CN107349551A - 灭火颗粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种灭火颗粒及其制备方法，主要解决现有技术中泡沫灭火剂不能短时间内全面覆盖或泡沫不断被油罐火燃烧耗尽的问题。本发明通过采用一种灭火颗粒，包括内部中空或具有蜂窝状微孔结构的无机固体材料，所述无机固体材料为改性的膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、中空玻璃微珠或漂珠；将灭火颗粒进行疏水疏油表面改性处理，改性剂为含有烷基或酰胺基或磺酰胺基阳离子氟碳表面活性剂；助溶剂为醇类、醚类中的至少一种，活化剂为氢氧化钠或氢氧化钾溶液；阳离子氟碳表面活性剂的百分含量为5％‑25％；助溶剂百分含量为15％‑25％；活化剂百分含量为10％‑30％及其制备方法的技术方案较好地解决了上述问题，可用于扑救油罐类火灾中。
Description
技术领域
本发明涉及一种灭火颗粒及其制备方法。
背景技术
目前扑灭油罐火灾主要采用的是系列泡沫灭火剂，在储罐灭火过程中发挥了巨大作用，但泡沫灭火剂抗烧性能差、抗复燃能力相对较低。对于大型油罐火灾，火灾的持续时间可能长达数小时甚至几天；需要多次喷射泡沫，若泡沫供给强度不足，不能形成有效覆盖，则前期喷射的泡沫会不断破裂，使火势失去控制，再次复燃。因此，对于油罐类火灾，需要不断开发新型的灭火剂，克服现有缺陷，满足灭火要求。
大多数无机轻质颗粒是一种蜂窝状、多孔且表面开孔结构的、高含硅量(一般＞70％)的矿物质，具有无毒、无味、不易燃、容重小、导热系数小、化学稳定性好、隔音、来源广泛等特点，常被作为保温材料广泛应用在建筑物上。但是轻质颗粒具有很强的吸附性，极易吸收周围的水分，而与有机物的黏合力较低，并且其强度较低，在施工过程中易破碎。
为了降低轻质颗粒的吸附率，增加其强度，CN105645803A发明了一种气凝胶膨胀珍珠岩的制备方法，以水玻璃为前驱体，以膨胀珍珠岩为载体，利用溶胶-凝胶法和真空压力浸渍满细胞法，通过真空干燥工艺将疏水型气凝胶填充或外包裹于膨胀珍珠岩复合而成，粒径大于0.05mm。该专利的膨胀珍珠岩只是将疏水基包裹至其外表，采用的生产工艺只是增加了其强度，而不能疏油，难以用于扑灭油罐类火灾。
CN103550898A涉及一种改性膨胀玻化微珠灭火剂，包括65～94.5份的膨胀玻化微珠，0.5～5份的高分子蜡、氨基树脂、有机硅偶联剂、有机硅表面活性剂、含氟的表面活性剂中的一种或者它们的混合物，5～30份的阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的一种或者它们的混合物。该灭火剂在油面上铺展迅速、悬浮稳定，累积覆盖，具有抗烧时间长的优点。该专利只是将各类化合物分别或全部加入到膨胀玻化微珠中，形成一种灭火剂，若加入其中一种，也只能起到单一的疏水或疏油，不能完全达到疏水疏油性；若全部加入，各化合物不能完全互溶，会产生分层析出，对灭油罐火不利，且成本高。
CN201110172399涉及一种油品灭火用空心玻璃微珠三相泡沫及其制备方法，该三相泡沫的组分按以下重量百分比配比：8-15％的普通蛋白泡沫灭火剂和3-10％的空心玻璃微珠，余量为水。所用的空心玻璃微珠经含氟硅烷偶联剂憎油处理而得到。该发明的三相泡沫受到火焰热辐射时可在油面形成致密稳定的固体覆盖层，其抗烧和抗复燃性能优于普通蛋白泡沫灭火剂，且稳定性显著提高。该专利涉及的三相泡沫，在实际应用中会部分消泡，空心玻璃微珠添加量越大，破泡率越高，影响灭火效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中泡沫灭火剂不能短时间内全面覆盖或泡沫不断被油罐火燃烧耗尽的问题，提供一种新的灭火颗粒，该灭火颗粒具有阻止油气挥发、防止火势蔓延、能长时间浮在油层和水层表面的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决的技术问题之一相对应的一种灭火颗粒及制备方法。
