CN105781605B - 一种抑爆剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抑爆剂及其制备方法，它包括如下质量百分比的原料制成：铝合金基体15～18%、聚磷酸铵20～25%、硬质聚氨酯泡沫塑料3～5%、硅藻土10～15%、白炭黑5～15%、滑石粉5～10%、芳纶浆粕8～12%，余量为碳化硼颗粒。铝合金基体中，其成分按重量百分比：锰0.8～1.5％、锌2.0～2.5％、硅0.2～0.5％、钪0.8～1.0％，锆0.5～0.8％，钛1.8～2.5％,其余为铝。本发明的抑爆剂由于铝合金基体内部结晶发生改变且均匀，增加了韧性和延伸性，有很好的阻滞和吸热作用，加上各组成成分的共同作用，能够有效延缓爆炸生成时间，降低爆炸最大压力和压力上升速度，抑制爆炸生成传播。

Description

一种抑爆剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种抑爆剂及其制备方法，属于抑爆材料技术领域。

背景技术

在各类生产事故中，火灾与爆炸事故最为惨重，因而也最为人们所关注。火灾与爆炸虽然是两类事故，但二者之间有一定的关系。爆炸事故破坏性大，损失惨重，容易造成人员伤亡和设备、建筑物破坏，因此，采取一些防火防爆技术措施，以达到防爆、隔爆、抑爆的目的是很有必要的。

所谓爆炸，是物质状态（密度、温度、体积、压力等）发生突变，在极短的时间内释放出大量的能量，形成空气冲击波，并通常伴有声或光效应，可使周围物质受到猛烈冲击作用的现象。

粉体抑爆剂技术用于井下可以抑制二次爆炸，有其独特优势，是井下使用的抑爆措施之一。目前常用的抑爆剂主要有液体抑制剂水、水加卤代烷、粉末无机盐类抑爆剂和卤代烷等等。传统的固体粉末抑爆材料大多使用具有灭火性能的固体粉末，利用其对火焰的熄灭作用来抑制爆炸火焰的传播，降低爆炸的范围。然而目前该类抑爆剂大都存在阻爆性能不佳、对爆炸能量吸附能力不足、容易造成环境污染等问题。开发新型的抑爆剂是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑爆剂及其制备方法，该抑爆剂具有良好的抑爆性能，且易加工，使用效果好，不会对环境造成污染。为实现该目的，本发明采用了这样的技术方案：

这种抑爆剂如下质量百分比的原料制成：铝合金基体15～18%、聚磷酸铵20～25%、硬质聚氨酯泡沫塑料3～5%、硅藻土10～15%、白炭黑5～15%、滑石粉5～10%、芳纶浆粕8～12%，余量为碳化硼颗粒。其中，白炭黑是用硅油进行处理后的疏水白炭黑。铝合金基体中，其成分按重量百分比：锰0.8～1.5％、锌2.0～2.5％、硅0.2～0.5％、钪0.8～1.0％，锆0.5～0.8％，钛1.8～2.5％, 其余为铝。

其制备方法包括如下步骤：

步骤1：将铝合金基体融化成液态，加入碳化硼颗粒，在800 ºC的温度下保温45分钟以上同时进行机械搅拌，使B4C颗粒在液体中均匀分布；然后通过模具进行浇铸，得到颗粒状混合物，并冷至室温；

步骤2：将白炭黑用硅油进行处理，得到疏水白炭黑；

步骤3：将聚磷酸铵、硬质聚氨酯泡沫塑料、硅藻土和芳纶浆粕分别进行粉碎；

步骤4：将步骤1、2、3中得到的均匀混合，然后加入滑石粉混合后，进行干燥处理即得。

本发明中，加入锰、锌、硅、钪、锆、钛等金属元素的铝合金基体通过提高热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃抑爆性能。充分发挥其结合水蒸气时大量吸热的特性，提高其自身的抑爆能力。具有很好的冷却作用，从而降低爆温、火焰以及火焰存在的时间，使燃烧反应链不能持续下去，抑制爆炸火焰的发展，从而达到扑灭火焰、抑制爆炸的作用。

其余各组份中，硬质聚氨酯泡沫塑料是一种密度很小，又具有良好隔爆性能的抗冲击波材料。因为它是一种多胶材料，当它承受动态冲击荷载时，其内部胶体屈曲、坍塌，从而吸收大量的冲击能。

天然纳米孔结构材料硅藻土具有良好的热稳定性，对热的低传导性和屏障作用，是燃烧过程中的非活性物质，当把硅藻土粉末加入到燃烧爆炸区域和火焰混合后，其多孔结构增加了其与自由基的接触面积数量急剧减少，致使燃烧的链反应中断，粉末颗粒与火焰中的自由基接触，硅藻土将大量自由基吸附在粉末表面，使自由基抑制爆炸。另外，能够增强其在燃烧爆炸体系中的分散性和悬浮性。由于硅藻土颗粒尺寸小，空隙发达，会对自由基产生强烈的吸收作用，支链反应的活化中心浓度大大降低，自由基的消耗速度大于增长速度，达到中断爆炸链式反应的目的。

