CN111589041A - 一种抗复燃复合干粉灭火剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗复燃复合干粉灭火剂及其制备方法，以质量百分数计，该灭火剂包括50~75%灭火基料、8~30%吸油颗粒、8~20%隔热阻燃颗粒和3~10%纳米助剂，本发明通过引入吸油材料和隔热材料辅助灭火，有效防止干粉灭火后的复燃问题；摒弃了传统的硅油、硬脂酸盐、云母滑石粉等干粉助剂，同时引入纳米助剂，通过微纳米复合设计及制备工艺，赋予微纳米复合干粉优异斥水斥油和流动性，并发挥纳米材料强化灭火的作用，提升干粉灭火剂的灭火效能，降低火场清理的危险性和难度。

Description

一种抗复燃复合干粉灭火剂及其制备方法
技术领域
本发明属于消防领域，尤其是涉及一种新型灭火剂及其制备方法。
背景技术
干粉灭火剂扑灭油火具有快速、高效的优势，常常被用于快速扑灭初起火灾。干粉扑灭油火的最大弊端是灭火后的复燃问题。油类火灾的燃烧实质是油蒸气的燃烧，因为干粉灭火机制是化学灭火，通过阻断燃烧反应链中止燃烧，不具有降温作用；加之普通干粉表面疏水亲油性，比重大于油品，喷射后直接沉入油面底部、无法继续发挥灭火作用，导致可燃物、氧气、温度的燃烧三角形依然存在，是干粉扑灭油火后容易复燃的主要原因。
现有干粉灭火剂的配方中大都含有硅油、硬脂酸盐、云母、白炭黑等辅料，用于改善或增强干粉的斥水性、流动性、电绝缘性等使用性能。这部分辅料添加工艺繁复，在灭火剂中虽然质量占比较高，但对灭火效能贡献不大，也是造成干粉亲油性的根本原因所在。
已有抗复燃复合干粉灭火剂专利如中国专利CN1597024A和CN104096335A都提出了在干粉灭火剂中进一步添加氟碳表面活性剂组分的方法增强干粉颗粒的斥水斥油性能，从而提高抗复燃能力。中国专利CN105854214A则以碱渣为主要成分制备干粉灭火剂可分散漂浮于燃烧液面，隔绝空气，阻止复燃。上述干粉专利都是建立在对干粉颗粒进行斥油处理的设计思路，由此制得的干粉灭火剂综合性能提升空间有限。
发明内容
为了克服现有干粉灭火剂抗复燃性能的不足，本发明通过拓展配方组分和升级制备工艺，采用灭火、吸油、隔热和阻燃等多组分协同和微纳米复合工艺，提出了一种新型抗复燃复合干粉灭火剂，该抗复燃复合干粉灭火剂配方组分科学合理，制备工艺简单高效。
实现本发明目的的技术解决方案是：本发明所述抗复燃复合干粉灭火剂，以质量百分数计，包括50～75％灭火基料、8～30％吸油颗粒、8～20％隔热阻燃颗粒和3～10％纳米助剂。
较佳的，灭火基料可以是聚磷酸铵、磷酸二氢铵/磷酸氢二铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾或氯化钠等，粉碎至(D50)3.5-40微米。
较佳的，吸油颗粒选用吸油倍率10以上的树脂颗粒，可以是麦吉克、仪耐、贝多等国产品牌，也可以是国外Imbiber Beads等品牌，粉碎至(D50)15-80微米。较佳的，隔热阻燃颗粒可以是玻璃微珠、沸石粉、氢氧化镁、氢氧化铝等中的一种或几种复合，粒径范围(D50)2.5-15微米。
较佳的，纳米助剂可以是二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、二氧化铝等中的一种或几种复合，粒径范围(D50)0.05-0.1微米。
上述抗复燃复合干粉灭火剂的制备方法，包括如下步骤：
将上述原料按照相应配比混合，在高速复合机中以500～1000转/分钟运行10～20分钟，然后转为2500～3800转/分钟高速复合20～40分钟，期间控制干粉温度不超过85～95℃，关机、冷却至室温，出料包装即得。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种复合配方思路的干粉灭火剂。向干粉灭火基料中引入吸油材料和隔热阻燃材料进行辅助灭火；同时引入纳米助剂，通过微纳米复合工艺制备复合干粉灭火剂。
(2)本发明提供了一种干粉灭火剂的微纳米复合设计和制备方法，通过科学的微纳米粒径设计以及合理的复合工艺，使干粉形成类似荷叶效应的微纳米仿生结构，使得复合灭火剂能够自然漂浮在油液表面发挥灭火作用并防止复燃。
