CN103370104B - 自激发式消防剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自激发式消防剂(10)，其由具有灭火性质的材料形成。所述材料包含：具有灭火性组合物的微胶囊，和粘合剂；所述微胶囊的尺寸为2μm～100μm，而且为包封在由聚脲和/或聚氨酯构成的高分子壳中的卤烃的形式。根据本发明，所述粘合剂包括含有高分子组分以及矿物纤维(5)和/或矿物颗粒的复合材料。本发明还涉及制造自激发式消防剂(10)的方法，以及使用该自激发式消防剂(10)在着火后10秒～20秒内灭火的物体。
Description
技术领域
本专利申请涉及消防剂，特别涉及自激发式消防剂，并可用于在火灾早期灭火。
更具体而言，在本发明的一个实施方式中，本发明涉及自激发式消防剂。
背景技术
现有技术的消防剂由具有灭火性质的材料制成，并由埋入高分子粘合剂中的灭火性组合物的微胶囊构成。这种微胶囊是由球状明胶壳构成的微球体，每个微球体包封有受热时自动释放出的液体消防剂，例如具有式C3F7I、CnF2n+2或(C2F5)2N(CmF2m+1)等(其中n＝5～7且m＝1～2)卤素有机物类别中的任意物质。这些微胶囊的尺寸为100μm～400μm(即10-4m～4·10-4m)，且在130℃～149℃和166℃～190℃的温度范围内打开(专利RU2161520,1998)。
现有技术的消防剂具有缺陷，这是因为制作用于将灭火性组合物装入微胶囊内的微胶囊用明胶壳是技术上复杂且昂贵的过程，该过程会极大地提高用这种材料制造产品的成本。另外，现有技术的消防剂具有极高的触发阈值(在130℃的温度下)，这并不是总能被接受的。
本发明消防剂的最接近的现有技术的发明是一种由具有灭火性质的材料制成的自激发式消防剂，其包括含有灭火性组合物的微胶囊和粘合剂(例如高分子树脂)，所述微胶囊的尺寸为2μm～100μm(即2·10-6m～10-4m)，所述材料为包封于聚脲和/或聚氨酯高分子壳内的卤烃。该现有技术的消防剂的卤烃的质量含量为70％～90％。具有灭火性质的该材料被涂覆在固相载体(例如金属基体)上(专利RU90994,2009)。
现有技术的消防剂的胶囊在110℃～165℃的温度范围内打开，并且以低成本在先进工艺中制造。
尽管如此，现有技术的消防剂具有多种缺陷。例如，消防层可能破裂，并且随时间推移和/或随环境的温度或水分含量波动而从基体表面剥落。由此，消防剂的灭火性质会变差，并可能在响应着火时丧失功能。另外，对于涂覆有灭火性组合物以牢固附着在受保护物体壁上的基体材料(例如金属)而言，附着有该消防剂的表面必须满足一定的要求，例如光滑且平整，而在实践中不能总达到这种要求。实践还已经证明，当其中卤烃的含量不在70％～90％的范围内时，具有灭火性质的材料会表现出其最佳性质。
发明内容
本专利申请的一个目的是开发出一种自激发式消防剂，该消防剂由基于微胶囊化的灭火性组合物的具有灭火性质的复合材料制成，该消防剂耐久、强度高并且具有柔性，从而使其在不使用固相基体的情况下适于实际应用。
本发明的技术效果凭借一种由具有灭火性质的材料制成的自激发式消防剂而实现，该消防剂包含粘合剂和填充有灭火性组合物的微胶囊，所述微胶囊的尺寸为2μm～100μm(即2·10-6m～10-4m)，所述微胶囊为包封在聚脲和/或聚氨酯高分子壳中的卤烃，所述粘合剂为包含高分子组分以及矿物纤维和/或矿物颗粒的复合材料，所述卤烃包封在基于聚异氰酸酯预聚物的聚脲和/或聚氨酯高分子壳中，且所述卤烃为1,1,2,2-四氟二溴乙烷、和/或1,1,2-三氟三氯乙烷、和/或2-碘-1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷和/或它们与其他卤烃的混合物。
