CN100531825C - 原位包覆气溶胶粒子降低气溶胶灭火剂腐蚀性方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气溶胶灭火系统和气溶胶灭火剂制造、应用领域。本发明以多种表面活性剂、硅烷偶联剂及它们的复配作为气溶胶灭火剂燃烧固体产物颗粒的表面包覆剂，在气溶胶发生装置中增设表面包覆剂的原位释放装置，在气溶胶烟雾生成及释放过程中完成气溶胶粒子的包覆改性，即实现气溶胶粒子表面的原位包覆改性，达到降低气溶胶灭火剂对金属材料腐蚀性的目的。本发明的应用可在确保气溶胶灭火剂高效灭火优势的前提下，降低气溶胶灭火剂对金属材料腐蚀性；增设的表面包覆剂原位释放装置，结构简单安全可靠，同时具有阻火降温功能，而且因采用了轻质材料，能减少灭火装置的重量，扩大了气溶胶灭火剂的应用范围。

Description

原位包覆气溶胶粒子降低气溶胶灭火剂腐蚀性方法

技术领域

本发明涉及气溶胶灭火系统和气溶胶灭火剂制造、应用领域。

背景技术

固体微粒气溶胶灭火剂(pyrotechnically generating aerosol，简称PGA)是一种正在被开发和应用的哈龙灭火剂的替代物，其配方以固体推进剂和烟火药为基础，主要由氧化剂、燃烧剂和粘合剂组成，它可以通过燃烧产生纳米-亚微米级的固体微粒。

固体微粒气溶胶灭火剂以其灭火效率高、灭火速度快、无管网、无压力、无毒、不导电、对大气无污染(ODP＝0，GWP接近于0)、初始成本低、灭火系统安装维护方便等特点逐渐在消防领域占有了一席之地，目前主要应用于核电站控制室、汽车引擎部、轮船机舱、飞机发动机舱、军事设施、电子通讯设备室、铁路交通部门等场所。

气溶胶灭火剂主要由燃烧产生的无机盐类固体微粒起抑制灭火作用。这些无机盐在潮湿环境极易吸水生成碱，沉积在金属材料表面对其产生一定腐蚀，致使仪器损坏、电器短路等。由此可见，气溶胶灭火剂对金属的腐蚀性问题是当前影响其应用的关键所在。

目前没有发现国内外有成功降低气溶胶灭火剂腐蚀性的报道。国内部分企业和科研部门曾尝试：通过改变配方，改变气溶胶灭火剂燃烧产物中盐类固体成分、增加燃烧的惰性气体或降低pH值的方法来降低腐蚀性。但是以上方案并不是降低气溶胶腐蚀性的可信赖途径，而且燃烧产物中起主要灭火作用的固体盐类成分的改变，降低了气溶胶灭火剂的高灭火效率。

本发明提出原位包覆气溶胶粒子降低热气溶胶灭火剂腐蚀性方法以下述理论为基础：(1)从气溶胶对金属材料腐蚀的电化学历程来看，气溶胶灭火剂燃烧产生的固体气溶胶颗粒主要是无机粒子，当这些无机粒子暴露于潮湿空气中时，首先吸收水分，无机盐在水中的电离形成强电解液，进而对金属材料形成电化学腐蚀。可见，气溶胶固体颗粒在潮湿环境下容易吸凝水分是其存在腐蚀现象的根源所在，只有降低气溶胶颗粒的吸湿性才能从根本上解决气溶胶灭火剂的腐蚀性问题。(2)对大气环境中有机改性无机粒子吸湿性的研究成果表明，经某些有机物表面改性过的无机粒子吸湿明显降低。(3)由固体颗粒表面化学理论可知，纳米-亚微米级的水溶性无机气溶胶固体颗粒具有很高的表面能，当它吸收了空气中的水分以后，其高表面能就变成了低表面能。表面活性剂分子中的亲水基团与气溶胶粒子结合，使它的表面能降低，而憎水基团则指向颗粒外围，形成了一层憎水薄膜，阻止了空气中水分子与气溶胶颗粒的接触，改变颗粒的吸湿动力学过程，降低气溶胶颗粒的吸湿性。

因此，采用原位包覆气溶胶固体颗粒降低吸湿性和腐蚀性的崭新技术途径，既可以保证气溶胶高灭火效率这一优势，又能很好地解决气溶胶对金属的腐蚀性问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位包覆气溶胶粒子降低热气溶胶灭火剂腐蚀性方法，在确保气溶胶灭火剂高效灭火优势的前提下，达到降低灭火剂燃烧固体产物颗粒对金属材料表面腐蚀性的目的，扩大此类灭火剂和灭火系统的应用范围，具有促进哈龙替代技术发展、贡献于保护大气臭氧层的作用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：气溶胶灭火装置中设置阻火控温单元，阻挡火焰与表面包覆剂的直接接触，防止表面包覆剂的炭化分解，并通过阻火控温单元吸热材料层厚度的变化，调控气溶胶的温度在表面包覆剂的最佳气化温度；将粘附一定质量表面包覆剂层的金属丝网状物装于气溶胶释放通路，使经阻火控温单元吸热材料层降温后的热气溶胶流经金属丝网状物，促使表面包覆剂吸热气化，释放到灭火空间；灭火气溶胶固体颗粒和气化后的表面包覆剂分子同时释放到灭火空间，发生作用，在气溶胶粒子表面形成疏水有机包覆层。

