CN102512780A - 一种有机无机复合微胶囊灭火剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机无机复合微胶囊灭火剂，属于消防材料领域，由下列按重量百分比计的组分组成：磷酸一铵15-25%、硫酸铵60-75%、尿素0.5-1.5%、氯化钾1-2.5%、硅酸钠4-9%、脂肪酸锌0.1-0.5%、脂肪酸镁0.2-0.5%、甲基硅烷1.5-2%，上述组分之和为100%，控制各组分的粒径，并采用特殊工艺将上述组分进行微囊化处理制备，其使用性能可达7年不变质，在低于60℃呈惰性，产品标准适用ISO、EN615、GB4066.2--2004，其灭火剂成分中含有N、P、K、B植物需要营养元素，对人类和动物绝对无害微生物在三天可降解，是目前最理想的一种环保零碳排放价廉的“绿色”灭火剂，灭火性能高效且宽范围灭火，生产成本低廉，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种有机无机复合微胶囊灭火剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种灭火剂，特别涉及一种含有有机成分和无机成分的微粒子型的复合灭火剂。 

背景技术

目前，在灭火技术领域，为了减少哈龙物质对臭氧层的破坏，磷酸铵盐干粉灭火剂已经成为一种哈龙物质的替代品。

对于目前的磷酸铵盐干粉灭火剂，普遍存在以下缺点：

一是，为了保证灭火效果，目前普遍要求磷酸一铵（又称磷酸铵）的含量要占灭火剂质量的50%～90%，如GB15060-2002《磷酸铵盐干粉灭火剂》标准中对磷酸铵作出了≥75%的规定，公开号为CN1196269A的中国专利申请中，磷酸铵含量为50-78%，公开号为CN1448197A中磷酸铵含量为为76%，

而磷酸铵中的磷元素是一种自然资源保护，同时生产磷酸铵一般采用热法或者湿法，生产方法属于高耗电能的方法，对于能源尤其电能消耗量大。其次，由于现有的灭火剂中磷酸铵含量过高，磷酸铵在高温急剧分解，吸收大量热能，使其高温火焰能量传递到磷酸盐干粉灭火剂上产生能量相交换产生碰撞现象（膨沸），所以在灭火开始有反扑火现象，灭火剂中磷酸铵含量高（，吸收能量就大，火焰反扑机率就大，从而对灭火人员有一定的威胁。

二是，在灭火剂物料的粒度分布上，要求整个灭火剂中小于40μm的物料要占整个灭火剂的重量的50%以上，而灭火剂中物料的其它粒径，如63μm、125μm、250μm没有任何的技术规定，这样一方面造成灭火效果有限：虽然灭火剂微粒越小表面积就越大，覆盖面就广，捕捉燃烧火焰能力就强，但是粒径小的颗粒要进入火焰区难度增加，即进入火焰区的有效成分减少，这就需要一定量的大粒径粒子具有较高的“携程”效应；另一方面由于粒径过小，导致干粉灭火剂物理性能比如抗吸湿性、流动性，抗结块性能都较差。

三是，在灭火种类上有局限局限。目前一般的磷酸铵盐灭火剂只能对A类（固体物质火灾）、B类（液体或可熔化的固体物质火灾）、C类（气体火灾），比如公开号为CN1698915的中国专利申请；虽然公开号为CN101239228A的中国专利申请还可以用于灭E类即带电火灾，但是对于火灾中不只是A、B、C、E类，还伴随D类即金属燃烧火灾，就没有很好的灭火效果，现有的ABC干粉灭火剂就不能在金属表面上形成一层惰性阻燃物质覆盖层。 

