化学氧自救器的混合型生氧药剂 【技术领域】
本发明涉及一种化学氧自救器的混合型生氧药剂，由混合均匀的片状或不规则颗粒状超氧化钾生氧剂和条状、片状、不规则颗粒状或其它形状干燥的二氧化碳吸收剂组成。
背景技术
化学氧自救器是一种隔离式、个人逃生用呼吸保护器具，具有体积小、质量轻、不受使用环境限制等优点，人佩戴它可以安全地从有毒有害或缺氧的环境中逃生，因此得到了广泛的应用。现在化学氧自救器中使用的生氧药剂是超氧化钾生氧剂，它与佩戴者呼出的水气和二氧化碳反应，在吸收二氧化碳的同时生成氧气，生成的氧气供佩戴者呼吸。1摩尔的二氧化碳气体与超氧化钾生氧剂完全反应生成1.5摩尔的氧气，而人体每产生1摩尔二氧化碳时消耗1.21摩尔的氧气，即人的呼吸商(人体产生二氧化碳的量与消耗氧气的量之比)为0.83，超氧化钾与佩戴者呼出的水分及二氧化碳反应所生成地氧气量大于佩戴者的氧耗量，所以超氧化钾可以用做化学氧自救器的生氧剂。超氧化钾是一种淡黄色粉末状物质，理论有效氧含量为33.80％，在用做生氧药剂时，为了提高生氧药剂吸收二氧化碳的能力，往往向超氧化钾原粉中加入一定比例的二氧化碳吸收剂，所以化学氧自救器生氧剂中超氧化钾的含量一般为80～90％。化学氧自救器标准规定了吸气中二氧化碳的浓度，为了满足标准要求，现在防护时间为15分钟(功率为73W)的化学氧自救器装超氧化钾生氧剂的量为300克左右，因为如果装生氧剂的量少，那么生氧剂药层的厚度就小，会造成吸气中二氧化碳浓度超标。按装药量为300克计算，若生氧剂中超氧化钾的含量为85％，则生氧剂的有效氧含量为28.73％，如果生氧剂中的有效氧完全释放出来，则可以生成86.19克氧气，即在标准条件下可以释放出60.33升的氧气。在做功功率为73W的条件下，人体每分钟的氧耗量为1.45升，15分钟人体共消耗氧气21.75升，氧气的利用率为36％。防护时间长的化学氧自救器中超氧化钾生氧剂的氧气利用率高一些，一般在50％左右。所以现在化学氧自救器中超氧化钾生氧剂的氧气利用率低，造成了大量氧气的浪费，同时由于超氧化钾与水气及二氧化碳的反应是放热的，在反应过程中放出大量的热量，致使生氧药罐内部温度迅速增加，超氧化钾生氧剂在反应后期出现熔化现象，引起呼吸阻力和吸气温度的增加。
美国CSE公司SR-100化学氧自救器采用了不规则颗粒状超氧化钾生氧剂和氢氧化锂二氧化碳吸收剂混合在一起作为化学氧自救器的生氧药剂，提高了超氧化钾生氧剂的氧气利用率，缩小了自救器的质量和体积。但是由于氢氧化锂是一种很难成型的粉末，如果在制备过程中加入少量的粘接剂，那么对氢氧化锂二氧化碳吸收剂的强度影响不大；如果加入过多的粘接剂，则氢氧化锂二氧化碳吸收剂的吸收率明显下降；也有把氢氧化锂打成片状的，然后再在其表面喷上一层防尘物质。但是无论是那种制备方法，都没有很好地解决氢氧化锂二氧化碳吸收剂强度和吸收率这对矛盾。所以现在应用氢氧化锂二氧化碳吸收剂存在着强度低，在随身携带过程中容易产生粉尘的问题。氢氧化锂粉尘是一种质量很轻、具有强烈刺激性的粉末，可随空气到处飘散，人体吸入含有氢氧化锂粉尘的气体，由于氢氧化锂粉尘有一种往嗓子眼儿里钻的感觉，所以很容易引起人咳嗽，影响自救器的正常使用。要防止所产生的氢氧化锂粉尘被佩戴者吸入呼吸道，需要加强生氧药罐两端过滤层的过滤效果，普通的玻璃纤维过滤材料已不能满足要求。