在上述方案中，阻火控温单元吸热材料层可以是吸热陶瓷载体或钢球，或者无机盐材料制造的吸热条、吸热球等，通过吸热材料层厚度的变化，将气溶胶温度调控在40～200℃。

在上述方案中，可将金属丝网状物团成圆饼或团状，金属网和金属箔网也可以采用层层重叠，或做成层层卷状，然后完全浸入液态或熔融态表面包覆剂，使金属丝网状物上粘附一定质量的表面包覆剂层。

在上述方案中，金属丝网状物表面粘附的表面包覆剂量为灭火药剂用量的0.5～50％。

本发明具有以下优点：提供一种原位包覆气溶胶粒子降低热气溶胶灭火剂腐蚀性方法，在确保气溶胶灭火剂优势的前提下，降低灭火剂燃烧固体产物颗粒对金属材料表面的腐蚀性。由于气溶胶灭火剂主要通过捕捉自由基、切断燃烧反应链、化学抑制作用来灭火，具有灭火快捷，灭火效率高的特点，因此表面包覆剂对气溶胶固体粒子的表面包覆并不会影响其灭火效果。增设的表面包覆剂原位释放装置结构简单，所用金属丝网状物表面积大、通透性好，材料导热快的特点正是表面包覆剂能在短时间内迅速气化的必要条件，而且表面包覆剂和金属丝网状物的吸热作用能够降低气溶胶出口温度，可以完全或部分替代原来外冷却方式的笨重装置，减少灭火装置的重量。

附图说明

附图1为本发明增设表面包覆剂原位释放装置后的气溶胶发生装置结构示意图；

附图2为包覆前后灭火剂腐蚀数据直方图。

附图1中标号1为金属外筒、2为盛装灭火药剂的药筒、3为圆弧形导流罩、4为固定用下部金属筛网、5为吸热材料层、6为粘附表面包覆剂层的金属丝网状物、7为固定用上部金属筛网、8为点火引线、9为电源。

具体实施方式

一种增设表面包覆剂原位释放装置后的气溶胶发生装置结构如附图1所示。在金属外筒(1)构成的燃烧室中，阻火控温单元主要由圆弧形导流罩(3)和吸热材料层(5)组成，圆弧形导流罩阻挡了火焰与表面包覆剂的直接接触，灭火药剂燃烧释放的热气溶胶由导流罩周边向上迅速扩散，首先通过吸热材料层，使气溶胶的温度降为表面包覆剂的最佳气化温度，经过降温以后的热气溶胶再流经粘附表面包覆剂层的金属丝网状物(6)，这样，灭火气溶胶固体粒子和气化后的表面包覆剂分子同时释放到灭火空间，发生作用，在气溶胶粒子表面形成疏水有机包覆层。在吸热材料层下部和粘附表面包覆剂层的金属丝网状物上部分别设置固定用下部金属筛网(4)和上部金属筛网(7)。

在附图1所示的气溶胶发生装置结构中，分别以司班80、吐温60、十二烷基磺酸钠、十八胺、氟碳表面活性剂和γ氨丙基三乙氧基硅烷作为表面包覆剂，对灭火气溶胶实施原位包覆。

在具体实施例中，采用100g灭火剂用量，吸热材料层采用25只直径为12.7mm的钢球平铺于下部金属筛网上，8g铝箔网团成球状，粘附约15g表面包覆剂。以铜片作为腐蚀性测试材料。将表面去掉氧化膜的铜片放入灭火空间，点燃药柱，铜片承接气溶胶颗粒20分钟后分别放入相对湿度为90％的环境中24小时，计算去除表面锈蚀物后铜板的腐蚀失重，得气溶胶通路中添加包覆剂与不加包覆剂情况铜片腐蚀失重图。腐蚀性数据表明，气溶胶颗粒包覆后铜板的腐蚀性有所改善。

Claims (5)

1、一种原位包覆气溶胶粒子降低气溶胶灭火剂腐蚀性的方法，其特征在于：气溶胶灭火装置内增设金属丝网状物表面粘附表面包覆剂的原位释放装置，在高温气溶胶释放过程中，气溶胶与表面包覆剂原位释放装置接触，金属丝网状物表面粘附的表面包覆剂是表面活性剂司班80、吐温60、十二烷基磺酸钠、十八胺、氟碳表面活性剂、γ氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或者它们的复配物，从而实现表面包覆剂对气溶胶的表面包覆。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：增设的表面包覆剂原位释放装置是指用金属丝网状物浸渍上液态或熔融态表面包覆剂，使金属丝网状物表面粘附一层表面包覆剂层。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：增设的表面包覆剂原位释放装置采用的金属丝网状物是指材料为铝、铜、锡所制的包括金属筛网、金属丝或金属箔网在内的丝状或网状结构物。

4、根据权利要求1所述的方法，表面包覆剂原位释放装置位于气溶胶灭火装置内的气溶胶释放通路中。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：金属丝网状物表面粘附的表面包覆剂的质量为灭火药剂质量的0.5～50％。

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