发明内容

本发明的发明目的之一在于：针对上述存在的问题，提供一种环保节能、高效多功能的微胶囊复合灭火剂。

本发明采用的技术方案是这样的：一种有机无机复合灭火剂，由下列按重量百分比计的组分组成：

A1：磷酸一铵               15-25%

A2：硫酸铵                 60-75%

A3：尿素                   0.5-1.5%

A4：氯化钾                 1-2.5%

A5：硅酸钠                 4-9%

A6：脂肪酸锌               0.1-0.5%

A7：脂肪酸镁               0.2-0.5%

A8：甲基硅烷               1.5-2%

上述组分之和为100%。

作为优选：所述A1中65%重量的A1的粒径小于40μm，其余35%重量的A1的粒径小于63μm。

作为优选：所述A2中50%重量的A2的粒径小于63μm，其余50%重量的A2的粒径小于125μm。

作为优选：所述A3中45%重量的A3的粒径小于63μm，其余55%重量的A3的粒径小于125μm。

作为优选：A4、A6、A7三种混合物料中，98%重量的混合物料的粒径小于125μm，其余2%重量的混合物料的粒径小于250μm。

作为优选：所述A5的物料粒径小于250μm。

本发明的发明目的之二在于：提供一种上述灭火剂的制备方法。

本发明采用的技术方案为：依次按照下列步骤进行制备：

a、称重：按照比例分别称取各组分；

b、研磨：将A1、A2、A3、A4、A5分别研磨；其中，A1研磨后，使得65%重量的A1的粒径小于40μm，其余35%重量的A1的粒径小于63μm；A2研磨后，使得50%重量的A2的粒径小于63μm，其余50%重量的A2的粒径小于125μm；A3研磨后，使得45%重量的A3的粒径小于63μm，其余55%重量的A3的粒径小于125μm；A4、A6、A7三种物料混合研磨，研磨后使得98%重量的三种物料混合物的粒径小于125μm，其余2%重量的三种物料混合物的粒径小于250μm；A5研磨后物料粒径小于250μm；

c、搅拌将已研磨后的A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7混合搅拌均匀，再加入A8后继续搅拌30分钟；

d、复合：再将混合料输入具有加热搅拌的反应槽中，加热到80℃时进行复合及胶囊化进行胶囊硬化过程，待恒温时间完成后，放料到带搅拌器的料仓中，然后物料温度降到60℃±5℃时微胶囊复合粒子就自然成熟，经检验合格后，即得产品

本申请的发明人通过大量实验，得到本发明的灭火剂配方组成成分和各组成成分的合适比例。

由于本发明的磷酸一铵采用工业级（含量99%，采用热法制得，而湿法制得的磷酸铵杂质含量过大），在整个灭火剂中的含量仅为15%-25%，大大降低了其在灭火剂中的含量，一方面减少了磷酸一铵的消耗，节约了磷资源；另一方面也就节约了磷酸一铵生产中的能耗；本发明灭火剂磷酸一铵用量减少了1.5倍，使得其价格是现有ABC类灭火剂市场价格三分之一，但灭火效能是其与ABC干粉灭火剂在相同重量灭火的1.5倍，利用了无机盐的复合技术达到其灭火成份的最大优异性；

本发明还通过大量实验，严格控制了各组成成分的粒径大小，在保证灭火剂的粒径尽量小的同时，配置合适比例的较大的颗粒离子，对细小微粒起到“携程”作用，带动细小微粒进入火焰燃烧区，解决了现有的灭火剂的细小微粒过多而进入火焰区困难的难题，粗细搭配，充分发挥了本灭火剂的灭火性能；

本发明的组成成分中加入了适当比例的有机钾盐、有机钠盐，这样以有机和无机盐的复配方式，协调其分子、离子之间发挥最大优化重组，形成新的阻燃体系。在燃烧反应中新的阻燃离子抑制了燃烧过程中游离基（自由基）形成链式反应，降低其活化能，降低热辐射和热对流，从而达到快速控火和灭火。同时还具有抗复燃性，充分保证了灭火效果；

本发明的灭火剂的生产设备简单，原材料普遍，价格在市面上较低，一台设备容积为2立方米日产量可达20吨，完全满足一个中型企业的要求；

由于本发明对原料的粒径进行了合理控制，使得该产品中磷的稳定化处理（微胶囊化技术）具有很好的抗吸湿性、流动性、抗结块性，同时具有电绝缘性，可用于10KV电压变压器火灾灭火；

本发明采用有机无机复合配方，增加了氯化钾及硅酸钠与脂肪酸镁、脂肪酸锌，无机和有机的复合形成一种具有强有力的渗透性和结膜效应，从而使得本发明的灭火剂能在金属表面上形成一层惰性阻燃物质覆盖层，从而具有优越的灭D类火灾的效果；

本发明在复合过程中，严格控制复合过程的温度和时间，不需要其他设备，即可将组分进行微胶囊化，使其成为微胶囊形态，得到的微胶囊形态的灭火剂一方面可以防止水分侵入，加强抗吸湿效果，另一方面可以加强灭火剂的流动性，使灭火剂的利用效率更高；再一方面，微胶囊态的灭火剂在灭火过程中在高温下熔化，然后在燃烧物的表面形成一层致密的膜，巩固了灭火效果，有效防止了反扑现象等，灭火效果优良。

