CN109731273A

CN109731273A - 一种绿色生物阻化防灭火材料及其制备方法

Info

Publication number: CN109731273A
Application number: CN201910081485.4A
Authority: CN
Inventors: 张玉涛; 史学强; 李亚清; 张园勃; 李启鹏
Original assignee: Xian University of Science and Technology
Current assignee: Xian University of Science and Technology
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2019-05-10
Anticipated expiration: 2039-01-28
Also published as: CN109731273B

Abstract

本发明公开了一种绿色生物阻化防灭火材料，由以下质量份数的成分组成：水60～100份，芦荟提取液8～20份，基础试剂10～20份，配制试剂10～20份；基础试剂为丙酮、碘化钾、溴化钾、过硫酸钾和N‑异丙基丙烯酰胺，配制试剂为碳酸氢钠、氢氧化钠、聚二甲基硅氧烷、无水亚硫酸钠和丙烯酸，生物阻化防灭火材料的pH为7～7.3；本发明还公开了一种生物阻化防灭火材料的制备方法，该方法将芦荟提取液与水混匀后依次加入基础试剂和配制试剂，再调节pH并静置。本发明生物阻化防灭火材料的渗透性和扩散性得到提高，灭火性能得到增强，且绿色环保；本发明的方法通过分步混匀制备生物阻化防灭火材料，进一步增强了其灭火性能。

Description

一种绿色生物阻化防灭火材料及其制备方法

技术领域

本发明属于防灭火材料制备技术领域，具体涉及一种绿色生物阻化防灭火材料及其制备方法。

背景技术

火灾会造成社会财产的损失，威胁人们的生命安全，每年发生的大量火灾是我国最严重的灾害之一。在火灾发生时，如果能在火灾发展的早期阶段采取措施对其进行抑制或扑灭，将会大大减少火灾的危害。目前主要的火灾抑制措施通常为破坏火焰继续发展的三个要素，这三个要素为助燃剂，可燃物以及燃烧温度，通常情况下采用阻化剂进行火灾抑制。通过大量的阻化剂来稀释火焰周围的空气，对火焰起到窒息的作用，使火焰周围的氧气浓度不足以提供燃烧需要，从而使火焰熄灭；通过阻化剂的相变吸热吸收火场中的热量，使得火焰周围的温度降低，当低于可燃物的燃点后火焰熄灭；通过阻化剂的动量将火焰与可燃物隔绝使其无法继续蔓延，使火焰熄灭。

当前采用的灭火剂大多对环境有害、要么渗透性差，无法对火场深处的可燃物进行扑灭，因此，针对上述的问题设计一种绿色生物阻化防灭火材料及其制备方法，对于有效的抑制火灾蔓延、扑灭火场深处火源以及保护环境具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种绿色生物阻化防灭火材料。本发明以水、芦荟提取液、基础试剂和配制试剂为原料制备生物阻化防灭火材料，提高了生物阻化防灭火材料的渗透性和扩散性，可深入可燃物内部将其包裹，从物理上阻断可燃物吸附氧气发生反应，增强了生物阻化防灭火材料的灭火性能，同时生物阻化防灭火材料的组成物质均为绿色清洁的物质，对环境无污染，绿色环保。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种绿色生物阻化防灭火材料，其特征在于，由以下质量份数的成分组成：水60～100份，芦荟提取液8～20份，基础试剂10～20份，配制试剂10～20份；所述基础试剂为丙酮、碘化钾、溴化钾、过硫酸钾和N-异丙基丙烯酰胺，所述配制试剂为碳酸氢钠、氢氧化钠、聚二甲基硅氧烷、无水亚硫酸钠和丙烯酸，所述生物阻化防灭火材料的pH为7～7.3。