为解决上述问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种灭火颗粒，包括内部中空或具有蜂窝状微孔结构的改性的无机固体材料，所述无机固体材料为膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、中空玻璃微珠或漂珠；将灭火颗粒进行疏水疏油表面改性处理，改性剂为包括含有烷基或酰胺基或磺酰胺基阳离子氟碳表面活性剂；助溶剂为醇类、醚类中的至少一种，活化剂为氢氧化钠或氢氧化钾溶液；阳离子氟碳表面活性剂的质量百分含量为5％-25％；助溶剂质量百分含量为15％-25％；活化剂质量百分含量为10％-30％。
上述技术方案中，优选地，阳离子氟碳表面活性剂为含氟烷基胺季铵盐、全氟烷基酰胺季铵盐、全氟辛基磺酰胺季铵盐、含氟烷基磺酸酯季铵盐、氟烷基胺盐中的一种。
上述技术方案中，优选地，醇类为异丙醇或乙醇，醚类为乙二醇单丁醚或二乙二醇丁醚。
上述技术方案中，优选地，改性剂与无机固体颗粒材料的质量比为3～1：1。
为解决上述问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种灭火颗粒的制备方法，包括如下步骤：(1)首先将无机固体颗粒进行表面活化处理，将活化剂加入反应釜中，温度控制在55℃～75℃范围内，然后在搅拌状态下加入无机固体颗粒，搅拌30min-60min进行活化；(2)启动反应釜下的离心机，将反应釜中的物料放入离心机中，离心过滤10min-15min；将收集的滤液返回反应釜中，用去离子水洗涤离心机中的物料至pH<9；(3)将滤渣倒入另一台固液混合釜中，在搅拌下加入改性剂和助溶剂，搅拌30min-60min，在此过程中，将下部物料放出，通过加料口加至固液混合釜中，如此反复3～5次，使固液混合釜中的物料搅拌均匀；(4)物料烘干，得到一种所述灭火颗粒。
本发明提供了一种能够长时间漂浮在燃油液面上、完全疏油疏水的改性的无机轻质灭火颗粒。膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、中空玻璃微珠、漂珠等无机材料都是硅酸盐材质，其表面呈负电荷，而阳离子氟碳表面活性剂在水中离解形成带正电荷的活性离子，很容易吸附在这些带负电荷的表面，且牢固结合。由于氟碳表面活性剂本身具有疏油疏水性，使得改性后的轻质灭火颗粒同样具有疏油疏水性。因此，该灭火颗粒处于油中或水中时，都能形成“干净”的表面。当灭火战斗时，喷射的灭火颗粒浅落在油面上而不沾染油和水，形成了一层固体覆盖层，阻止了油气挥发，控制了火焰的继续燃烧，起到了灭火的作用，解决了泡沫灭火剂不能短时间内全面覆盖或泡沫不断被油罐火燃烧耗尽的难题。该灭火颗粒原料易得，制备方便，操作简单，易于清理，取得了较好的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
实施例1：
(1)灭火颗粒所需原材料的质量百分比例：
膨胀珍珠岩50％
改性剂氟烷基胺季铵盐5％
助溶剂异丙醇15％
活化剂氢氧化钠溶液30％
(2)制作方法：
将30％氢氧化钠溶液加入带夹套反应釜中，温度控制在65℃，然后在搅拌状态下加入50％膨胀珍珠岩，搅拌45min进行活化；将活化后的物料全部导入离心机中过滤10min，用去离子水洗涤离心机中的物料至pH<9；将滤渣倒入另一台固液混合釜中，在搅拌下加入5％氟烷基胺季铵盐和15％异丙醇，搅拌60min，在此过程中，将下部物料放出，通过加料口加至固液混合釜中，如此反复3～5次，以防釜底物料搅拌不匀。然后加入50％的水对物料进行清洗甩干，最后将甩干的物料导入微波烘箱(电热、蒸气加热烘干亦可)中，在105℃下烘干，得到一种所述灭火颗粒。
