレーターに充填されることができる。
【００６４】
図１の中で示されるように、例示的なインフレータは、組み合わされるエアバッグの展開力を調整するために、デュアルチャンバー設計を組込む。一般に、本明細書に記載されたように形成されたガス生成物質１２を含むインフレータは、公知の技術により製造されることができる。米国特許６，４２２，６０１、６，８０５，３７７、６，６５９，５００、６，７４９，２１９および６，７５２，４２１は、典型的なエアバッグインフレータ設計を例証し、これらは参照され本明細書の一部として組み込まれる。
【００６５】
図２を参照する。上記の例示的なインフレーター１０は、ガス生成システムまたはエアバッグシステム２００内に組み込まれることができる。エアバッグシステム２００は少なくとも１つのエアバッグ２０２、および本発明のガス生成物質組成物１２を含むインフレータ１０を含み、該インフレータはエアバッグの内部と流体連絡可能にエアバッグ２０２と組み合わされる。エアバッグシステム２００は、衝突センサー２１０を含むか、またはこれと接続される。衝突センサー２１０は既知のクラッシュセンサーアルゴリズムを含み、衝突の場合に例えばエアバッグインフレーター１０の活性化によってエアバッグシステム２００の起動の信号を送る。
【００６６】
図２を参照する。エアバッグシステム２００は、安全ベルトアセンブリー１５０のような追加の要素を含む、より広範な、より包括的な乗り物乗員拘束システム１８０に組み入れられることができる。図２は、そのような拘束システムの１つの典型的な実施態様の概略図を示す。安全ベルトアセンブリー１５０は、安全ベルトハウジング１５２および、ハウジング１５２から伸びる安全ベルト１００を含む。安全ベルトリトラクタメカニズム１５４（例えば、ばね式のメカニズム）は、ベルトの端部分に連結されることができる。さらに、衝突の際にリトラクタメカニズムを始動させるために、プロペラント１２と自動発火剤１４を含む安全ベルトプリテンショナー１５６がベルトリトラクターメカニズム１５４に連結されることができる。本発明の安全ベルト実施態様と共に使用されることができる典型的なシートベルトリトラクタメカニズムは、米国特許番号５，７４３，４８０、５，５５３，８０３、５，６６７，１６１、５，４５１，００８、４，５５８，８３２および４，５９７，５４６に開示されている。これらの特許は参照され、本明細書の一部として組み込まれる。本発明の安全ベルトの実施態様が組み合わされることができる典型的なプリテンショナーの例は、米国特許番号６，５０５，７９０および６，４１９，１７７に開示されている。これらの特許は参照され、本明細書の一部として組み込まれる。
【００６７】
安全ベルトアセンブリ１５０は、例えばプリテンショナーに組み入れられた火工品イグナイタ（図示せず）の起動によって、ベルトプリテンショナー１５６の起動の信号を発生する既知のクラッシュセンサーアルゴリズムを含む、衝突センサ１５８（例えば慣性センサあるいは加速度計）を含むか、またはこれと接続されることができる。先に参照され、本明細書の一部として組み込まれた米国特許番号６，５０５，７９０および６，４１９，１７７は、そのような方法で始動するプリテンショナーの例を提供する。
【００６８】
安全ベルトアセンブリ１５０、エアバッグシステム２００、およびより広範な乗り物乗員保護システム１８０が例示されるが、本発明により意図されるガス生成システムはこれらに限定されるものではない。
【００６９】
本発明の実施態様の先の記述が例示の目的だけのためにあり、本発明の範囲を何ら制限しないことはさらに理解されるだろう。そのため、ここに示された様々な構造操作上の特徴は、当該技術分野における当業者により、特許請求の範囲により規定される本発明の技術範囲を逸脱することなく多くの改良を行うことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の構造式を有する化合物：
【化１】
式中、Ｒ４はトリアジン環である；
Ｒ１は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ２は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ３は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ１、Ｒ２あるいはＲ３の少なくとも１つはテトラゾリル基である。
【請求項２】
Ｒ１、Ｒ２およびＲ３がテトラゾリル基である、請求項１記載の化合物。
【請求項３】
Ｒ１およびＲ２がテトラゾリル基であり、Ｒ３は、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる、請求項１記載の化合物。
【請求項４】
Ｒ１がテトラゾリル基であり、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる、請求項１記載の化合物。
【請求項５】
以下の構造式を有する化合物として定義される第１の燃料：
【化２】
式中、Ｒ４はトリアジン環である；
Ｒ１は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ２は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ３は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ１、Ｒ２あるいはＲ３の少なくとも１つはテトラゾリル基であり、該第１の燃料は約５−９５重量%で提供される；および