上述混合物中的所述其他卤烃优选包含以下第二物质中的任一种：(a)1,2,2,2-四氟乙烷；(b)1,1-二氟-2,2,2-三氯乙烷；(c)1,2-二氟三氯乙烷；(d)1,1-二氟-1,2-二氯乙烷；(e)1,2-二氟-1,1-二氯乙烷；(f)1,1-二氟-1-氯乙烷；(g)1-氟-1,1-二氯乙烷；(h)1-氟-2-氯乙烷；(i)五氟一氯乙烷；(j)1,1,2,2-四氟二氯乙烷；(k)1,1,1-三氟三氯乙烷；(l)1,1,2-三氟三氯乙烷；(m)1,1-二氟四氯乙烷；和(n)1,2-二氟四氯乙烷。
优选的是，上述矿物纤维包含以下材料中的至少一种：(a)玻璃纤维；(b)玄武岩纤维；(c)天然矿物的纤维；和(d)人造矿物的纤维。
优选的是，上述矿物颗粒包含以下材料中的至少一种：(a)方解石；(b)大理石；(c)白垩；(d)天岩矿物；和(e)人造矿物。
优选的是，上述高分子组分包含以下物质中的至少一种：(a)丙烯酸系树脂；(b)醇酸树脂；(c)甘酞树脂；(d)乳胶树脂；(e)季戊四醇酞树脂(pentaphthalic resin)；(f)环氧树脂；(g)聚氨酯；(h)聚脲；(i)聚乙烯醇；和(j)聚乙酸乙烯酯。
优选的是，上述消防剂可以制成板片形式。
由基于聚异氰酸酯预聚物的聚脲或聚氨酯制成的微胶囊具有高强度，从而可以在其中填充卤烃，其还具有在110℃～165℃的特定温度范围内爆裂的薄壳。该薄壳长期保持紧密密封，使灭火剂以至多10％的损失效率保存多年。
本发明使用的聚异氰酸酯预聚物是制备具有更强的化学键的“更致密”的蜂窝状聚脲聚合物和/或聚氨酯所必需的，这是因为聚异氰酸酯可与数千个羟基或氨基反应。
上述粘合剂是包含高分子组分以及矿物纤维和/或矿物颗粒的复合高分子材料，其对上述消防剂贡献强度、柔性和耐久性。
高分子组分的性质有益于制造其中微胶囊和其他复合材料组分分布在树脂中的消防剂，由此使所得的流体物质具有一定形状并固化成为本申请要求保护的消防剂。
矿物组分有助于使胶囊在消防剂制造过程中均匀地分布在填料中，从而在干燥时不会使填料压破胶囊。矿物纤维防止所得的材料破裂，而矿物颗粒使得在材料中形成气孔，从而使材料中的全部胶囊在着火时发挥作用，以使胶囊内包封的全部气体而非其一部分可用来灭火。
上述消防剂的几何板片样形状有助于使其以最高效率使用。除了板片形状，上述消防剂还可具有适于保护特定物体的任何其他形状。
根据本发明的第二实施方式，本发明涉及制造上述发明的自激发式消防剂的方法。该方法包括以下制造步骤：
-制备灭火剂和聚异氰酸酯的第一混合物；
-获得所述第一混合物在聚乙烯醇水溶液中的乳液；
-将所得的乳液添加到多乙烯多胺的水溶液中；
-生成微胶囊在水中的悬浮液；
-制备所述悬浮液和粘合剂的第二混合物；
-使所述第二混合物成形为板片；
-干燥所述板片；
-将粘结层涂覆在板片的一面上；
-用可剥离的保护膜覆盖所述粘结层；和
-将所述板片切割成指定尺寸的小片。
该制造方法有助于获得高度有效的消防剂，其可强烈地释放灭火剂并且在使用时具有柔性、强度、耐久性、可靠性和轻质性。
根据本发明的第三实施方式，本发明涉及一种用本发明的自激发式消防剂来在着火后10秒～20秒内灭火的物体。
本发明可有效帮助保护例如配电板和配电箱(特别是电插座箱)、车辆引擎室、变电站、服务器站和其他电气开关设备和电力设备等免受火灾毁坏。
本发明的其他显著特征和优势将通过以下描述并参照所附的图1～4而变得清楚，该描述是出于说明目的而非限制目的。
附图说明
本专利申请通过以下附图来阐明，其中：
图1是自激发式消防剂的示意性总体侧视图；
图2是复合灭火性材料的结构的显微照片；
图3和图4是置于所要保护的物体上的本发明的消防剂的具体实例，其中：
图3示出了置于电插座箱中的消防剂；和
图4示意性地示出了消防剂在配电板中的应用。
