CN110433443A - 一种基于硅凝胶的干水材料的制备方法及其作为灭火剂的应用 - Google Patents

一种基于硅凝胶的干水材料的制备方法及其作为灭火剂的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110433443A
CN110433443A CN201910696798.0A CN201910696798A CN110433443A CN 110433443 A CN110433443 A CN 110433443A CN 201910696798 A CN201910696798 A CN 201910696798A CN 110433443 A CN110433443 A CN 110433443A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon dioxide
solid carbon
dioxide material
silica hydrogel
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910696798.0A
Other languages
English (en)
Inventor
何松
史燕娟
陈光楠
肖欢
石贵滨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201910696798.0A priority Critical patent/CN110433443A/zh
Publication of CN110433443A publication Critical patent/CN110433443A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
    • A62D1/0064—Gels; Film-forming compositions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于硅凝胶的干水材料的制备方法及其作为灭火剂的应用。本发明选用廉价的工业水玻璃为硅源，经过强酸性阳离子交换树脂层析柱后用碱调pH至6～7，然后在凝胶前与疏水性纳米固体粒子混合，并置于高速搅拌器中搅拌，搅拌结束后静置20～30min，即得到基于硅凝胶的干水材料。本发明制备得到的基于硅凝胶的干水材料比普通干水材料更加稳定，储存时间也更久，便于运输，作为灭火剂时，灭火性能好。

