CN101810918A - 固溶胶型气溶胶灭火剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种固溶胶型气溶胶灭火剂及其制备方法，采用水作为溶剂，选用均易溶于水的氧化剂和还原剂作为原料，使氧化剂和还原剂达到分子级的均匀分散，在混药均匀性上较研磨干混实现了很大的突破，产品的燃烧性能和灭火性能得到了显著的提高。该法减少了对原料的粉碎过程，提高生产过程的物流速度，实现了高产能，并可较大程度降低生产能耗和生产成本，避免了粉尘污染，并实现生产过程的安全化和环保化，可作为哈龙替代技术。

Description

固溶胶型气溶胶灭火剂及其制备方法

所属领域：

本发明属于消防灭火技术领域，涉及一种固溶胶型气溶胶灭火剂及其制备方法。

背景技术：

我国在签署蒙特利尔议定书后，制定了国家《哈龙整体淘汰计划》，其中确立了要在2010年12月31日全面停止哈龙灭火剂(破坏臭氧层的主要物质)的生产和使用的大目标。公安部在2001年8月1日发布了《关于进一步加强哈龙替代品及其替代技术管理的通知》，进一步明确了推广哈龙替代品的基本原则，规定将气溶胶、细水雾灭火系统等五类灭火技术列为国家推广使用的哈龙替代技术。

气溶胶灭火剂是由氧化剂、还原剂(也称可燃剂)、粘合剂、燃速调节剂等物质构成的固体混合药剂。在启动电流或热引发下，经过药剂自身的氧化还原反应后生成灭火气溶胶，这种灭火气溶胶就称为热气溶胶灭火剂。其通过无规则的固体布朗运动迅速弥漫整个空间以全淹没的方式实施灭火。该灭火剂产品之所以在众多哈龙替代技术中脱颖而出，因为其具有不破坏臭氧层、灭火效能高(是哈龙产品的4～6倍)、不产生温室效应、产物在大气中存留时间短、安装维护简单、无毒、综合成本低廉等优点。

气溶胶灭火技术作为一种优秀的哈龙替代技术，已经逐渐引起国际社会的关注和重视。目前，中国、美国、俄罗斯、英国、澳大利亚、新西兰等国均在积极研发，已有多种产品问世，并且被应用到船舶、采油、通信、军事、电力等行业。气溶胶灭火技术已被美国环境保护局(EPA)重要替代物管理署(SNAP)列为重要哈龙替代技术。为了进一步促进和规范气溶胶灭火技术的发展，国际标准化组织(ISO)、国际海事组织(IMO)、欧洲标准化委员会(CEN)、美国消防协会(NFPA.)等组织，已经开始制定气溶胶的相关标准。中国、俄罗斯、澳大利亚、新西兰等国气溶胶灭火系统的标准已经颁布。

目前，可以检索到的涉及灭火气溶胶产品的已有专利技术如下：

1、中国专利200710018217，适用于精密电器设备的气溶胶灭火组合物，采用钾盐氧化剂为5～15％，锶盐氧化剂52～60％，可燃剂为胍类、唑类及其盐15～20％，添加剂为金属粉类、金属氧化物类碳酸钙、碳酸镁、钾长石和碳粉2～10％，粘合剂为树脂类酚醛树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂2～10％。本发明灭火组合物可以保证其绝缘电阻≥1MΩ至＜20MΩ。

2、中国专利200710018219，适用于普通电器设备的气溶胶灭火组合物，采用氧化剂为钾盐15～20％和锶盐48～52％的混合物，可燃剂为胍类10～25％，添加剂为金属粉碳粉2～10％，粘合剂为树脂类、纤维素类、酯类、聚合物类中的一种或多种的组合。

3、中国专利200710018218，适用于强电类电器设备的气溶胶灭火组合物，采用氧化剂钾盐20～35％，锶盐氧化剂30～48％，可燃剂为胍类，添加剂为金属粉类、金属氧化物类、碳粉类、无机盐，粘合剂为树脂类、纤维素类、酯类、聚合物类中的一种或多种的组合。

