CN106310577A - 含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂、其制法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂、其制法及应用。该高效液态组合物灭火剂包含气凝胶粉末，水，表面活性剂，灭火增强剂，稳定剂等组分。本发明通过将气凝胶粉应用到灭火剂中，在灭火时气凝胶粉末和灭火增强剂相互作用，很好的覆盖在基底表面，有效的阻隔热量传递，防止火焰的蔓延和热量的传播。本发明的水性灭火剂体系在灭火过程中不发生化学反应，无热量产生，无二次火灾的危险，同时本发明所制备的液体灭火剂使用简单的空气喷雾技术即可，设备简单、易操作。且本发明中有机成分含量极少，所以在灭火过程中不仅可以有效的控制有机物释放和燃烧，而且无有害气体产生，无粉末释放。

Description

含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂、其制法及应用

技术领域

本发明涉及一种灭火剂，特别涉及一种含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂、其制备方法及应用，属于液体灭火剂领域。

背景技术

火灾是目前对人民生命财产损失威胁最大的灾害之一。随着生产力和生活水平的提高，城市人口密度的迅速增长，大大增加了火灾发生的风险，一些恶性火灾的发生不仅造成了巨大的人员伤亡和财产损失，同时也制造了不少恐慌情绪和混乱。火灾控制一方面需从源头遏制，加强建筑和器件的安全和阻燃性能，从而减少或避免火灾的产生；另一方面则需在火灾刚刚开始时就能够及时熄灭火源，将火灾消除在摇篮阶段；其次是在火势蔓延的时候能够有很好的方法来控制和熄灭火情。因此，一种高效、安全、易操作的灭火剂和灭火器件急需开发。传统的哈龙灭火剂由于其对臭氧层的破坏和对环境的污染等缘故，已经被各国放弃使用，取而代之的是新型无害的气体灭火剂、干粉灭火剂和液体灭火剂等。CN101366997A、CN1131573、CN103801248A等专利公开了几种气体灭火系统，气体灭火剂一般利用二氧化碳、氮气、七氟丙烷等惰性气体将火源与氧气隔绝来窒息灭火。但是这种隔绝氧气灭火的方法同样会对操作人员造成窒息危险，同时气体灭火剂需要高压存储，本身也存在一定的危险性；CN103170088A、CN104324476A、CN101455887等专利公开了干粉灭火剂的制备和使用方法，干粉灭火剂是通过加压将超细灭火干粉喷出，与火焰发生物理和化学作用而灭火。此类灭火系统同样存在加压储存的危险性问题，同时灭火过程中干粉的大量喷出也容易造成粉尘的飞扬和对周围环境的污染，增加了灭火结束后的清理难度；液体灭火剂中最常用的是气溶胶灭火剂，如公开号为CN102225228A、CN 102626546A等专利都公开了气溶胶灭火剂的配方和制备方法，它是利用火焰与灭火剂原料发生氧化还原反应所释放出的大量气体和活性粒子来实现物理灭火和化学灭火的结合。但是一般的氧化还原反应均是放热反应，气溶胶的灭火过程也是热量大量释放的过程，容易造成二次火灾事故发生，所以在灭火过程中需要配加冷凝或者散热系统，造成设备笨重，且操作复杂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂、其制备方法及应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

一种含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂，包含按照质量百分比计算的如下组分：气凝胶粉末1％～10％，水30％～99％，表面活性剂0.5％～5％，灭火增强剂1％～10％，稳定剂0.5％～5％。

所述气凝胶粉末包括金属氧化物或者非金属氧化物气凝胶，所述金属氧化物或者非金属氧化物气凝胶包括氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、氧化镁气凝胶、氧化钙气凝胶、氧化铜气凝胶、氧化镍气凝胶、氧化铁气凝胶、氧化钛气凝胶、氧化硅气凝胶、氧化钇气凝胶、氧化锌气凝胶、稀土氧化物气凝胶、碳气凝胶中的任意一种或两种以上的组合。

所述气凝胶粉末的平均粒径为0.1μm～100μm，密度为0.05～0.3g/cc，热导率为0.012W/m.k～0.035W/m.k。

所述的水包括去离子水、自来水、井水、地表水或海水中的任意一种或两种以上的组合。所述表面活性剂包括脂肪胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N—烷基二乙基三胺、2—烷基咪唑啉、2—烷基氨基乙基咪唑啉、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基硫酸钠、二硬脂基羟乙基甲基硫酸甲脂铵、二硬脂基羟乙基甲基硫酸甲脂铵、鲸蜡硬脂醇醚-2、鲸蜡硬脂醇醚-21、鲸蜡硬脂基醚-20、月桂基葡糖苷聚甘油、氢化蓖麻油、聚氧乙烯醚磷酸三酯、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪酸钠、烷基聚氧乙烯醚羧酸钠、亚甲基双萘磺酸钠、单硬脂酸甘油酯、多元醇蔗糖酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的任意一种或两种以上的组合。