(3)本发明制备的复合灭火剂流动性能优异、易于喷射，能够快速扑灭燃油火不复燃、有效防止燃油流淌区域的火势蔓延，扑救效果和后期火场清理效率显著高于传统的水成膜灭火剂。
(4)本发明产品生产工艺先进，方法简便易行，具有较好的实际应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例3复合干粉灭火后漂浮在油面的照片。
图2为本发明对比例5市售普通型干粉灭火后沉入油盘底部的照片。
图3为本发明对比例2干粉灭火后漂浮在油面的照片。
图4为本发明对比例3干粉灭火后漂浮在油面的照片。
具体实施方式
下面结合实施例和试验例详细说明本发明的技术方案，但是保护范围不限于此。
本发明各组分的主要作用机制如下：灭火基料和助剂中断油蒸气的燃烧化学反应；吸油材料通过吸收表面油品降低燃烧区域上方的油蒸气浓度；隔热阻燃材料同时漂浮在油面起到降低油温并隔绝氧气的作用。纳米助剂赋予复合干粉优异的斥水性和优异的流动性，同时发挥纳米材料强化灭火的作用。如此四管齐下发挥不同组分的协同效应，全面破坏燃烧四面体的化学反应链、可燃物、温度和氧气等四要素。微纳米复合的制备方法，摒弃了传统的硅油、硬脂酸盐等改善干粉斥水性助剂和滑石粉云母粉等流动性助剂，通过合理的微纳米粒径设计以及复合工艺，赋予复合干粉优异的斥水斥油和流动性。不仅有效防止干粉灭火后的复燃问题，明显提升干粉灭火剂的灭火效能，还可以显著降低火场清理的危险性和难度。
实施例1
抗复燃复合干粉灭火剂，按照表1中配方，将所有原料按照相应配比混合，在高速复合机中以500转/分钟运行12分钟，然后2500转/分钟高速复合40分钟，期间控制干粉温度不超过85～95℃，关机、冷却至室温，出料包装即得。
实施例2
抗复燃复合干粉灭火剂，按照表1中配方，将所有原料按照相应配比混合，在高速复合机中以500转/分钟运行15分钟，然后3500转/分钟高速复合25分钟，期间控制干粉温度不超过85～95℃，关机、冷却至室温，出料包装即得。
实施例3
抗复燃复合干粉灭火剂，按照表1中配方，将所有原料按照相应配比混合，在高速复合机中以800转/分钟运行10分钟，然后3000转/分钟高速复合40分钟，期间控制干粉温度不超过85～95℃，关机、冷却至室温，出料包装即得。
实施例4
抗复燃复合干粉灭火剂，按照表1中配方，将所有原料按照相应配比混合，在高速复合机中以500转/分钟运行15分钟，然后转为3800转/分钟高速复合25分钟，期间控制干粉温度不超过85～95℃，关机、冷却至室温，出料包装即得。
实施例5
抗复燃复合干粉灭火剂，按照表1中配方，将所有原料按照相应配比混合，在高速复合机中以1000转/分钟运行15分钟，然后转为3800转/分钟高速复合20分钟，期间控制干粉温度不超过85～95℃，关机、冷却至室温，出料包装即得。
实施例6
抗复燃复合干粉灭火剂，按照表1中配方，将所有原料按照相应配比混合，在高速复合机中以800转/分钟运行10分钟，然后转为3500转/分钟高速复合35分钟，期间控制干粉温度不超过85～95℃，关机、冷却至室温，出料包装即得。
实施例7
抗复燃复合干粉灭火剂，按照表1中配方，将所有原料按照相应配比混合，在高速复合机中以600转/分钟运行15分钟，然后转为3500转/分钟高速复合30分钟，期间控制干粉温度不超过85～95℃，关机、冷却至室温，出料包装即得。
对比例1
抗复燃复合干粉灭火剂对比例，按照表1中配方，将所有原料按照相应配比混合，在高速复合机中以600转/分钟运行15分钟，然后转为3500转/分钟高速复合30分钟，期间控制干粉温度不超过85～95℃，关机、冷却至室温，出料包装即得。
对比例2
抗复燃复合干粉灭火剂对比例，按照表1中配方，将所有原料按照相应配比混合，在高速复合机中以500转/分钟运行12分钟，然后转为2500转/分钟高速复合40分钟，期间控制干粉温度不超过85～95℃，关机、冷却至室温，出料包装即得。
对比例3
抗复燃复合干粉灭火剂对比例，按照表1中配方，将所有原料按照相应配比混合，在高速复合机中以800转/分钟运行10分钟，然后3000转/分钟高速复合40分钟，期间控制干粉温度不超过85～95℃，关机、冷却至室温，出料包装即得。
对比例4