聚磷酸铵（NH₄PO₃）n是长链状含磷、氮的无机聚合物，其具有化学稳定性好、吸湿性小、分散性优良、比重小、毒性低等优点，其在爆炸反应区构成阻碍燃烧爆炸传播的隔离层，也成为活化分子之间的屏障。当爆炸火焰进入固体微粒区时，固体微粒将活性分子自由基隔离开起到屏蔽作用。当自由基碰撞到惰性固体微粒，将能量传递给对方，活性消失，系统反应能力降低，自身则结合成稳定分子。

白炭黑是X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，为多孔性物质，其组成可用SIO2·H2O表示，成白色粉末状，不溶于水。白炭黑无味、无嗅、不燃、耐高温、电绝缘性好。通常使用沉淀法生产的白炭黑。用硅油对白炭黑进行处理，得到疏水白炭黑，其疏水原理是：粒径极细的疏水白炭黑均匀地分散到粉体颗粒间，对硅油未能覆盖的地方进行说适度地补充，从而与硅油的作用相互弥补。

滑石粉为镁层状硅酸盐矿物，属单斜晶系，微细晶体呈六方或菱形板状，是白色，微细，无砂性的粉末，无臭无味IE，且不溶于水、稀矿酸或稀氢氧化碱。滑石的熔点高，吸附力强，电绝缘性好，具有抗黏、助流、耐火性等物化特性。滑石是层状结晶，因此具有易分裂成鳞片的趋向与特殊的润滑性，能有效改善灭火剂的流动性。

芳纶浆粕是对芳纶纤维进行表面原纤化处理之后便得到的，其独特的表面结构极大地提高了混合物的抓附力，具有较好的回弹性能和密封性能，对人体健康及环境无危害，具有优良的密封性能和抗蠕变松弛性能。

本发明的抑爆剂由于铝合金基体内部结晶发生改变且均匀，增加了韧性和延伸性，有很好的阻滞和吸热作用，加上各组成成分的共同作用，能够有效延缓爆炸生成时间，降低爆炸最大压力和压力上升速度，抑制爆炸生成传播。本发明的抑爆剂可以广泛应用于煤矿等容易发生爆炸事故的区域，值得推广。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

它包括如下质量百分比的原料制成：铝合金基体15%、聚磷酸铵25%、硬质聚氨酯泡沫塑料5%、硅藻土10%、白炭黑5%、滑石粉10%、芳纶浆粕12%，碳化硼颗粒28%。铝合金基体中，其成分按重量百分比：锰0.8％、锌2.0％、硅0.2％、钪0.8％，锆0.5％，钛2.5％, 其余为铝。

实施例2：

它包括如下质量百分比的原料制成：铝合金基体18%、聚磷酸铵22%、硬质聚氨酯泡沫塑料5%、硅藻土15%、白炭黑10%、滑石粉8%、芳纶浆粕12%，碳酸钙3%，碳化硼颗粒7%。铝合金基体中，其成分按重量百分比：锰1.2％、锌2.4％、硅0.3％、钪1.0％，锆0.8％，钛1.8％,其余为铝。

实施例3：

它包括如下质量百分比的原料制成：铝合金基体15%、聚磷酸铵20%、硬质聚氨酯泡沫塑料3%、硅藻土10%、白炭黑8%、滑石粉8%、芳纶浆粕12%，AL₂O₃-SiC泡沫陶瓷8%，碳化硼颗粒16%。铝合金基体中，其成分按重量百分比：锰1.0％、锌2.5％、硅0.4％、钪0.9％，锆0.7％，钛2.0％, 其余为铝。

实施例4：

它包括如下质量百分比的原料制成：铝合金基体12%、聚磷酸铵28%、硬质聚氨酯泡沫塑料4%、硅藻土12%、白炭黑12%、滑石粉6%、芳纶浆粕8%，碳酸钙5%，AL₂O₃-SiC泡沫陶瓷5%，碳化硼颗粒8%。铝合金基体中，其成分按重量百分比：锰0..9％、锌2.1％、硅0.3％、钪1.0％，锆0.7％，钛1.9％, 其余为铝。

以上实施例所述仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种抑爆剂的制备方法，该抑爆剂包括如下质量百分比的原料制成：铝合金基体15～18%、聚磷酸铵20～25%、硬质聚氨酯泡沫塑料3～5%、硅藻土10～15%、白炭黑5～15%、滑石粉5～10%、芳纶浆粕8～12%，余量为碳化硼颗粒；其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1：将铝合金基体融化成液态，加入碳化硼颗粒，在800 ºC的温度下保温45分钟以上同时进行机械搅拌，使B₄C颗粒在液体中均匀分布；然后通过模具进行浇铸，得到颗粒状混合物，并冷至室温；

步骤2：将白炭黑用硅油进行处理，得到疏水白炭黑；

步骤3：将聚磷酸铵、硬质聚氨酯泡沫塑料、硅藻土和芳纶浆粕分别进行粉碎；

步骤4：将步骤1、2、3中得到的均匀混合，然后加入滑石粉混合后，进行干燥处理即得。