所述灭火增强剂包括中性水玻璃、硅酸钾、硅溶胶、铝溶胶、石灰、石膏和水泥中的任意一种或两种以上的组合；并且，所述中性水玻璃的模数为1.1～3.3，其中SiO₂的含量为10wt％～30wt％；所述硅酸钾中SiO₂的含量为10wt％～30wt％；所述硅溶胶中SiO₂的含量为10wt％～30wt％；所述铝溶胶中氧化铝的含量为5wt％～30wt％。

所述稳定剂包括临苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二环己酯、对苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、已二酸二异癸酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二丁酸、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800中的任意一种或两种以上的组合。

所述含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂的制法，包括：

(1)将气凝胶粉末、表面活性剂和水混合均匀，制得稳定、均匀的分散液A；

(2)将灭火增强剂和稳定剂加入所述分散液A中，混合均匀后，即制得所述含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂。

步骤(1)和/或步骤(2)中采用的混合方法包括球磨、砂磨、机械搅拌、超声混合、研磨混合方式中的任意一种或两种以上的组合。

一种灭火装置，包含所述的含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂。

所述的灭火装置，包含喷雾器材，所述高效液态组合物灭火剂被容置于所述喷雾器材内。

一种灭火方法，包括：将所述的含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂置入喷雾器材后，以空气喷雾法喷射至火源上。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

1、本发明高效液态组合物灭火剂的主要成分为水、无机气凝胶材料和无机灭火增强剂，有机成分含量极少，所以在灭火过程中不仅可以有效的控制有机物释放和燃烧，而且无有害气体产生，无粉末释放。

2、传统气溶胶的释放过程也是产生大量热量的过程，容易造成二次火灾事故发生，需要配加冷凝或者散热系统，造成设备笨重，且操作复杂。本发明的高效液态组合物灭火剂系水性灭火剂体系，在灭火过程中不发生化学反应，无热量产生，无二次火灾的危险，同时本发明所制备的液体灭火剂使用简单的空气喷雾技术即可，设备简单、易操作。

3、本发明的高效液态组合物灭火剂在灭火时，气凝胶粉末和灭火增强剂相互作用，很好的覆盖在基底表面，有效的阻隔热量传递，防止火焰的蔓延和热量的传播。

附图说明

图1是本发明一典型实施方案之中一种含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂的制备工艺流程图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

一种含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂，包含按照质量百分比计算的如下组分：气凝胶粉末1％～10％，水30％～99％，表面活性剂0.5％～5％，灭火增强剂1％～10％，稳定剂0.5％～5％。

所述气凝胶粉末包括金属氧化物或者非金属氧化物气凝胶，所述金属氧化物或者非金属氧化物气凝胶包括氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、氧化镁气凝胶、氧化钙气凝胶、氧化铜气凝胶、氧化镍气凝胶、氧化铁气凝胶、氧化钛气凝胶、氧化硅气凝胶、氧化钇气凝胶、氧化锌气凝胶、稀土氧化物气凝胶、碳气凝胶中的任意一种或两种以上的组合。

所述气凝胶粉末的平均粒径为0.1μm～100μm，密度为0.05～0.3g/cc，热导率为0.012W/m.k～0.035W/m.k。

所述的水包括去离子水、自来水、井水、地表水或海水中的任意一种或两种以上的组合。所述表面活性剂包括脂肪胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N—烷基二乙基三胺、2—烷基咪唑啉、2—烷基氨基乙基咪唑啉、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基硫酸钠、二硬脂基羟乙基甲基硫酸甲脂铵、二硬脂基羟乙基甲基硫酸甲脂铵、鲸蜡硬脂醇醚-2、鲸蜡硬脂醇醚-21、鲸蜡硬脂基醚-20、月桂基葡糖苷聚甘油、氢化蓖麻油、聚氧乙烯醚磷酸三酯、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪酸钠、烷基聚氧乙烯醚羧酸钠、亚甲基双萘磺酸钠、单硬脂酸甘油酯、多元醇蔗糖酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的任意一种或两种以上的组合。

所述灭火增强剂包括中性水玻璃、硅酸钾、硅溶胶、铝溶胶、石灰、石膏和水泥中的任意一种或两种以上的组合；并且，所述中性水玻璃的模数为1.1～3.3，其中SiO₂的含量为10wt％～30wt％；所述硅酸钾中SiO₂的含量为10wt％～30wt％；所述硅溶胶中SiO₂的含量为10wt％～30wt％；所述铝溶胶中氧化铝的含量为5wt％～30wt％。

所述稳定剂包括临苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二环己酯、对苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、已二酸二异癸酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二丁酸、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800中的任意一种或两种以上的组合。