上世纪80年代我国曾对从美国进口的含有氢氧化锂二氧化碳吸收剂的化学氧自救器进行性能检验，在检验的后期被检自救器着火，通过对其它同种类型化学氧自救器的解剖，发现引起着火的原因是厂家为了加强过滤效果，防止氢氧化锂粉尘进入呼吸道，而采用了阻尘效果好可燃的过滤材料，导致可燃材料在自救器的使用后期受热着火。综上所述，利用氢氧化锂与超氧化钾组成混合型生氧药剂用在化学氧自救器中还存在着难以解决的困难。在ZL97225468.4实用新型专利说明书中曾提到在化学氧自救器生氧药罐的下层装一薄层氢氧化钙二氧化碳吸收剂，其主要目的是为了防止自救器在使用后期超氧化钾生氧剂出现熔化而流到承板上引起呼吸阻力的升高。
【发明内容】
本发明将片状或不规则颗粒状超氧化钾生氧剂与条状、片状、不规则颗粒状或其它形状干燥的氢氧化钙或钠石灰二氧化碳吸收剂均匀地混合在一起，形成化学氧自救器的混合型生氧药剂。混合型生氧药剂一方面可以减少三分之一左右的超氧化钾生氧剂的加入量，降低了化学氧自救器生氧药剂的成本；另一方面解决了现有化学氧自救器生氧药剂氧气利用率低，使用后期出现熔化而引起呼吸阻力和吸气温度增加的问题。通常情况下当氢氧化钙或钠石灰二氧化碳吸收剂中含有16～20％的水分时，氢氧化钙或钠石灰的二氧化碳吸收性能和吸收率最好。但是由于超氧化钾具有很强的吸湿能力，如果将含有水分的氢氧化钙或钠石灰二氧化碳吸收剂加入到超氧化钾生氧剂中，那么超氧化钾生氧剂与二氧化碳吸收剂中的水分反应生成氧气，所以这显然是不行的。可是干燥的氢氧化钙或钠石灰二氧化碳吸收剂的二氧化碳性能和吸收率都较低，那么干燥的氢氧化钙或钠石灰二氧化碳吸收剂与超氧化钾生氧剂混合其二氧化碳吸收效果如何呢？通过实验证明：与超氧化钾生氧剂混合在一起干燥的氢氧化钙或钠石灰二氧化碳吸收剂具有较高的二氧化碳吸收能力，基本上与氢氧化锂二氧化碳吸收能力相当。这是因为在混合均匀的生氧药剂中氢氧化钙或钠石灰与超氧化钾紧密接触，氢氧化钙或钠石灰会吸收一部分超氧化钾所吸收的水分及二氧化碳与氢氧化钾反应所生成的水分，氢氧化钙或钠石灰的水分含量有所增加，特别是在反应的后期，这种现象就越明显，使氢氧化钙或钠石灰的二氧化碳吸收能力得到提高，能够满足混合型生氧药剂对二氧化碳吸收剂的要求。加入的氢氧化钙或钠石灰二氧化碳吸收剂，可以是它们之中的一种物质或两种物质的混合物。所加入的二氧化碳吸收剂可以吸收掉一部分佩戴者所呼出的二氧化碳气体，从而减少了与超氧化钾生氧剂相接触的二氧化碳气体的量，即减小了超氧化钾生氧剂的消耗量，同时由于二氧化碳与氢氧化钙或钠石灰反应所放出的热量远小于二氧化碳与氢氧化钾(超氧化钾在与佩戴者呼气中的水气和二氧化碳气体反应时，首先是超氧化钾与水反应，生成氧气和氢氧化钾，然后二氧化碳气体再与氢氧化钾反应生成碳酸钾和水)反应所放出的热量，所以混合型生氧药剂的温度相对较低，再者氢氧化钙和钠石灰它们本身熔点较高，与二氧化碳气体反应所生成的碳酸钙的熔点也较高，所以不会出现生氧药剂熔化而引起呼吸阻力和吸气温度增加的现象。本发明所使用的氢氧化钙或钠石灰二氧化碳吸收剂均可在市场上直接购买，并且具有强度大、价格低等优点。
【具体实施方式】