实施例2：
(1)灭火颗粒所需原材料的质量百分比例：
膨胀蛭石50％
改性剂全氟烷基酰胺季铵盐25％
助溶剂乙醇15％
活化剂氢氧化钾溶液10％
(2)制作方法：
将10％氢氧化钾溶液加入带夹套反应釜中，温度控制在55℃，然后在搅拌状态下加入50％膨胀蛭石，搅拌50min进行活化；将活化后的物料全部导入离心机中过滤10min，用去离子水洗涤离心机中的物料至pH<9；将滤渣倒入另一台固液混合釜中，在搅拌下加入25％全氟烷基酰胺季铵盐和15％乙醇，搅拌60min，在此过程中，将下部物料放出，通过加料口加至固液混合釜中，如此反复3～5次，以防釜底物料搅拌不匀。然后加入50％的水对物料进行清洗甩干，最后将甩干的物料导入微波烘箱(电热、蒸气加热烘干亦可)中烘干，得到一种所述灭火颗粒。
实施例3：
(1)灭火颗粒所需原材料的质量百分比例：
中空玻璃微珠50％
改性剂全氟辛基磺酰胺季铵盐15％
助溶剂异丙醇15％
活化剂氢氧化钠溶液20％
(2)制作方法：
将20％氢氧化钠溶液加入带夹套反应釜中，温度控制在75℃，然后在搅拌状态下加入50％中空玻璃微珠，搅拌60min进行活化；将活化后的物料全部导入离心机中过滤
15min，用去离子水洗涤离心机中的物料至pH<9；将滤渣倒入另一台固液混合釜中，在搅拌下加入15％全氟辛基磺酰胺季铵盐和15％异丙醇，搅拌60min，在此过程中，将下部物料放出，通过加料口加至固液混合釜中，如此反复3～5次，以防釜底物料搅拌不匀。然后加入50％的水对物料进行清洗甩干，最后将甩干的物料导入微波烘箱(电热、蒸气加热烘干亦可)中烘干，得到一种所述灭火颗粒。
实施例4：
(1)灭火颗粒所需原材料的质量百分比例：
漂珠50％
改性剂含氟烷基磺酸酯季铵盐15％
助溶剂乙醇15％
活化剂氢氧化钾溶液20％
(2)制作方法：
将20％氢氧化钾溶液加入带夹套反应釜中，温度控制在60℃，然后在搅拌状态下加入50％漂珠，搅拌45min进行活化；将活化后的物料全部导入离心机中过滤15min，用去离子水洗涤离心机中的物料至pH<9；将滤渣倒入另一台固液混合釜中，在搅拌下加入15％含氟烷基磺酸酯季铵盐和15％乙醇，搅拌45min，在此过程中，将下部物料放出，通过加料口加至固液混合釜中，如此反复3～5次，以防釜底物料搅拌不匀。然后加入50％的水对物料进行清洗甩干，最后将甩干的物料导入微波烘箱(电热、蒸气加热烘干亦可)中烘干，得到一种所述灭火颗粒。
实施例5：
(1)灭火颗粒所需原材料的质量百分比例：
中空玻璃微珠25％
改性剂全氟辛基磺酰胺季铵盐20％
助溶剂异丙醇25％
活化剂氢氧化钠溶液30％
(2)制作方法：
将30％氢氧化钠溶液加入带夹套反应釜中，温度控制在55℃，然后在搅拌状态下加入25％中空玻璃微珠，搅拌50min进行活化；将活化后的物料全部导入离心机中过滤
15min，用去离子水洗涤离心机中的物料至pH<9；将滤渣倒入另一台固液混合釜中，在搅拌下加入20％全氟辛基磺酰胺季铵盐和25％异丙醇，搅拌50min，在此过程中，将下部物料放出，通过加料口加至固液混合釜中，如此反复3～5次，以防釜底物料搅拌不匀。然后加入50％的水对物料进行清洗甩干，最后将甩干的物料导入微波烘箱(电热、蒸气加热烘干亦可)中烘干，得到一种所述灭火颗粒。
实施例6：
(1)灭火颗粒所需原材料的质量百分比例：
膨胀珍珠岩25％
改性剂氟烷基胺季铵盐25％
助溶剂异丙醇20％
活化剂氢氧化钠溶液30％
(2)制作方法：