4、中国专利02119648.6，适用于强电器线路的高效无毒无腐蚀气溶胶灭火剂，采用氧化剂为钾盐和锶盐的混合物，可燃剂为硝酸胍、双氧胺及其盐中的一种或多种的组合，添加剂为铁、铝金属粉、碳料、氯酸钾、高氯酸钾、铁氰化钾，粘合剂酚醛树脂。

5、中国专利00107302.8，气溶胶灭火剂及其制备方法，采用氧化剂为硝酸钡、硝酸钾，添加剂为镁、铝金属粉、碳酸氢钠、密胺、偏二酰氮甲胺，粘合剂为环氧树脂、酚醛树脂。

6、中国专利200510105449.5，一种新型气溶胶灭火剂，采用氧化剂为硝酸锶55～70％，还原燃烧剂为碳5～12％，发泡剂为双氰胺20～30％，燃烧调节剂为铁氰化钾、高氯酸钾0～8％，消毒净化剂为六亚甲基四胺4～12％，粘合剂为酚醛树脂5～15％。

7、美国专利01820626，烟火形成气溶胶的灭火组合物及其制备方法。采用包含氧化剂、压制助剂、和燃烧粘合剂，该燃烧粘合剂由热塑性甲醛-苯酚缩聚物形成，由二羧酸酯所增塑，并由聚四氟乙烯所增强。制备方法是将悬浮于有机溶剂中的甲醛-苯酚缩聚物和分散于二羧酸酯中的聚四氟乙烯进行混合，然后，将该混合物与氧化剂和压制助剂混合，随后进行热机械处理。该发明能制备具有良好的抗变形强度特性、低灭火浓度的烟火形成气溶胶的灭火组合物并能调节燃烧速率。

气溶胶灭火剂的制备，需将灭火剂组分均匀地混合在一起，称之为混药。这是灭火剂生产过程中关键而又具有危险性的工序。混合质量的优劣，直接影响灭火剂的灭火效率和性能。当氧化剂和可燃剂混合成一体，即构成了易燃、易爆的灭火剂，在一定条件下就有可能发生燃烧或爆炸。目前的工艺为保证混合的均匀性，就要求物料的粒度必须足够小。但是，制造微小颗粒的物料需要较高的生产工艺以及能量消耗，且某些物料易吸潮团聚，又对生产环境的湿度等条件提出了较高的要求；另外，由于小颗粒物料的反应活性变大，在生产过程中发生意外的几率也较高。与此同时，研磨微小颗粒的物料，造成的粉尘污染也不容忽视。在已有的中国专利技术中一般采用干混，需对产品或原料进行粉碎。粉碎设备的能源消耗使产品成本较高，由于进一步减小物料颗粒的直径会导致机械设备投入的急剧攀升，且粉碎后的微小物料颗粒也对生产环境产生了较大的影响。因此，也阻碍了此类产品的升级换代。中国专利200710018218混药方式，是将所有组分在有机溶剂中配制成悬浮液进行混合，其混合均匀程度仍依赖于物料的粉碎程度，且其中采用有机溶剂对环境的影响较大、成本较高。可燃剂采用胍类容易爆炸，生产环境要求很高，如需严格控制静电累积等。美国专利01820626由于使用有机溶剂和含有甲醛的化合物，对人体和动物以及自然环境会产生有害作用。且工艺流程中加入的有机溶剂只起一个分散的作用，组分并没有溶解，因此其混合效果仍然取决于原始物料颗粒的直径，受机械研磨极限的影响，无法在混合均匀度上实现更大突破。因此可以看出，如何提高气溶胶制备过程中混合的均匀度已经是制约气溶胶灭火剂产品品质提高的一个重要因素。

发明内容：

本发明的目的：是针对上述现有技术中存在的问题，旨在提供一种技术更加合理，流程较为简单，易于操作，实用安全，不需粉碎，环境友好无污染，混合均匀度高，生产成本较低的一种气溶胶灭火剂及其制备方法。

本发明的技术方案：

为了达到上述发明的目的，本发明采用湿法制备方法，以水作为溶剂使氧化剂和还原剂达到分子级的均匀分散，实现不需粉碎而达到高度均匀混合的目的，得到分子级均匀混合的固溶胶类产物。高度均匀的混合使灭火剂的燃烧效果得到了显著的提高，其燃烧速度的调节也更加简单。