图5示意性地示出了本发明的自激发式消防剂的制造方法的示例性步骤顺序。
具体实施方式
在本发明的第一实施方式中，本发明涉及一种自激发式消防剂10，该消防剂10是从具有灭火性质的复合材料的片材1切取的。该材料包含尺寸为2μm～100μm(即2·10-6m～10-4m)的灭火组合物微胶囊2，所述灭火组合物包封在基于聚异氰酸酯的聚脲和/或聚氨酯的高分子壳内，并且选自卤烃，如1,1,2,2-四氟二溴乙烷、和/或1,1,2-三氟三氯乙烷、和/或2-碘-1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷和/或它们与其他卤烃的混合物。
前述卤烃可与下述卤烃一起用于混合物中：1,2,2,2-四氟乙烷；1,1-二氟-2,2,2-三氯乙烷；1,2-二氟三氯乙烷；1,1-二氟-1,2-二氯乙烷；1,2-二氟-1,1-二氯乙烷；1,1-二氟-1-氯乙烷；1-氟-1,1-二氯乙烷；1-氟-2-氯乙烷；五氟一氯乙烷；1,1,2,2-四氟二氯乙烷；1,1,1-三氟三氯乙烷；1,1,2-三氟三氯乙烷；1,1-二氟四氯乙烷；和1,2-二氟四氯乙烷；等等。
微胶囊2分布在粘合剂3中，粘合剂3是包含高分子组分和矿物组分4的复合高分子材料，其中矿物组分4为纤维5形式和/或颗粒形式。可使用天然或人造的矿物作为粘合剂中的矿物组分4。可使用玻璃纤维、玄武岩纤维和其他纤维作为所述矿物纤维5。可使用方解石、大理石、白垩和其他颗粒作为所述矿物颗粒。
所述高分子组分可选自丙烯酸系树脂、和/或醇酸树脂、和/或甘酞树脂、和/或乳胶树脂、和/或季戊四醇酞树脂、和/或环氧树脂、和/或聚氨酯、和/或聚脲、和/或聚乙烯醇、和/或聚乙酸乙烯酯。
将由保护膜7覆盖的粘结层6(图1)涂覆在所形成的复合材料1的一面，从而能够将其粘附在要保护的物体的表面上。
根据本发明的第二实施方式，本发明涉及制造自激发式消防剂10的方法(100)。
微胶囊化的卤烃通过在相间的界面上进行聚合而获得。为此目的，制备灭火剂和聚异氰酸酯的第一混合物(101)。将所得的第一混合物倒入聚乙烯醇的水溶液中，以获得乳液(102)。向乳液中添加多乙烯多胺的水溶液(1020)，以获得悬浮液从而形成微胶囊2的壳(103)。将微胶囊2和灭火剂的悬浮液与粘合剂3混合，以获得第二混合物(104)。
将所得的第二混合物团置于为此目的而设计的盘中(1040)，以进行固化干燥(105)。将固化干燥的复合材料1切割成具有所需形状的小片(106)，将这些小片用作具有灭火性质的消防剂10。为了将消防剂10贴附在要保护的物体的表面上，使用粘结层6涂布该消防剂的一面(107)，并用可容易剥离的保护膜7覆盖粘结层6(108)。
图5示意性地示出了本发明的制造自激发式消防剂的方法(100)的前述步骤的可能顺序的实例，其中：
-制备灭火剂和聚异氰酸酯的第一混合物(101)；
-获得所述第一混合物在聚乙烯醇的水溶液中的乳液(102)；
-将所得的乳液添加到多乙烯多胺的水溶液中(1020)；
-获得微胶囊在水中的悬浮液(103)；
-制备所述悬浮液和粘合剂的第二混合物(104)；
-使所述第二混合物成形为具有所需厚度的板片(1040)；
-干燥所述板片(105)；
-将粘结层6涂覆在板片的一面上(107)；
-用可剥离的保护膜7覆盖所述粘结层(108)；和
-将所述板片切割成所需尺寸的小片(106)。
根据本发明的第三实施方式，本发明涉及使用本发明的自激发式消防剂10来在着火后10秒～20秒内灭火的物体11和12。使用时，将自激发式消防剂10置于潜在火险点处，并在着火后于火灾早期灭火。当消防剂被加热至高于110℃的温度时，随着微胶囊壳的破裂而大量释放出的卤烃气体，由此来灭火。在着火后10秒～20秒内扑灭了火焰，从而使受保护物体免遭破坏。该消防剂可有效保护配电板11(图4)和配电箱(图3)、车辆引擎室、变电站、服务器站和其他电气开关设备和电力设备免于着火。
