CN108635721A - 一种新型灭火材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新型灭火材料及其制备方法，利用丙烯酸和丙烯酰胺为吸水性单体在交联剂和引发剂的作用下交联反应生成凝胶，添加壳聚糖到凝胶制备过程中提高凝胶的刚性和吸水速率，使其在高温下不易干燥破裂，本发明还利用表面活性剂复配形成稳定、高效的发泡剂，通过在交联反应后期高速搅拌形成丰富致密泡沫达到灭火的作用，并且辅以稳定剂和致孔剂碳酸钠在凝胶形成后期有助于凝胶孔洞的形成，使其溶胀率大大提高，同时改性聚磷酸铵，提高其疏水性和接枝性能，利用交联反应接枝在凝胶上，进一步提高灭火性能，本发明提供的灭火材料具有灭火性能高、速度快、效果好的特点，提高了灭火效率，防止火灾复燃，应用成本低，适宜大规模推广。

Description

一种新型灭火材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及灭火材料领域，尤其涉及一种新型灭火材料及其制备方法。
背景技术
燃烧的产生及发展过程必须具备三个条件，即可燃物质、助燃剂和火焰，为了阻止燃烧进行，必须切断燃烧过程三要素中的任何一个，例如降低温度、隔绝空气或阻燃剂。目前，对于较大规模的火灾，大多使用装有水的消防车到火宅现场行灭火，采用高压水枪喷射方式快速降低现场燃烧物的温度，达到灭火的效果。水是消防灭火中的最常用物质，水中添加灭火剂，如泡沫灭火剂凝聚成的泡沫可以对高处火灾以及油类和固体表明形成包裹，灭火中能节约消防水量，提高火效率。与其它水基灭火基相比，凝胶灭火剂具备独有的优良特性，如吸水性和保水性好，粘度较高，可附着在固体燃烧物表明，可以有效处理高处火灾，防止火灾复燃。但是目前的凝胶灭火剂存在成胶时间长、成胶后胶体在空气中容易失水、收缩然后干裂并且粉化的缺点，不能及时有效的控制火灾的蔓延，高分子凝胶虽然控制火灾的效果好，但是由于单位施工成本较高，难以大面积使用，所以根据火灾频发的现状,提供一种新型的灭火材料是当前消防领域的研究热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型灭火材料及其制备方法，以解决上述技术问题。
本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：
一种新型灭火材料及其制备方法，包括以下具体步骤：
(1)将十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚混合后加到去离子水中溶解均匀，然后转移到搅拌机中以低速200-400r/min的转速搅拌，再加入碳酸钠粉末和月桂醇以800-1000r/min的转速搅拌5-18min得到混合发泡剂；
(2)将聚磷酸铵、云母粉和滑石粉预混合，得到的混合物加到高速混合机中，以800-1000r/min的转速搅拌，同时加入甲基含氢硅油，继续高速混合10-20min，然后将混合物转移至反应容器中，升高温度至80℃，加入硅烷偶联剂溶液继续升高温度加热回流反应2-3h，反应结束后将产物用去离子水清洗几次后干燥，粉碎成粒径为5-12mm的混合物备用；
(3)将壳聚糖溶液用2％的醋酸溶液缓慢加热直至全部溶解，得到质量浓度为2wt％的壳聚糖醋酸溶液备用，将中和度为70％的丙烯酸溶液加到反应容器中，再加入丙烯酰胺、壳聚糖醋酸溶液和步骤(2)制备的混合物搅拌均匀，通入氮气作为保护气体后依次加入N，N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸钾，水浴加热至70-75℃，反应50-70min后待溶液形成凝胶时加入步骤(1)制备的混合发泡剂，静置10min后转移至搅拌器中以2500-3000r/min搅拌10-35min即可。
一种新型灭火材料及其制备方法，步骤(1)中所述的十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为2-3：2-3：1-2，混合液的质量浓度为0.4wt％。
一种新型灭火材料及其制备方法，步骤(1)中所述的碳酸钠添加量为混合溶液重量的0.07-0.1wt％，月桂醇添加量为混合溶液重量的0.04-0.08wt％。