抗复燃复合干粉灭火剂对比例，按照表1中配方，将所有原料按照相应配比投入混合机进行混合搅拌，期间温度控制在50±10℃，测定含水率小于0.12％后关机、冷却至室温，出料包装即得。
对比例5
市售某越牌75ABC干粉灭火剂，灭火基料为磷酸铵盐。
表1灭火剂主要组分及质量分数
Figure BDA0002477302970000051
试验例
参照GB 4066-2017标准要求及试验方法，对本发明实施例1-7所得抗复燃复合干粉灭火剂进行了性能检测，全部结果均符合GB4066-2017标准。
实施例与对比例的性能比较结果如表2所示。
表2抗复燃复合干粉灭火剂性能比较
Figure BDA0002477302970000052
Figure BDA0002477302970000061
由表2数据可知，本发明实施例1-7所得抗复燃复合干粉灭火剂的吸湿率、针入度、流动性、耐低温性能等检测结果明显优于对比例5的市售普通干粉。在标准灭火试验时，实施例1-7所述的复合干粉灭火剂的灭火速度相对更快。灭火完毕观察油面，本发明实施例1-7所得抗复燃复合干粉灭火剂均漂浮在油面上形成覆盖层，图1给出了实施例3制备的抗复燃复合干粉灭火剂灭火后漂浮在油面照片。与对比例5所述的市售干粉灭火剂灭火后沉入油盘底部情形(图2)形成鲜明对比。
对比例1配方中未添加纳米助剂，导致复合干粉的密度较实施例1明显偏大，吸湿率、针入度、流动性和耐低温数据均差于所有实施例。
对比例2配方中未添加吸油和隔热组分，导致灭火后灭火剂虽浮在油层上表面，但无吸油的特殊效果，见图3。
对比例3配方比例不够科学合理，导致灭火后灭火剂虽浮在油层上表面，但吸油效果不佳，见图4。
对比例4制备工艺未采用微纳米复合工艺，导致复合干粉的密度较实施例4明显较大，吸湿率、针入度、流动性和耐低温性能数据均差于所有实施例。
本发明所得抗复燃复合干粉灭火剂适用于各类干粉灭火剂，包括ABC干粉和BC干粉。ABC干粉用于扑灭A类火和B类火；BC干粉用于扑灭B类火，防复燃主要是针对B类火，即燃油火。

Claims (8)

1.一种抗复燃复合干粉灭火剂，其特征在于，以质量百分数计，包括50~75%灭火基料、8~30%吸油颗粒、8~20%隔热阻燃颗粒和3~10%纳米助剂。
2.如权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，灭火基料包括聚磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾和氯化钠中任意一种或几种，其粒径D50为3.5-40微米。
3.如权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，吸油颗粒选用吸油倍率10以上的树脂颗粒。
4.如权利要求1或3所述的灭火剂，其特征在于，吸油颗粒包括麦吉克、仪耐、贝多、Imbiber Beads品牌中的任意一种或几种，其粒径D50为15-80微米。
5.如权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，隔热阻燃颗粒包括玻璃微珠、沸石粉、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或几种，其粒径D50为2.5-15微米。
6.如权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，纳米助剂包括二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、二氧化铝中的一种或几种，其粒径D50为0.05-0.1微米。
7.一种如权利要求1-6任一所述的抗复燃复合干粉灭火剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将原料按照配比混合，在高速复合机中以500~1000转/分钟运行10~20分钟，然后转为2500~3800转/分钟高速复合20~40分钟，期间控制干粉温度不超过85~95℃。
8.如权利要求1-6任一所述的抗复燃复合干粉灭火剂的应用。
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