该法对原料的粒度没有特殊要求，减少了粉碎物料的过程，可以提高生产过程的物流速度，实现高产能，并可较大程度降低生产能耗和生产成本，避免了粉尘污染，实现生产过程的安全化和环保化。

本发明是这样实现的：

本发明的一种固溶胶型气溶胶灭火剂，包括以下质量分数的原料：

氧化剂35～65；还原、可燃剂35～60；

添加剂0～3；水30～50。

所述的氧化剂包括硝酸锶、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钠、硝酸钡、硝酸镁其中一种或者一种以上的混合物。

所述的还原、可燃剂包括水溶性高分子材料、糖类物质、淀粉类物质、水溶性纤维等其中一种或者一种以上的混合物。

所述的添加剂包括氧化钙，氧化锆、硬脂酸镁、硬脂酸钠、镁粉、铝粉、碳酸钙、碳酸镁等其中一种或者一种以上的混合物。

本发明的固溶胶型气溶胶灭火剂的制备方法，是以水作为溶剂，加入氧化剂，使其充分溶解为分子级分散液，再加入可溶性的还原、可燃剂，使氧化剂与还原剂均匀混合，最后加入一定量的添加剂混合均匀，经干燥成型后，再密闭包装得到本发明产品。其工艺步骤如下：

1、溶解：先将水30～50份加入反应锅中，加入氧化剂35～65份，在充分搅拌并加热的条件下使氧化剂完全溶解成水溶液；

2、混合：在上述氧化剂水溶液中加入还原剂35～60份，在充分搅拌并加热的条件下使还原剂也完全溶解于水溶液；

3、烘干：将混合物干燥至其含水量小于1％，并加入0～3份的添加剂；

4、成型：将干燥的混合物在模具中浇铸成型，经密封包装即得本发明产品。

本发明优点和积极效果：

(1)采用本法制备的固溶胶型气溶胶灭火剂，实现混合均匀性的突破。目前生产工艺中主要是使用球磨机对原料进行混合粉碎，颗粒大小不一，无法实现真正均匀的混合。本发明利用水作为溶剂，氧化剂和还原剂达到了分子级的的均匀混合，其燃烧效果得到了显著的提高。此外，其混合比机械研磨更安全，产生的气溶胶粒径也更小，燃烧的残渣量也较少。

(2)由于采用全程湿混，对原料的粒度以及水分含量不再有要求，减少了粉碎物料的过程，提高生产过程的物流速度，以低投入实现更高的产能，并可较大程度降低生产能耗，提高经济效益。

(3)此固溶胶型气溶胶灭火剂的制备采用湿法手段，极大的避免了工作场所的粉尘污染，达到生产过程的环境保护和安全生产。

附图说明：

图1：为固溶胶型气溶胶灭火剂的湿法制备工艺流程示意图。

具体实施方式：

下面实施例所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的等效变换，均应属于本发明的保护范围。以下结合附图1对本发明进一步描述：