一种新型灭火材料及其制备方法，步骤(2)中所述的云母粉、滑石粉、甲基含氢硅油和硅烷偶联剂溶液的添加量分别为聚磷酸铵重量的0.8-1.1％、2.1-3.6％、1.6-2.2％和0.8-1.2％。
一种新型灭火材料及其制备方法，步骤(2)中所述的继续升高温度时的温度为120-130℃。
一种新型灭火材料及其制备方法，步骤(3)中所述的壳聚糖添加量为丙烯酸重量的4-6％。
一种新型灭火材料及其制备方法，步骤(3)中所述的步骤(2)中制备的改性聚磷酸铵添加量为丙烯酸重量的5-7％。
一种新型灭火材料及其制备方法，步骤(3)中所述的丙烯酰胺添加量为丙烯酸重量的15-20％。
一种新型灭火材料及其制备方法，步骤(3)中所述的N，N-亚甲基双丙烯酰胺添加量为丙烯酸重量的0.1-0.5％。
一种新型灭火材料及其制备方法，步骤(3)中所述的过硫酸钾添加量为丙烯酸重量的0.2-0.5％。
一种新型灭火材料及其制备方法，步骤(3)中所述的步骤(3)中所述的步骤(1)中制备的发泡剂添加量为丙烯酸重量的0.2-0.5％。
本发明的有益效果是：
本发明根据传统凝胶灭火材料存在吸水倍数低、对水质适应性差并且强度不高容易破裂的问题利用丙烯酸和丙烯酰胺为吸水性单体在交联剂和引发剂的作用下交联反应生成凝胶，壳聚糖因其天然的凝胶性能添加到聚合物制备凝胶的过程中提高凝胶的刚性和吸水速率，使其在高温下不易干燥破裂，本发明还根据泡沫技术灭火的原理利用十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚复配形成稳定、高效的发泡剂，通过在交联反应后期高速搅拌形成丰富致密泡沫达到灭火的作用，并且辅以稳定剂和致孔剂碳酸钠在凝胶形成后期有助于凝胶孔洞的形成，使其溶胀率大大提高，同时利用云母粉、滑石粉、甲基含氢硅油和硅烷偶联剂改性聚磷酸铵，提高疏水性，利用交联反应使其接枝在凝胶上，进一步提高灭火性能，本发明提供的新型灭火材料具有灭火性能高、速度快、效果好的特点，提高灭火效率，防止火灾复燃具有重要意义，应用成本低，适宜大规模推广。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
一种新型灭火材料及其制备方法，包括以下具体步骤：
(1)将十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚按照质量比3：3：2混合后加到去离子水中溶解均匀，配制成浓度为0.4wt％的混合溶液，然后转移到搅拌机中以低速300r/min的转速搅拌，再加入混合溶液重量0.08wt％的碳酸钠粉末和混合溶液重量0.06wt％的月桂醇以800r/min的转速搅拌12min得到混合发泡剂；
(2)将聚磷酸铵、云母粉和滑石粉预混合，其中云母粉和滑石粉的添加量分别为聚磷酸铵重量的0.8％和3.2％，得到的混合物加到高速混合机中，以1000r/min的转速搅拌，同时加入聚磷酸铵重量1.9％的甲基含氢硅油，继续高速混合18min，然后将混合物转移至反应容器中，升高温度至80℃，加入聚磷酸铵重量0.9％的硅烷偶联剂溶液升高温度至120℃加热回流反应2-3h，反应结束后将产物用去离子水清洗几次后干燥，粉碎成粒径为5-12mm的混合物备用；
(3)将壳聚糖溶液用2％的醋酸溶液缓慢加热直至全部溶解，得到质量浓度为2wt％的壳聚糖醋酸溶液备用，将中和度为70％的丙烯酸溶液加到反应容器中，再加入丙烯酰胺、壳聚糖醋酸溶液和步骤(2)制备的混合物搅拌均匀，通入氮气作为保护气体后依次加入N，N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸钾，其中壳聚糖的添加量为丙烯酸重量的4％，步骤(2)制备的混合物添加量为丙烯酸重量的5％，丙烯酰胺添加量为丙烯酸重量的16％，N，N-亚甲基双丙烯酰胺添加量为丙烯酸重量的0.3％，过硫酸钾添加量为丙烯酸重量的0.2％，水浴加热至75℃，反应60min后待溶液形成凝胶时加入丙烯酸重量的0.4％的步骤(1)制备的混合发泡剂，静置10min后转移至搅拌器中以2500r/min搅拌25min即可。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种新型灭火材料及其制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)将十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚混合后加到去离子水中溶解均匀，然后转移到搅拌机中以低速200-400r/min的转速搅拌，再加入碳酸钠粉末和月桂醇以800-1000r/min的转速搅拌5-18min得到混合发泡剂；