所述含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂的制法，包括：

(1)将气凝胶粉末、表面活性剂和水混合均匀，制得稳定、均匀的分散液A；

(2)将灭火增强剂和稳定剂加入所述分散液A中，混合均匀后，即制得所述含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂。

步骤(1)和/或步骤(2)中采用的混合方法包括球磨、砂磨、机械搅拌、超声混合、研磨混合方式中的任意一种或两种以上的组合。

一种灭火装置，包含所述的含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂。

所述的灭火装置，包含喷雾器材，所述高效液态组合物灭火剂被容置于所述喷雾器材内。

一种灭火方法，包括：将所述的含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂置入喷雾器材后，以空气喷雾法喷射至火源上。

本发明通过将气凝胶粉应用到灭火剂中，在灭火时气凝胶粉末和灭火增强剂相互作用，很好的覆盖在基底表面，有效的阻隔热量传递，防止火焰的蔓延和热量的传播。本发明的水性灭火剂体系在灭火过程中不发生化学反应，无热量产生，无二次火灾的危险，同时本发明所制备的液体灭火剂使用简单的空气喷雾技术即可，设备简单、易操作。且本发明中有机成分含量极少，所以在灭火过程中不仅可以有效的控制有机物释放和燃烧，而且无有害气体产生，无粉末释放。

以下结合若干实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例1

按重量份取去离子水100份，二氧化硅气凝胶粉体(密度0.085g/cm³，平均粒径50微米、热导率0.025W/mK)5份，十二烷基磺酸钠0.5份，使用高速分散机分散，转速1000rpm，搅拌时间为30分钟制备成为分散液。再将10份，模数为2.3，二氧化硅含量为30％的水玻璃与0.1份的聚乙二醇400加入所制备的分散液中，使用普通搅拌机搅拌30分钟，搅拌速度100rpm制备成为水性灭火剂。将制备的水性灭火剂使用空气喷雾的方法对燃烧5分钟的木材进行灭火。灭火时间为10秒，相同条件下火情使用其他水性灭火剂灭火，灭火时间为30秒。

实施例2

按重量份取去离子水100份，二氧化硅气凝胶粉体(密度0.125g/cm³，平均粒径100微米、热导率0.023W/mK)15份，三乙醇胺0.1份，使用高速分散机分散，转速2000rpm，搅拌时间为30分钟制备成为分散液。再将15份的二氧化硅含量为30％的硅溶胶和0.1份的邻苯二甲酸二己酯加入所制备的分散液中，使用普通搅拌机搅拌30分钟，搅拌速度100rpm，制备成为水性灭火剂。将制备的水性灭火剂使用空气喷雾的方法对充分燃烧5分钟的PP塑料进行灭火。灭火时间为15秒，同样火情使用其他水性灭火剂灭火，灭火时间为32秒。

实施例3

按重量份取去离子水100份，二氧化硅气凝胶粉体(密度0.105g/cm³，粒径1-50微米、热导率0.023W/mK)1份，三乙醇胺0.5份，使用高速分散机分散，转速1000rpm，搅拌时间为30分钟制备成为分散液。再将20份的二氧化硅含量为30％的硅溶胶和0.1份的邻苯二甲酸二丁酯加入所制备的分散液中，使用普通搅拌机搅拌35分钟，搅拌速度100rpm，制备成为水性灭火剂。将制备的水性灭火剂使用空气喷雾的方法对充分燃烧5分钟的PP塑料进行灭火。灭火时间为25秒，同样火情使用其他水性灭火剂灭火，灭火时间为32秒。

实施例4

按重量份取去离子水100份，二氧化硅气凝胶粉体(密度0.055g/cm³，平均粒径80微米、热导率0.022W/mK)10份，十六烷基三甲基氯化铵4份，使用高速分散机分散，转速2000rpm，搅拌时间为30分钟制备成为分散液。再将15份的二氧化硅含量为30％的硅溶胶和0.1份的邻苯二甲酸二癸酯加入所制备的分散液中，使用普通搅拌机搅拌30分钟，搅拌速度100rpm，制备成为水性灭火剂。将制备的水性灭火剂使用空气喷雾的方法对充分燃烧10分钟的木材进行灭火。灭火时间为35秒，同样火情使用其他水性灭火剂灭火，灭火时间为55秒。

实施例5

按重量份取自来水水100份，二氧化硅气凝胶粉体(密度0.155g/cm³，平均粒径100微米、热导率0.023W/mK)10份，单硬脂酸甘油酯0.5份，使用高速分散机分散，转速1500rpm，搅拌时间为30分钟制备成为分散液。再将15份的二氧化硅含量为35％的硅溶胶和0.5份的邻苯二甲酸二环己酯加入所制备的分散液中，使用普通搅拌机搅拌30分钟，搅拌速度100rpm，制备成为水性灭火剂。将制备的水性灭火剂使用空气喷雾的方法对充分燃烧5分钟的木材进行灭火。灭火时间为18秒，同样火情使用其他水性灭火剂灭火，灭火时间为34秒。