本专利申请的发明能够制成高效力的消防剂10，该消防剂10能够强烈释放灭火剂，并且具有柔性，强度高、耐久且可靠，并易于使用。
Claims (12)
1.一种自激发式消防剂(10)，所述自激发式消防剂(10)由具有灭火性质的材料制得，所述材料包含：尺寸为2μm～100μm的填充有灭火性组合物的微胶囊(2)，所述微胶囊为包封在聚脲和/或聚氨酯的高分子壳中的卤烃；和粘合剂(3)；其中，所述粘合剂(3)是包含高分子组分以及矿物纤维(5)和/或矿物颗粒的复合材料。
2.如权利要求1所述的自激发式消防剂(10)，其中，所述卤烃包封在基于聚异氰酸酯预聚物的聚脲和/或聚氨酯的高分子壳中。
3.如权利要求1或2所述的自激发式消防剂(10)，其中，所述卤烃选自以下第一物质中的一种：(a)1,1,2,2-四氟二溴乙烷；(b)1,1,2-三氟三氯乙烷；和(c)2-碘-1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷，和/或它们与其他卤烃的混合物。
4.如权利要求3所述的自激发式消防剂(10)，其中，所述混合物中的其他卤烃包含以下第二物质中的一种：(a)1,2,2,2-四氟乙烷；(b)1,1-二氟-2,2,2-三氯乙烷；(c)1,2-二氟三氯乙烷；(d)1,1-二氟-1,2-二氯乙烷；(e)1,2-二氟-1,1-二氯乙烷；(f)1,1-二氟-1-氯乙烷；(g)1-氟-1,1-二氯乙烷；(h)1-氟-2-氯乙烷；(i)五氟一氯乙烷；(j)1,1,2,2-四氟二氯乙烷；(k)1,1,1-三氟三氯乙烷；(l)1,1,2-三氟三氯乙烷；(m)1,1-二氟四氯乙烷；和(n)1,2-二氟四氯乙烷。
5.如权利要求1或2所述的自激发式消防剂(10)，其中，所述矿物纤维(5)包含以下材料中的至少一种：天然矿物的纤维；和人造矿物的纤维。
6.如权利要求1或2所述的自激发式消防剂(10)，其中，所述矿物纤维(5)包含以下材料中的至少一种：玻璃纤维；和玄武岩纤维。
7.如权利要求1或2所述的自激发式消防剂(10)，其中，所述矿物颗粒包含以下材料中的至少一种：天岩矿物；和人造矿物。
8.如权利要求1或2所述的自激发式消防剂(10)，其中，所述矿物颗粒包含以下材料中的至少一种：方解石；和大理石。
9.如权利要求1或2所述的自激发式消防剂(10)，其中，所述矿物颗粒包含：白垩。
10.如权利要求1或2所述的自激发式消防剂(10)，其中，所述高分子组分包含以下物质中的至少一种：(a)丙烯酸系树脂；(b)醇酸树脂；(c)甘酞树脂；(d)乳胶树脂；(e)季戊四醇酞树脂；(f)环氧树脂；(g)聚氨酯；(h)聚脲；(i)聚乙烯醇；和(j)聚乙酸乙烯酯。
11.如权利要求1或2所述的自激发式消防剂(10)，所述自激发式消防剂(10)成形为板片。
12.一种制造权利要求11所述的自激发式消防剂(10)的方法(100)，所述方法(100)包括以下步骤：
-制备灭火剂和聚异氰酸酯的第一混合物的步骤(101)；
-获得所述第一混合物在聚乙烯醇的水溶液中的乳液的步骤(102)；
-将所得的乳液添加到多乙烯多胺的水溶液中的步骤(1020)；
-生成微胶囊在水中的悬浮液的步骤(103)；
-制备所述悬浮液和粘合剂的第二混合物的步骤(104)；
-使所述第二混合物成形为板片的步骤(1040)；
-干燥所述板片的步骤(105)；
-将粘结层(6)涂覆在板片的一面上的步骤(107)；
-用可剥离的保护膜(7)覆盖所述粘结层的步骤(108)；和
-将所述板片切割成所需尺寸的小片的步骤(106)。
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