本发明的生物阻化防灭火材料由水、芦荟提取液、基础试剂和配制试剂组成，将芦荟清洗沥干后进行粉碎和压榨，过滤得到芦荟提取液，芦荟提取液的主要成分包括天门冬氨酸、甘氨酸、丝氨酸、蒽醌类物质、多糖及粘浆类物质等，芦荟提取液为生物阻化防灭火材料提高了稳定的整体骨架，使得生物阻化防灭火材料具有抑制火灾的特性，且渗透性及扩散性均较好；水改变并调节生物阻化防灭火材料的浓度及渗透性，能够相变吸热，从而减小了火场中的温度；基础试剂中的丙酮改善了生物阻化防灭火材料的流动性，从而提高了生物阻化防灭火材料的渗透性，N-异丙基丙烯酰胺提高了生物阻化防灭火材料对可燃物的包裹能力，使可燃物与空气隔绝，而碘化钾、溴化钾、过硫酸钾提高了生物阻化防灭火材料的扩散性与稳定性，同时提供了抑制了燃烧中活性分子的组成成分；配制试剂中的各组分均增强了生物阻化防灭火材料的稳定性，使其在运输或者静置条件下均不会影响其灭火性能，进一步保证了生物阻化防灭火材料的灭火性能，其中，氢氧化钠与丙烯酸控制调节生物阻化防灭火材料的pH为7～7.3，避免了生物阻化防灭火材料的腐蚀危害，聚二甲基硅氧烷提高了生物阻化防灭火材料的抗氧能力，且对混合后的溶液具有消泡作用，提高了生物阻化防灭火材料的存储和使用性能，碳酸氢钠可吸热释放出CO₂有效抑制燃烧，增强了生物阻化防灭火材料的防灭火性能。

因此，本发明的生物阻化防灭火材料具有较好的渗透性，能够包裹可燃物，从物理上阻断可燃物与氧气发生反应，并且能够与可燃物的活性分子反应，在化学上抑制燃烧，增强了生物阻化防灭火材料的灭火性能；另外，本发明的生物阻化防灭火材料的组成物质均为绿色清洁的物质，对环境无污染，绿色环保，且生物阻化防灭火材料的pH为7～7.3，不具备化学腐蚀的性质，从而有效地保护其存储和使用设备，对人体无害。本发明的生物阻化防灭火材料能够对固体火灾如煤层火灾、液体火灾如油类火灾进行扑灭以及抑制，适用范围较广，是一种广泛有效的环保型阻化剂。

上述的一种绿色生物阻化防灭火材料，其特征在于，所述基础试剂中各组分的质量含量分别为：丙酮15％～25％，碘化钾24％～30％，溴化钾 13％～20％，过硫酸钾15％～25％，N-异丙基丙烯酰胺23％～25％。上述质量百分数组成的基础试剂之间相互作用，提高了基础试剂与水、芦荟提取液的混合均匀性，提高了生物阻化防灭火材料的稳定性，从而增强了生物阻化防灭火材料对可燃物的物理包裹能力，同时增强了生物阻化防灭火材料的渗透性及扩散性。

上述的一种绿色生物阻化防灭火材料，其特征在于，所述配制试剂中各组分的质量含量分别为：碳酸氢钠4％～9％，氢氧化钠20％～25％，聚二甲基硅氧烷23％～30％，无水亚硫酸钠13％～20％，丙烯酸25％～40％。上述质量百分数组成的配制试剂不仅提高了生物阻化防灭火材料的稳定性，还增加了生物阻化防灭火材料的稠化度，提高生物阻化防灭火材料与可燃物的粘结能力，从而更好地对可燃物进行物理包裹，使可燃物与空气隔绝，实现更好的防灭火效果。

上述的一种绿色生物阻化防灭火材料，其特征在于，所述配制试剂中氢氧化钠、碳酸氢钠与丙烯酸的质量比为5:1:8。通过限定配制试剂中氢氧化钠、碳酸氢钠与丙烯酸的质量比，使得胶体材料维持在中性的pH值范围内，所述中性的pH值优选为7.0～7.3。

另外，本发明还提供了一种绿色生物阻化防灭火材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将芦荟提取液与水混合后搅拌均匀，然后依次加入丙酮、碘化钾、溴化钾、过硫酸钾和N-异丙基丙烯酰胺并搅拌均匀，得到混合液；

步骤二、依次将碳酸氢钠、氢氧化钠、聚二甲基硅氧烷、无水亚硫酸钠以及丙烯酸加入到步骤一中得到的混合液中并搅拌均匀，然后调节pH 至中性，经静置后得到生物阻化防灭火材料。

本发明先将芦荟提取液与水混匀，然后依次加入基础试剂中的各组分，再次混匀后加入配制试剂中的各组分混匀，经静置得到生物阻化防灭火材料，通过分步混匀，使基础试剂和配制试剂的各物质按一定的顺序加入，促进了生物阻化防灭火材料中各组分的充分混合均匀，有利于pH的调节，增加其消泡和增稠的作用，提高了生物阻化防灭火材料的均匀性和稳定性，从而使生物阻化防灭火材料的渗透性与扩散性达到最佳，提高了生物阻化防灭火材料对可燃物中活性基团的吸附性能，进一步防治了可燃物复燃，增强了生物阻化防灭火材料的灭火性能，制备方法简单且成本较低。