实验证明，其使用性能可达7年不变质，在低于60℃呈惰性。产品标准适用ISO、EN615、GB4066.2--2004，其灭火剂成分中含有N、P、K、B植物需要营养元素，对人类和动物绝对无害微生物在三天可降解。目前是最理想的一种环保零碳排放价廉的“绿色”灭火剂

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：提供的灭火剂节能环保、能高效且宽范围灭火，生产成本低廉，具有良好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

一种有机无机复合微粒子灭火剂，按下述质量百分比的原料组成：

     A1磷酸—铵（含量99%）   15%

     A2硫 酸 铵（含量21%）   75%

     A3尿    素（含氨量46%） 0.5%

     A4氯 化 钾               2.5%

     A5硅 酸 钠               4.5%

     A6硬脂酸锌               0.2%

     A7硬脂酸镁               0.3%

     A8甲基硅烷               2%

按照下述步骤进行生产：

a称重：按照比例分别称取各组分；

b、研磨：将A1、A2、A3、A4、A5分别研磨；其中，A1研磨后，使得65%重量的A1的粒径小于40μm，其余35%重量的A1的粒径小于63μm；A2研磨后，使得50%重量的A2的粒径小于63μm，其余50%重量的A2的粒径小于125μm；A3研磨后，使得45%重量的A3的粒径小于63μm，其余55%重量的A3的粒径小于125μm；A4、A6、A7三种物料混合研磨，研磨后使得98%重量的三种物料混合物的粒径小于125μm，其余2%重量三种物料混合物的粒径小于250μm；A5研磨后物料粒径小于250μm；

c、搅拌将已研磨后的A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7混合搅拌均匀，再加入A8后继续搅拌30分钟；

d、复合：再将混合料输入具有加热搅拌的反应槽中，加热到80℃时进行复合及胶囊化，在80℃时恒温30分钟，然后继续升温加热到125±2℃恒温90分钟，待恒温时间完成后，放料带搅拌器的料仓中，然后物料温度降到60±5℃时，经检验符合GB4066.2-2004要求后，即得产品。

实施例2

一种有机无机复合微粒子灭火剂，按下述质量百分比的原料组成：

A1磷酸—铵（含量99%）    20%

     A2 硫 酸 铵（含量21%）    70%

     A3尿    素（含氨量46%）  1%

     A4氯 化 钾                2%

     A5 硅 酸 钠                4.5%

     A6棕榈酸锌                0.5%

     A7棕榈酸镁                0.5%

     A8甲基硅烷                1.5%

按照下述步骤进行生产：

a称重：按照比例分别称取各组分；

b、研磨：将A1、A2、A3、A4、A5分别研磨；其中，A1研磨后，使得65%重量的A1的粒径小于40μm，其余35%重量的A1的粒径小于63μm；A2研磨后，使得50%重量的A2的粒径小于63μm，其余50%重量的A2的粒径小于125μm；A3研磨后，使得45%重量的A3的粒径小于63μm，其余55%重量的A3的粒径小于125μm；A4、A6、A7三种物料混合研磨，研磨后使得98%重量的三种物料混合物的粒径小于125μm，其余2%重量三种物料混合物的粒径小于250μm；A5研磨后物料粒径小于250μm；

c、搅拌将已研磨后的A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7混合搅拌均匀，再加入A8后继续搅拌30分钟；

d、复合：再将混合料输入具有加热搅拌的反应槽中，加热到80℃时进行复合胶囊化，在80℃时恒温30分钟，然后继续升温加热到125±2℃恒温90分钟，待恒温时间完成后（胶囊硬化过程），放料带搅拌器的料仓中，然后物料温度到65±5℃时微胶囊粒子成熟，经检验符合GB4066.2-2004要求后，即得产品。

实施例3

一种有机无机复合微粒子灭火剂，按下述质量百分比的原料组成：

A1磷酸—铵（含量99%）     25%

     A2硫 酸 铵（含量21%）     65%

     A3尿    素（含氨量46%）   1.8%

     A4氯 化 钾                 1%

     A5硅 酸 钠                 4.5%

     A6油酸锌                 0.2%

     A7油酸镁                 0.5%

     A8甲基硅烷                 2%

按照下述步骤进行生产：

a称重：按照比例分别称取各组分；

b、研磨：将A1、A2、A3、A4、A5分别研磨；其中，A1研磨后，使得65%重量的A1的粒径小于40μm，其余35%重量的A1的粒径小于63μm；A2研磨后，使得50%重量的A2的粒径小于63μm，其余50%重量的A2的粒径小于125μm；A3研磨后，使得45%重量的A3的粒径小于63μm，其余55%重量的A3的粒径小于125μm；A4、A6、A7三种物料混合研磨，研磨后使得98%重量的三种物料混合物的粒径小于125μm，其余2%重量三种物料混合物的粒径小于250μm；A5研磨后物料粒径小于250μm；