Description

一种基于硅凝胶的干水材料的制备方法及其作为灭火剂的 应用
技术领域
本发明属于消防材料领域，具体涉及一种基于硅凝胶的干水材料的制备方法及其作为灭火剂的应用。
背景技术
随着社会的快速发展和城市的持续扩张，人们面临着更多的火灾风险，一旦发生火灾，将会严重威胁人类生命、财产安全。为此，开发有效的灭火产品对于减少甚至消除火灾对人类社会乃至自然的危害至关重要。
在当今广泛使用的灭火产品中，哈龙是指属于卤代烷的化学品，对臭氧有严重破坏作用，该灭火剂已在全球范围内被禁用；泡沫灭火剂制备工艺复杂，并且不适合用于带电设备引起的火灾；干粉灭火剂在使用后会造成二次污染；二氧化碳灭火剂冷却效果较差，不能扑灭阴燃火灾；气溶胶灭火有点危险，因此技术要求很高。因此，必须开发一种安全、廉价、高效和环保的灭火剂。
干水材料是一种以疏水性纳米固体颗粒为外壳、小液滴为核，且具有高比表面积的粉末混合物。在质量相同的前提下，干水材料的含水量要远大于含水化合物，且其仍具有固态粉体的表观特性，能够将液体分离开来，对比相同的水量，其表面积也有很大程度的提高，因此，干水材料在气体水合物、食品、制药、化妆品及消防等领域有非常重大的应用潜力。但干水材料在受到挤压或发生碰撞时易破裂，破坏其原有的核壳结构，此缺陷限制了其生产、储存、运输及使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于硅凝胶的干水材料的制备方法及其作为灭火剂的应用，其制备得到的基于硅凝胶的干水材料结构稳定，便于运输和储存，作为灭火剂时灭火性能好。
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种基于硅凝胶的干水材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)加入去离子水稀释水玻璃；
(2)将稀释后的水玻璃溶液倒入装有强酸性阳离子交换树脂的层析柱中，得到溶液A，pH为3～4；
(3)加入碱溶液调节溶液A的pH，使其保持在6～7，得到溶液B；
(4)在溶液B形成的0.5h内与疏水性纳米固体粒子混合后置于高速搅拌器中搅拌，然后静置20～30min，即得基于硅凝胶的干水材料。其中，溶液B容易凝胶，需要溶液B在凝胶前与疏水性纳米固体粒子进行反应，溶液B在形成的0.5h内不会发生凝胶。
按上述方案，步骤(1)中水玻璃的模数为2.5～3.55，固含量为32～36％，水玻璃与水的体积比为1：(2-6)。
按上述方案，步骤(2)中所用强酸性阳离子交换树脂为苯乙烯系。
按上述方案，步骤(3)中的碱溶液为水玻璃溶液、稀氨水或无机碱水溶液；其中，无机碱水溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡或氢氧化锂，水玻璃溶液优选为水玻璃(3.2模，质量分数34％)与水按体积比1:3组成的混合液。
按上述方案，步骤(4)中疏水性纳米固体粒子为二氧化硅、二氧化锰、二氧化锡、二氧化钛、氧化铁、氧化铜、氧化铝、氧化镁、氧化锌或氧化钨。
按上述方案，疏水性纳米固体粒子按质量比计加入量为B溶液质量的8～12％。
按上述方案，疏水性纳米固体粒子粒径为5～15nm。
按上述方案，步骤(4)中搅拌条件为：在3000～7000r/min搅拌速率下搅拌4～8min。
提供一种灭火剂，该灭火剂为上述制备方法制备得到的基于硅凝胶的干水材料。
本发明的有益效果如下：
1.本发明提供的基于硅凝胶的干水材料的制备方法，控制形成SiO2凝胶之前与疏水性纳米固体粒子高速搅拌，静置后形成SiO2凝胶，得到基于硅凝胶的干水材料，其中SiO2凝胶在水中分散均匀且稳定性好，降低了干水材料中内部液体的流动性，从而增加了干水材料结构的稳定性，便于运输和储存。该方法选用廉价的水玻璃为硅源，成本低，工艺简单。
2.本发明制备得到的基于硅凝胶的干水材料用于灭火剂，灭火时凝胶附着在火焰表面，降低温度的同时隔绝了空气，使其灭火效能得到最大的发挥，稳定性好，便于储存和运输。
附图说明
图1为实施例1制备的基于硅凝胶的干水材料的显微镜图。
具体实施方式
下面具体实施例来对本发明作进一步地描述。
对比例1
称取100g去离子水和9g粒径为7nm的德固赛R812S疏水性纳米二氧化硅，将二者混合置于高速搅拌器中，设置转速为5000r/min，搅拌2min；搅拌停止后，即得普通干水材料。
实施例1
(1)将去离子水与水玻璃(2.8模，质量分数34％)按体积比3:1混合并搅拌；
(2)将混合后的溶液倒入装有型号为001*7(732)的苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂的层析柱中，将烧杯置于层析柱的下端，烧杯中所接溶液即为溶液A，pH为3；
(3)向溶液A中，加入适量体积比为3:1的水与水玻璃(3.2模，质量分数34％)的混合液，调节溶液A的pH，使其保持着6左右，得到溶液B；
(4)称取100g溶液B和9g粒径为7nm的德固赛R812S疏水性纳米二氧化硅，将二者混合置于高速搅拌器中，设置转速为3000r/min，搅拌8min；搅拌停止后，静置30min，即得到基于硅凝胶的干水材料，其中得到溶液B到高速搅拌开始的时间间隔为6min。
测得该基于硅凝胶的干水材料松密度为0.372g/mL，休止角为33.5°，小于40°，说明流动性可以满足生产需求。
图1为本实施例制备的基于硅凝胶的干水材料的显微镜图，图中显示：大部分凝胶干水材料呈现球状或者椭球状颗粒，粒径较为均匀，有少量材料粒径大于200μm。