塩基性金属の硝酸塩、並びに金属または非金属の硝酸塩類、塩素酸塩類、過塩素酸塩類、亜硝酸塩類、オキサイド、および過酸化物から選択される酸化剤であり、該酸化剤は約５−９５重量%で提供される；
を含む組成物。
【請求項５】
カルボン酸、アミノ酸、テトラゾール類、トリアゾール類、グアニジン類、アゾアミド類、それらの金属または非金属塩；並びにそれらの混合物から選択される第二の燃料をさらに含み、該第二の燃料が約０．１−３０％で提供される、請求項４記載の組成物。
【請求項６】
請求項１記載の化合物を含むガス生成システム。
【請求項７】
請求項１記載の化合物を含む乗り物乗員保護システム。
【請求項８】
請求項５記載の組成物を含むガス生成システム。
【請求項９】
請求項５記載の組成物を含む乗り物乗員保護システム。
【請求項１０】
請求項１記載の化合物を含む組成物。
【請求項１】
以下の構造式を有する化合物：
【化１】
式中、Ｒ４はトリアジン環である；
Ｒ１は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ２は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ３は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ１、Ｒ２あるいはＲ３の少なくとも１つはテトラゾリル基である。
【請求項２】
Ｒ１、Ｒ２およびＲ３がテトラゾリル基である、請求項１記載の化合物。
【請求項３】
Ｒ１およびＲ２がテトラゾリル基であり、Ｒ３は、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる、請求項１記載の化合物。
【請求項４】
Ｒ１がテトラゾリル基であり、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる、請求項１記載の化合物。
【請求項５】
以下の構造式を有する化合物として定義される第１の燃料：
【化２】
式中、Ｒ４はトリアジン環である；
Ｒ１は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ２は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ３は、テトラゾリル基、ＣＨ３、ＯＣＨ３、−ＣＮ、−Ｃ２Ｈ、ＮＣＯ、−ＮＨＮＨ２、ＮＯ、ＮＯ２、ＯＨ、Ｃｌ、−ＮＨＣＯＮＨ２、−ＯＣＯＲ、ＮＨＮＯ２、置換されたテトラゾールおよび置換されたトリアゾールから成る群から選ばれる；
Ｒ１、Ｒ２あるいはＲ３の少なくとも１つはテトラゾリル基であり、該第１の燃料は約５−９５重量%で提供される；および
塩基性金属の硝酸塩、並びに金属または非金属の硝酸塩類、塩素酸塩類、過塩素酸塩類、亜硝酸塩類、オキサイド、および過酸化物から選択される酸化剤であり、該酸化剤は約５−９５重量%で提供される；
を含む組成物。
【請求項５】
カルボン酸、アミノ酸、テトラゾール類、トリアゾール類、グアニジン類、アゾアミド類、それらの金属または非金属塩；並びにそれらの混合物から選択される第二の燃料をさらに含み、該第二の燃料が約０．１−３０％で提供される、請求項４記載の組成物。
【請求項６】
請求項１記載の化合物を含むガス生成システム。
【請求項７】
請求項１記載の化合物を含む乗り物乗員保護システム。
【請求項８】
請求項５記載の組成物を含むガス生成システム。
【請求項９】
請求項５記載の組成物を含む乗り物乗員保護システム。
【請求項１０】
請求項１記載の化合物を含む組成物。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２０１０−５１５６６４（Ｐ２０１０−５１５６６４Ａ）
【公表日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３０４６６（Ｐ２００９−５３０４６６）
【出願日】平成１９年１０月１日（２００７．１０．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２１１４３
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６０３６６
【国際公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（５０７０００１４３）ティー ケー ホールディングス インク (18)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１日（２００７．１０．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２１１４３
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０６０３６６
【国際公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（５０７０００１４３）ティー ケー ホールディングス インク (18)
【Ｆターム（参考）】
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