实施例6

按重量份取河水(苏州独墅湖水，使用前过滤去除颗粒杂质)100份，二氧化硅气凝胶粉体(密度0.100g/cm³，平均粒径70微米、热导率0.024W/mK)5份，二硬脂基羟乙基甲基硫酸甲脂铵0.1份，使用高速分散机分散，转速2000rpm，搅拌时间为35分钟制备成为分散液。再将25份的氧化铝含量为20％的铝溶胶和0.1份的临苯二甲酸二丁酯加入所制备的分散液中，使用普通搅拌机搅拌30分钟，搅拌速度500rpm，制备成为水性灭火剂。将制备的水性灭火剂使用空气喷雾的方法对充分燃烧5分钟的PP塑料进行灭火。灭火时间为20秒，同样火情使用其他水性灭火剂灭火，灭火时间为32秒。

此外，本案发明人还以前文述及的其它金属氧化物和非金属氧化物气凝胶、其它表面活性剂、其它灭火增强剂、其它稳定剂替代了实施例1-2中的相应成分，并采用相近方式对所获产品的性能进行了测试，发现其均具有相似的优异灭火能力。

应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂，其特征在于包含按照质量百分比计算的如下组分：气凝胶粉末1％～10％，水30％～99％，表面活性剂0.5％～5％，灭火增强剂1％～10％，稳定剂0.5％～5％。

2.根据权利要求1所述的含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂，其特征在于所述气凝胶粉末包括金属氧化物或者非金属氧化物气凝胶，所述金属氧化物或者非金属氧化物气凝胶包括氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶、氧化镁气凝胶、氧化钙气凝胶、氧化铜气凝胶、氧化镍气凝胶、氧化铁气凝胶、氧化钛气凝胶、氧化硅气凝胶、氧化钇气凝胶、氧化锌气凝胶、稀土氧化物气凝胶、碳气凝胶中的任意一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求1或2所述的含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂，其特征在于所述气凝胶粉末的平均粒径为0.1μm～100μm，密度为0.05～0.3g/cc，热导率为0.012W/m.k～0.035W/m.k。

4.根据权利要求1所述的含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂，其特征在于所述的水包括去离子水、自来水、井水、地表水或海水中的任意一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求1所述的含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂，其特征在于所述表面活性剂包括脂肪胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N—烷基二乙基三胺、2—烷基咪唑啉、2—烷基氨基乙基咪唑啉、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基硫酸钠、二硬脂基羟乙基甲基硫酸甲脂铵、二硬脂基羟乙基甲基硫酸甲脂铵、鲸蜡硬脂醇醚-2、鲸蜡硬脂醇醚-21、鲸蜡硬脂基醚-20、月桂基葡糖苷聚甘油、氢化蓖麻油、聚氧乙烯醚磷酸三酯、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪酸钠、烷基聚氧乙烯醚羧酸钠、亚甲基双萘磺酸钠、单硬脂酸甘油酯、多元醇蔗糖酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的任意一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求1所述的含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂，其特征在于所述灭火增强剂包括中性水玻璃、硅酸钾、硅溶胶、铝溶胶、石灰、石膏和水泥中的任意一种或两种以上的组合；并且，所述中性水玻璃的模数为1.1～3.3，其中SiO₂的含量为10wt％～30wt％；所述硅酸钾中SiO₂的含量为10wt％～30wt％；所述硅溶胶中SiO₂的含量为10wt％～30wt％；所述铝溶胶中氧化铝的含量为5wt％～30wt％。

7.根据权利要求1所述的含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂，其特征在于所述稳定剂包括临苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二环己酯、对苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、已二酸二异癸酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二丁酸、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800中的任意一种或两种以上的组合。

8.如权利要求1-7中任一项所述含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂的制法，其特征在于包括：

(1)将气凝胶粉末、表面活性剂和水混合均匀，制得稳定、均匀的分散液A；

(2)将灭火增强剂和稳定剂加入所述分散液A中，混合均匀后，即制得所述含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂。

9.根据权利要求8所述的制法，其特征在于：步骤(1)和/或步骤(2)中采用的混合方法包括球磨、砂磨、机械搅拌、超声混合、研磨混合方式中的任意一种或两种以上的组合。

10.一种灭火装置，其特征在于包含权利要求1-7中任一项所述的含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂。

11.根据权利要求10所述的灭火装置，其特征在于包含喷雾器材，所述高效液态组合物灭火剂被容置于所述喷雾器材内。

12.一种灭火方法，其特征在于包括：将权利要求1-7中任一项所述的含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂置入喷雾器材后，以空气喷雾法喷射至火源上。