稳定性能测试：运用离心机对基于硅凝胶的干水材料的稳定性进行测量，结果显示，对比例1得到的普通干水材料在2000r/min离心转速下就有少量水出现，之后随着离心机转速的提高，干水材料破裂产生的水越来越多；而本实施例中的基于硅凝胶的干水材料在离心机转速为5000r/min时，才有少量水析出，出现结块现象，这说明基于硅凝胶的干水材料比普通干水材料更加稳定。这是因为普通干水材料中，内部的水流动性高，使得疏水性外壳在受到挤压或碰撞时容易变形或破裂，通过用二氧化硅凝胶代替水，二氧化硅凝胶具有一定的固水性，降低了液体流动性，而二氧化硅凝胶本身的稳定性好，不易团聚，从而增强干水材料整体的稳定性。
灭火性测试：使用自制的灭火实验装置，在储气罐的初始压力为0.2MPa和灭火剂填充量为100g条件下，对普通ABC干粉及该基于硅凝胶的干水材料进行灭火实验，评价其灭火性能。所用燃料为200mL正庚烷，燃烧60s待温度稳定后开始灭火。结果表明，普通ABC干粉需要9.8s才能完全扑灭火焰，而该基于硅凝胶的干水材料作为灭火剂的灭火时间很短，仅需4.7s，且无复燃现象。
实施例2
(1)将去离子水与水玻璃(3.0模，质量分数34％)按体积比4:1混合并搅拌；
(2)将混合后的溶液倒入装有型号为001*7(732)的苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂的层析柱中，将烧杯置于层析柱的下端，烧杯中所接溶液即为溶液A，pH为3；
(3)向溶液A中，加入适量体积比为3:1的水与水玻璃(3.2模，质量分数34％)的混合液，调节溶液A的pH，使其保持着6左右，得到溶液B；
(4)用电子分析天平称取100g溶液B和10g粒径为7nm的德固赛R812S疏水性纳米二氧化硅，将二者混合置于高速搅拌器中，设置转速为5000r/min，搅拌6min，搅拌停止后，静置30min后，即得到基于硅凝胶的干水材料，其中得到溶液B到高速搅拌开始的时间间隔为8min。
测得该基于硅凝胶的干水材料松密度为0.375g/mL，休止角为24.2°，小于30°，说明流动性好。
稳定性能测试：运用离心机对基于硅凝胶的干水材料的稳定性进行测量，结果显示，本实施例制备得到的基于硅凝胶的干水材料在离心机转速为6000r/min时，才有少量水析出，出现结块现象，说明稳定性好。
灭火性测试：灭火测试过程参照实施例1，结果表明，普通ABC干粉需要9.8s才能完全扑灭火焰，而该基于硅凝胶的干水材料作为灭火剂的灭火时间很短，仅需2.9s，且无复燃现象。
实施例3
(1)将去离子水与水玻璃(3.2模，质量分数34％)按体积比5:1混合并搅拌；
(2)将混合后的溶液倒入装有型号为001*7(732)的苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂的层析柱中，将烧杯置于层析柱的下端，烧杯中所接溶液即为溶液A，pH为3；
(3)向溶液A中，加入适量体积比为3:1的水与水玻璃(3.2模，质量分数34％)的混合液，调节溶液A的pH，使其保持着6左右，得到溶液B；
(4)用电子分析天平称取100g溶液B和11g粒径为7nm的德固赛R812S疏水性纳米二氧化硅，将二者混合置于高速搅拌器中，设置转速为7000r/min，搅拌4min；搅拌停止后，静置30min后，即得到基于硅凝胶的干水材料，其中得到溶液B到高速搅拌开始的时间间隔为5min。
测得该基于硅凝胶的干水材料松密度为0.380g/mL，休止角为26.2°，小于30°，说明流动性好。
稳定性能测试：运用离心机对基于硅凝胶的干水材料的稳定性进行测量，结果显示，本实施例制备得到的基于硅凝胶的干水材料在离心机转速为6000r/min时，才有少量水析出，出现结块现象，说明稳定性好。
灭火性测试：灭火测试过程参照实施例1，结果表明，普通ABC干粉需要9.8s才能完全扑灭火焰，而该基于硅凝胶的干水材料作为灭火剂的灭火时间很短，仅需3.3s，且无复燃现象。
实施例4
(1)将去离子水与水玻璃(3.3模，质量分数34％)按体积比6:1混合并搅拌；
(2)将混合后的溶液倒入装有型号为001*7(732)的苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂的层析柱中，将烧杯置于层析柱的下端，烧杯中所接溶液即为溶液A，pH为3；
(3)向溶液A中，加入适量体积比为3:1的水与水玻璃(3.2模，质量分数34％)的混合液，调节溶液A的pH，使其保持着6左右，得到溶液B；
(4)用电子分析天平称取100g溶液B和12g粒径为7nm的德固赛R812S疏水性纳米二氧化硅，将二者混合置于高速搅拌器中，设置转速为5000r/min，搅拌7min；搅拌停止后，静置30min后，即得到基于硅凝胶的干水材料，其中得到溶液B到高速搅拌开始的时间间隔为10min。
测得该基于硅凝胶的干水材料松密度为0.353g/mL，休止角为29.8°，小于30°，说明流动性好。
稳定性能测试：运用离心机对基于硅凝胶的干水材料的稳定性进行测量，结果显示，本实施例制备得到的基于硅凝胶的干水材料在离心机转速为5500r/min时，才有少量水析出，出现结块现象，说明稳定性好。
灭火性测试：灭火测试过程参照实施例1，结果表明，普通ABC干粉需要9.8s才能完全扑灭火焰，而该基于硅凝胶的干水材料作为灭火剂的灭火时间很短，仅需4.1s，且无复燃现象。