(2)将聚磷酸铵、云母粉和滑石粉预混合，得到的混合物加到高速混合机中，以800-1000r/min的转速搅拌，同时加入甲基含氢硅油，继续高速混合10-20min，然后将混合物转移至反应容器中，升高温度至80℃，加入硅烷偶联剂溶液继续升高温度加热回流反应2-3h，反应结束后将产物用去离子水清洗几次后干燥，粉碎成粒径为5-12mm的混合物备用；
(3)将壳聚糖溶液用2％的醋酸溶液缓慢加热直至全部溶解，得到质量浓度为2wt％的壳聚糖醋酸溶液备用，将中和度为70％的丙烯酸溶液加到反应容器中，再加入丙烯酰胺、壳聚糖醋酸溶液和步骤(2)制备的混合物搅拌均匀，通入氮气作为保护气体后依次加入N，N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸钾，水浴加热至70-75℃，反应50-70min后待溶液形成凝胶时加入步骤(1)制备的混合发泡剂，静置10min后转移至搅拌器中以2500-3000r/min搅拌10-35min即可。
2.根据权利要求1所述的一种新型灭火材料及其制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为2-3：2-3：1-2，混合液的质量浓度为0.4wt％。
3.根据权利要求1所述的一种新型灭火材料及其制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的碳酸钠添加量为混合溶液重量的0.07-0.1wt％，月桂醇添加量为混合溶液重量的0.04-0.08wt％。
4.根据权利要求1所述的一种新型灭火材料及其制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的云母粉、滑石粉、甲基含氢硅油和硅烷偶联剂溶液的添加量分别为聚磷酸铵重量的0.8-1.1％、2.1-3.6％、1.6-2.2％和0.8-1.2％。
5.根据权利要求1所述的一种新型灭火材料及其制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的继续升高温度时的温度为120-130℃。
6.根据权利要求1所述的一种新型灭火材料及其制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的壳聚糖添加量为丙烯酸重量的4-6％。
7.根据权利要求1所述的一种新型灭火材料及其制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的步骤(2)中制备的改性聚磷酸铵添加量为丙烯酸重量的5-7％。
8.根据权利要求1所述的一种新型灭火材料及其制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的丙烯酰胺添加量为丙烯酸重量的15-20％。
9.根据权利要求1所述的一种新型灭火材料及其制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的N，N-亚甲基双丙烯酰胺添加量为丙烯酸重量的0.1-0.5％。
10.根据权利要求1所述的一种新型灭火材料及其制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的过硫酸钾添加量为丙烯酸重量的0.2-0.5％；步骤(3)中所述步骤(1)中制备的发泡剂添加量为丙烯酸重量的0.2-0.5％。
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