实施例1：

1、配方(重量份数)：

氧化剂55；还原、可燃剂43；

添加剂1；水30。

2、工艺步骤：

1、溶解：先将水30份加入反应锅中，加入氧化剂55份，在加热条件下充分搅拌溶解为氧化剂水溶液；

2、混合：在上述氧化剂水溶液中加入还原、可燃剂43份，在加热搅拌的情况下溶解混合均匀；

3、烘干：将混合物干燥至其含水量小于1％；

4、成型：将干燥的混合物在模具中浇铸成型，经密封包装即得本发明产品。

实施例2：

1、配方(重量份数)：

氧化剂50；还原、可燃剂50；

添加剂2；水35。

2、工艺步骤：

1、溶解：先将水25份加入反应锅中，加入氧化剂50份，在加热条件下充分搅拌溶解为氧化剂水溶液；

2、混合：在上述氧化剂水溶液中加入还原、可燃剂50份，在加热搅拌的情况下溶解混合均匀；

3、烘干：将混合物干燥至其含水量小于1％；

4、成型：将干燥的混合物在模具中浇铸成型，经密封包装即得本发明产品

实施例3：

1、配方(重量份数)：

氧化剂45；还原、可燃剂55；

添加剂2；水30。

2、工艺步骤：

1、溶解：先将水30份加入反应锅中，加入氧化剂45份，在加热条件下充分搅拌溶解为氧化剂水溶液；

2、混合：在上述氧化剂水溶液中加入还原、可燃剂55份，在加热搅拌的情况下溶解混合均匀；

3、烘干：将混合物干燥至其含水量小于1％并加入3份添加剂；

4、成型：将干燥的混合物在模具中浇铸成型，经密封包装即得本发明产品

实施例4：

1、配方(重量份数)：

氧化剂40；还原、可燃剂60；

添加剂2；水30。

2、工艺步骤：

1、溶解：先将水30份加入反应锅中，加入氧化剂40份，在加热条件下充分搅拌溶解为氧化剂水溶液；

2、混合：在上述氧化剂水溶液中加入还原、可燃剂60份，在加热搅拌的情况下溶解混合均匀；

3、烘干：将混合物干燥至其含水量小于1％并加入2份添加剂；

4、成型：将干燥的混合物在模具中浇铸成型，经密封包装即得本发明产品。

实施例5：

1、配方(重量份数)：

氧化剂35；还原、可燃剂62；

添加剂2；水30。

2、工艺步骤：

1、溶解：先将水30份加入反应锅中，加入氧化剂35份，在加热条件下充分搅拌溶解为氧化剂水溶液；

2、混合：在上述氧化剂水溶液中加入还原、可燃剂62份，在加热搅拌的情况下溶解混合均匀；

3、烘干：将混合物干燥至其含水量小于1％并加入2份添加剂；

4、成型：将干燥的混合物在模具中浇铸成型，经密封包装即得本发明产品。

实施例6：

1、配方(重量份数)：

氧化剂65；还原、可燃剂40；

添加剂3；水30。

2、工艺步骤：

1、溶解：先将水30份加入反应锅中，加入氧化剂55份，在加热条件下充分搅拌溶解为氧化剂水溶液；

2、混合：在上述氧化剂水溶液中加入还原、可燃剂43份，在加热搅拌的情况下溶解混合均匀；

3、烘干：将混合物干燥至其含水量小于1％并加入2份添加剂；

4、成型：将干燥的混合物在模具中浇铸成型，经密封包装即得本发明产品。

Claims (3)

1.固溶胶型气溶胶灭火剂及其制备方法，其特征在于，制备配方包括以下质量分数的原料：

氧化剂35～65；还原、可燃剂35～60；

添加剂0～3；水30～50。

所述的氧化剂包括硝酸锶、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钠、硝酸钡、硝酸镁其中一种或者一种以上的混合物。

所述的还原、可燃剂包括水溶性高分子材料、糖类物质、淀粉类物质、水溶性纤维等其中一种或者一种以上的混合物。

所述的添加剂包括氧化钙，氧化锆、硬脂酸镁、硬脂酸钠、镁粉、铝粉、碳酸钙、碳酸镁等其中一种或者一种以上的混合物。

2.根据权利要求1所述的固溶胶型气溶胶灭火剂的制备方法，其特征在于：以水作为溶剂，加入氧化剂，使其充分溶解成为溶液；再加入可溶解的还原、可燃剂，使氧化剂与还原、可燃剂在水分子的作用下实现充分均匀的混合；最后加入一定量添加剂，经干燥成型密封包装后得到本发明产品。

3.根据权利要求1、2所述的固溶胶型气溶胶灭火剂及其制备方法，其特征在于其工艺步骤如下：

(1)、溶解：先将水30～50份加入反应锅中，加入氧化剂35～65份，在加热条件下充分搅拌溶解为氧化剂水溶液；

(2)、混合：在上述氧化剂水溶液中加入还原、可燃剂35～60份，在加热搅拌的条件下使其充分溶解在氧化剂水溶液中；

(3)、烘干：将混合物干燥至其含水量小于1％并加入添加剂；

(4)、成型：将干燥的混合物在模具中浇铸成型，经密封包装即得本发明产品。