Claims (10)

1.一种基于硅凝胶的干水材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)加入去离子水稀释水玻璃；
(2)将稀释后的水玻璃溶液倒入装有强酸性阳离子交换树脂的层析柱中，得到溶液A，pH为3～4；
(3)加入碱溶液调节溶液A的pH，使其保持在6～7，得到溶液B；
(4)在溶液B形成的0.5h内与疏水性纳米固体粒子混合后置于高速搅拌器中搅拌，然后静置20～30min，即得基于硅凝胶的干水材料。
2.根据权利要求1所述的基于硅凝胶的干水材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中水玻璃的模数为2.5～3.55，固含量为32～36％，水玻璃与水的体积比为1：(2-6)。
3.根据权利要求1所述的基于硅凝胶的干水材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中所用强酸性阳离子交换树脂为苯乙烯系。
4.根据权利要求1所述的基于硅凝胶的干水材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中疏水性纳米固体粒子为二氧化硅、二氧化锰、二氧化锡、二氧化钛、氧化铁、氧化铜、氧化铝、氧化镁、氧化锌或氧化钨。
5.根据权利要求1所述的基于硅凝胶的干水材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中疏水性纳米固体粒子按质量比计加入量为B溶液质量的8～12％。
6.根据权利要求1所述的基于硅凝胶的干水材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中疏水性纳米固体粒子粒径为5～15nm。
7.根据权利要求1所述的基于硅凝胶的干水材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中搅拌条件为：在3000～7000r/min搅拌速率下搅拌4～8min。
8.根据权利要求1所述的基于硅凝胶的干水材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的碱溶液为水玻璃溶液、稀氨水或无机碱水溶液。
9.根据权利要求8所述的基于硅凝胶的干水材料的制备方法，其特征在于，所述无机碱水溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡或氢氧化锂；所述水玻璃溶液为水玻璃与水按体积比1:3组成的混合液，其中水玻璃模数为3.2，质量分数为34％。
10.一种灭火剂，其特征在于，所述灭火剂为权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的基于硅凝胶的干水材料。
CN201910696798.0A 2019-07-30 2019-07-30 一种基于硅凝胶的干水材料的制备方法及其作为灭火剂的应用 Pending CN110433443A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910696798.0A CN110433443A (zh) 2019-07-30 2019-07-30 一种基于硅凝胶的干水材料的制备方法及其作为灭火剂的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910696798.0A CN110433443A (zh) 2019-07-30 2019-07-30 一种基于硅凝胶的干水材料的制备方法及其作为灭火剂的应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110433443A true CN110433443A (zh) 2019-11-12