由于超氧化钾生氧剂具有很强的吸湿能力，所以对所加入的二氧化碳吸收剂应进行干燥处理，其方法是：把所要加入的二氧化碳吸收剂放置在搪瓷盘或铁盘上，铺成2～3厘米的高度，放入烘箱中在120～130℃的温度下烘干，直到恒重为止，将干燥好的二氧化碳吸收剂装入塑料袋内，防止吸潮。在干燥的空间里，把称量好的超氧化钾生氧剂和二氧化碳吸收剂放入塑料袋内混合均匀，为了保证混合的均匀性，每次混合的生氧药剂的量最好不超过1千克。超氧化钾生氧剂和干燥的二氧化碳吸收剂一起构成了混合型生氧药剂，它们可以按一定比例均匀地混合在一起，装入生氧药罐；或在生氧药罐的上部或下部装一层二氧化碳吸收剂，或在生氧药罐的上下部各装一层二氧化碳吸收剂，在生氧药罐的其它部分装入混合均匀的混合型生氧药剂；或在生氧药罐的上部或下部装一层超氧化钾生氧剂，或在生氧药罐的上下部各装一层超氧化钾生氧剂，在生氧药罐的其它部分装入混合均匀的混合型生氧药剂；或将超氧化钾生氧剂和二氧化碳吸收剂分层装入生氧药罐。
发明人曾做了大量实施工作，下面就混合型生氧药剂在15分钟化学氧自救器中的实施情况列举5例。
实施例1：
混合型生氧药剂由250克KO2生氧剂和70克干燥的Ca(OH)2二氧化碳吸收剂组成，两者混合均匀装入15分钟化学氧自救器生氧药罐内，在仿人呼吸装置上进行性能检验，呼吸机的频率为25n/min，呼吸量为30mL/min，检验结果见下表。
检验时间(min) 5 10 15 19
吸气中CO2浓度(％) 0.4 0.5 0.8 1.1
脉动呼吸阻力(mm H2O) 40 45 50 70
吸气温度(℃) 32 34 37 40
实施例2：
混合型生氧药剂由230克KO2生氧剂和70克干燥的Ca(OH)2二氧化碳吸收剂组成，两者混合均匀。在生氧药罐的上部和下部各装一层10克干燥的Ca(OH)2，将混合型生氧药剂装在两层Ca(OH)2之间，性能检验装置和条件同实施例1。
检验时间(min) 5 10 15 20
吸气中CO2浓度(％) 0.4 0.8 1.1 2.2
脉动呼吸阻力(mm H2O) 40 50 50 50
吸气温度(℃) 32 34 36 39
实施例3：
混合型生氧药剂由220克KO2生氧剂和90克干燥的Ca(OH)2二氧化碳吸收剂组成，两者混合均匀。在生氧药罐的上部和下部各装一层10克干燥的Ca(OH)2二氧化碳吸收剂，将混合型生氧药剂装在两层Ca(OH)2之间，性能检验装置和条件同实施例1。
检验时间(min) 5 10 15 19
吸气中CO2浓度(％) 1.1 1.1 0.7 1.5
脉动呼吸阻力(mm H2O) 40 45 45 50
吸气温度(℃) 32 34 36 38
实施例4：
混合型生氧药剂由220克KO2生氧剂和90克干燥的Ca(OH)2二氧化碳吸收剂组成，两者混合均匀。在生氧药罐的下部装一层10克干燥的Ca(OH)2二氧化碳吸收剂，生氧药罐的其余空间装混合型生氧药剂，性能检验装置和条件同实施例1。
检验时间(min) 5 10 15 19
吸气中CO2浓度(％) 0.9 0.9 0.5 1.3
脉动呼吸阻力(mm H2O) 40 45 50 55
吸气温度(℃) 32 34 36 38
实施例5：
混合型生氧药剂由220克KO2生氧剂和90克干燥的Ca(OH)2二氧化碳吸收剂组成，两者混合均匀。在生氧药罐的上部装一层10克干燥的Ca(OH)2二氧化碳吸收剂，生氧药罐的其余空间装混合型生氧药剂，性能检验装置和条件同实施例1。
检验时间(min) 5 10 15 19
吸气中CO2浓度(％) 0.9 1.0 0.7 1.4
脉动呼吸阻力(mm H2O) 40 50 50 55
吸气温度(℃) 32 34 36 38