将30％氢氧化钠溶液加入带夹套反应釜中，温度控制在65℃，然后在搅拌状态下加入25％膨胀珍珠岩，搅拌45min进行活化；将活化后的物料全部导入离心机中过滤10min，用去离子水洗涤离心机中的物料至pH<9；将滤渣倒入另一台固液混合釜中，在搅拌下加入25％氟烷基胺季铵盐和20％异丙醇，搅拌60min，在此过程中，将下部物料放出，通过加料口加至固液混合釜中，如此反复3～5次，以防釜底物料搅拌不匀。然后加入50％的水对物料进行清洗甩干，最后将甩干的物料导入微波烘箱(电热、蒸气加热烘干亦可)中，在105℃下烘干，得到一种所述灭火颗粒。
实施例7：
(1)灭火颗粒所需原材料的质量百分比例：
膨胀蛭石35％
改性剂全氟烷基酰胺季铵盐20％
助溶剂乙醇15％
活化剂氢氧化钾溶液30％
(2)制作方法：
将30％氢氧化钾溶液加入带夹套反应釜中，温度控制在65℃，然后在搅拌状态下加入35％膨胀蛭石，搅拌45min进行活化；将活化后的物料全部导入离心机中过滤15min，用去离子水洗涤离心机中的物料至pH<9；将滤渣倒入另一台固液混合釜中，在搅拌下加入20％全氟烷基酰胺季铵盐和15％乙醇，搅拌45min，在此过程中，将下部物料放出，通过加料口加至固液混合釜中，如此反复3～5次，以防釜底物料搅拌不匀。然后加入50％的水对物料进行清洗甩干，最后将甩干的物料导入微波烘箱(电热、蒸气加热烘干亦可)中烘干，得到一种所述灭火颗粒。
实施例8：
(1)灭火颗粒所需原材料的质量百分比例：
漂珠35％
改性剂含氟烷基磺酸酯季铵盐15％
助溶剂乙醇25％
活化剂氢氧化钾溶液25％
(2)制作方法：
将25％氢氧化钾溶液加入带夹套反应釜中，温度控制在60℃，然后在搅拌状态下加入35％漂珠，搅拌45min进行活化；将活化后的物料全部导入离心机中过滤15min，用去离子水洗涤离心机中的物料至pH<9；将滤渣倒入另一台固液混合釜中，在搅拌下加入15％含氟烷基磺酸酯季铵盐和25％乙醇，搅拌45min，在此过程中，将下部物料放出，通过加料口加至固液混合釜中，如此反复3～5次，以防釜底物料搅拌不匀。然后加入50％的水对物料进行清洗甩干，最后将甩干的物料导入微波烘箱(电热、蒸气加热烘干亦可)中烘干，得到一种所述灭火颗粒。
Claims (5)
1.一种灭火颗粒，包括内部中空或具有蜂窝状微孔结构的无机固体材料，所述无机固体材料为膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、中空玻璃微珠或漂珠；将灭火颗粒进行疏水疏油表面改性处理，改性剂为含有烷基或酰胺基或磺酰胺基阳离子氟碳表面活性剂；助溶剂为醇类、醚类中的至少一种；活化剂为氢氧化钠或氢氧化钾溶液；阳离子氟碳表面活性剂的质量百分含量为5％-25％；助溶剂质量百分含量为15％-25％；活化剂质量百分含量为10％-30％。
2.根据权利要求1所述灭火颗粒，其特征在于所述的阳离子氟碳表面活性剂为含氟烷基胺季铵盐、全氟烷基酰胺季铵盐、全氟辛基磺酰胺季铵盐、含氟烷基磺酸酯季铵盐、氟烷基胺盐中的一种。
3.根据权利要求1所述灭火颗粒，其特征在于助溶剂为醇类，包括异丙醇或乙醇，醚类为乙二醇单丁醚或二乙二醇丁醚。
4.根据权利要求1所述灭火颗粒，其特征在于改性剂与无机固体材料的质量比为3～1：1。
5.一种权利要求1所述灭火颗粒的制备方法，包括如下步骤：(1)首先将无机固体颗粒进行表面活化处理，将活化剂加入反应釜中，温度控制在55℃～75℃范围内，然后在搅拌状态下加入无机固体颗粒，搅拌30min-60min进行活化；(2)启动反应釜下的离心机，将反应釜中的物料放入离心机中，离心过滤10min-15min；将收集的滤液返回反应釜中，用去离子水洗涤离心机中的物料至pH<9；(3)将滤渣倒入另一台固液混合釜中，在搅拌下加入改性剂和助溶剂，搅拌30min-60min，在此过程中，将下部物料放出，通过加料口加至固液混合釜中，如此反复3～5次，使固液混合釜中的物料搅拌均匀；(4)物料烘干，得到一种所述灭火颗粒。
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