Family

ID=68432408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910696798.0A Pending CN110433443A (zh) 2019-07-30 2019-07-30 一种基于硅凝胶的干水材料的制备方法及其作为灭火剂的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110433443A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112206457A (zh) * 2020-10-20 2021-01-12 武汉理工大学 一种生物质凝胶基干水粉体灭火剂及其制备方法
CN113069707A (zh) * 2021-04-12 2021-07-06 中国科学技术大学 一种锂电池火灾凝胶干水灭火剂的制备方法
CN113274676A (zh) * 2020-02-19 2021-08-20 黑龙江省森林保护研究所 一种新型水凝胶灭火剂及其制备方法、灭火装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5342597A (en) * 1990-11-14 1994-08-30 Cabot Corporation Process for uniformly moisturizing fumed silica
CN101538046A (zh) * 2009-03-10 2009-09-23 大连工业大学 利用粉煤灰同时制备SiO2气凝胶和沸石的方法
CN102772878A (zh) * 2012-07-24 2012-11-14 华南理工大学 一种二氧化碳水合物灭火剂及其应用
CN103007478A (zh) * 2012-12-31 2013-04-03 西安科技大学 一种灭火剂及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5342597A (en) * 1990-11-14 1994-08-30 Cabot Corporation Process for uniformly moisturizing fumed silica
CN101538046A (zh) * 2009-03-10 2009-09-23 大连工业大学 利用粉煤灰同时制备SiO2气凝胶和沸石的方法
CN102772878A (zh) * 2012-07-24 2012-11-14 华南理工大学 一种二氧化碳水合物灭火剂及其应用
CN103007478A (zh) * 2012-12-31 2013-04-03 西安科技大学 一种灭火剂及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐方荣: "新型凝胶型干水灭火剂及其灭火效能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ι辑》 *
蔡永乐: "《矿井防灭火技术》", 30 June 2009, 中国矿业大学出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113274676A (zh) * 2020-02-19 2021-08-20 黑龙江省森林保护研究所 一种新型水凝胶灭火剂及其制备方法、灭火装置
CN112206457A (zh) * 2020-10-20 2021-01-12 武汉理工大学 一种生物质凝胶基干水粉体灭火剂及其制备方法
CN113069707A (zh) * 2021-04-12 2021-07-06 中国科学技术大学 一种锂电池火灾凝胶干水灭火剂的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110433443A (zh) 一种基于硅凝胶的干水材料的制备方法及其作为灭火剂的应用
Zou et al. Inspiration from a thermosensitive biomass gel: A novel method to improving the stability of core-shell “dry water” fire extinguishing agent
WO2019237482A1 (zh) 一种高效绿色环保型灭火剂及其制备方法
Han et al. New-type gel dry-water extinguishants and its effectiveness
JP2009509627A (ja) 消火剤、その製造方法及び消火方法
NL2029260B1 (en) Water-based aerogel efficient fire extinguishing agent and preparation method thereof
CN106807027A (zh) 微胶囊灭火剂
CN114917521B (zh) 一种温度响应型双壳层微胶囊灭火剂及其制备方法
CN109925645B (zh) 一种基于多孔二氧化硅、氧化铝与铝粉混合物的锂电池灭火材料及应用
US4867902A (en) Microencapsulated oxygen generators
JPH0151455B2 (zh)
Zheng et al. Preparation and properties of a new core–shell-modified gel dry-water powder
CN103111035B (zh) 一种bc干粉灭火剂
Wang et al. Gas explosion suppression performance of modified gel-type dry waters
CN106861107A (zh) 一种凹凸棒凝胶泡沫灭火剂及其制备方法
CN112206457B (zh) 一种生物质凝胶基干水粉体灭火剂及其制备方法
CN109854292A (zh) 一种抑制煤尘***的粉体抑爆剂及其制备方法
US20180250541A1 (en) Enhanced dry chemical fire extinguishing composition, apparatus, and method
CN110448851B (zh) 一种核壳结构粉体灭火介质及其制备方法和应用
RU2209647C2 (ru) Регенеративный продукт
CN106377864A (zh) 一种膨胀珍珠岩干粉灭火剂
KR20240022224A (ko) 금속화재 소화용 하이드로겔 조성물
US4149976A (en) Powder for extinguishing fires of liquid substances or of a mixture of liquid substances
CN105854214B (zh) 抗复燃干粉灭火剂及其制法
EP0311006B1 (en) Method for extinguishing chlorosilane fires

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191112

RJ01 Rejection of invention patent application after publication