c、搅拌将已研磨后的A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7混合搅拌均匀，再加入A8后继续搅拌30分钟；

d、复合：再将混合料输入具有加热搅拌的反应槽中，加热到80℃时进行复合胶囊化，在80℃±5时恒温30分钟胶囊形成；然后继续升温加热到125℃恒温90分钟，待恒温时间完成后（胶囊硬化过程），放料带搅拌器的料仓中，然后物料温度降到60±5℃时胶囊成熟，经检验符合GB4066.2-2004要求后，即得产品。

实施例4

实施例1-3的灭火剂与国内ABC干粉灭火剂灭A类火灾的对比实验，每种灭火剂共做10次实验，结果见表1

表1：实施例1-3的灭火剂与国内ABC干粉灭火剂灭A类火灾的对比数据

实施例5

实施例1-3的灭火剂与国内ABC干粉灭火剂灭B类火灾的对比实验，每种灭火剂各做10次实验，灭火时间取平均值，其结果见表2

表2：实施例1-3的灭火剂与国内ABC干粉灭火剂灭B类火灾的对比数据

实施例6

实施例1-3的灭火剂与国内ABC干粉灭火剂灭D类火灾的对比实验，每种灭火剂各做10次实验，灭火时间取平均值，其结果见表3

表3：实施例1-3的灭火剂与国内ABC干粉灭火剂灭D类火灾的对比数据

Claims (7)

1.一种有机无机复合微胶囊灭火剂，其特征在于：由下列按重量百分比计的组分组成：

A1：磷酸一铵15-25%  

A2：硫酸铵60-75%

A3：尿素 0.5-1.5%

A4：氯化钾 1-2.5%

A5：硅酸钠 4-9%

A6：脂肪酸锌0.1-0.5% 

A7：脂肪酸镁0.2-0.5%

A8：甲基硅烷1.5-2%

上述组分之和为100%。

2.根据权利要求1所述的有机无机复合微胶囊灭火剂，其特征在于：所述A1中65%重量的A1的粒径小于40μm，其余35%重量的A1的粒径小于63μm。

3.根据权利要求1所述的有机无机复合微胶囊灭火剂，其特征在于：所述A2中50%重量的A2的粒径小于63μm，其余50%重量的A2的粒径小于125μm。

4.根据权利要求1所述的有机无机复合微胶囊灭火剂，其特征在于：所述A3中45%重量的A3的粒径小于63μm，其余55%重量的A3的粒径小于125μm。

5.根据权利要求1所述的有机无机复合微胶囊灭火剂，其特征在于：A4、A6、A7三种混合物料中，98%重量的混合物料的粒径小于125μm，其余2%重量的混合物料的粒径小于250μm。

6.根据权利要求1所述的有机无机复合微胶囊灭火剂，其特征在于：所述A5的物料粒径小于250μm。

7.权利要求1至6任意一项所述的有机无机复合微胶囊灭火剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、称重：按照比例分别称取各组分；

b、研磨：将A1、A2、A3、A4、A5分别研磨；其中，A1研磨后，使得65%重量的A1的粒径小于40μm，其余35%重量的A1的粒径小于63μm；A2研磨后，使得50%重量的A2的粒径小于63μm，其余50%重量的A2的粒径小于125μm；A3研磨后，使得45%重量的A3的粒径小于63μm，其余55%重量的A3的粒径小于125μm；A4、A6、A7三种物料混合研磨，研磨后使得98%重量的三种物料混合物的粒径小于125μm，其余2%重量的三种物料混合物的粒径小于250μm；A5研磨后物料粒径小于250μm；

c、搅拌：将已研磨后的A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7混合搅拌均匀，再加入A8后继续搅拌30分钟；

d、复合：再将混合料输入具有加热搅拌的反应槽中，加热到80℃时进行复合及胶囊化，在80℃±5℃时恒温30分钟，然后继续升温加热到125℃±2℃恒温90分钟进行胶囊硬化，待恒温时间完成后，放料到带搅拌器的料仓中，然后物料温度降到60℃±5℃时微胶囊复合粒子就自然成熟，经检验合格后，即得产品。