上述的方法，其特征在于，步骤一中和步骤二中所述搅拌的速度均为 200r/min～600r/min。上述搅拌速度既保证了搅拌混合均匀的效果，又缩短了搅拌时间，达到最佳的混合效果。

上述的方法，其特征在于，步骤二中所述静置的时间为20min～60min。静置20min～60min后得到的生物阻化防灭火材料中各组分之间已经充分混匀并达到最佳的稳定性，有利于保证生物阻化防灭火材料的防治火灾的性能。

上述的方法，其特征在于，步骤二中所述静置后经消泡处理得到环保型生物阻化防灭火材料，所述消泡处理的时间为12h。采用上述消泡处理减少并消除了了生物阻化防灭火材料中因搅拌混合均匀而产生的泡沫，增加了生物阻化防灭火材料的稳定性，有利于生物阻化防灭火材料的存储和使用。

上述的方法，其特征在于，所述消泡后继续静置存放2d，得到生物阻化防灭火材料。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明以水、芦荟提取液、基础试剂和配制试剂为原料制备生物阻化防灭火材料，利用芦荟提取液为生物阻化防灭火材料提高了稳定的整体骨架，利用基础试剂和配制试剂提高了生物阻化防灭火材料的渗透性和扩散性，从而使生物阻化防灭火材料能够深入可燃物内部将其包裹，从物理上阻断可燃物吸附氧气发生反应，同时该生物阻化防灭火材料与可燃物中的活性分子进行反应从而吸收其可燃物的活性分子使其性能变惰性，防治火灾复燃，增强了生物阻化防灭火材料的灭火性能。

2、本发明的生物阻化防灭火材料的组成物质均为绿色清洁的物质，对环境无污染，绿色环保，且生物阻化防灭火材料的pH为中性，不具备化学腐蚀的性质，从而有效地保护其存储和使用设备，对人体无害。

3、本发明的生物阻化防灭火材料具有较好的扩散性能，能够向高于使用生物阻化防灭火材料的煤层运移，从而到达普通灭火生物阻化防灭火材料难以接触的煤层位置，扩大了生物阻化防灭火材料的灭火范围。

4、本发明通过分步混匀制备生物阻化防灭火材料，提高了生物阻化防灭火材料的均匀性和稳定性，从而增强了生物阻化防灭火材料的渗透性与扩散性，生物阻化防灭火材料对可燃物中活性基团的吸附性能较好，进一步防治了火灾复燃，增强了生物阻化防灭火材料的灭火性能。

5、本发明的制备方法简单，耗时较少，对设备要求不高，易于实现。

下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

实施例1

本实施例的生物阻化防灭火材料，由以下质量份数的成分组成：水60 份，芦荟提取液8份，基础试剂10份，配制试剂10份；所述基础试剂中各组分的质量含量分别为：丙酮25％，碘化钾24％，溴化钾13％，过硫酸钾15％，N-异丙基丙烯酰胺23％；所述配制试剂中各组分的质量含量分别为：碳酸氢钠4％，氢氧化钠20％，聚二甲基硅氧烷23％，无水亚硫酸钠 13％，丙烯酸40％；所述环保型生物阻化防灭火材料的pH为7.1。

本实施例的生物阻化防灭火材料的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将芦荟提取液与水混合后在转速为200r/min的条件下搅拌均匀，然后依次加入丙酮、碘化钾、溴化钾、过硫酸钾和N-异丙基丙烯酰胺并在转速为200r/min的条件下搅拌均匀，得到混合液；

步骤二、依次将碳酸氢钠、氢氧化钠、聚二甲基硅氧烷、无水亚硫酸钠以及丙烯酸加入到步骤一中得到的混合液中并在转速为200r/min的条件下搅拌均匀，然后调节pH至7.1，经静置20min后消泡处理12h，继续静置存放2d得到生物阻化防灭火材料。

实施例2

本实施例的生物阻化防灭火材料，由以下质量份数的成分组成：水100 份，芦荟提取液20份，基础试剂20份，配制试剂20份；所述基础试剂中各组分的质量含量分别为：丙酮15％，碘化钾30％，溴化钾17％，过硫酸钾15％，N-异丙基丙烯酰胺23％；所述配制试剂中各组分的质量含量分别为：碳酸氢钠9％，氢氧化钠25％，聚二甲基硅氧烷27％，无水亚硫酸钠14％，丙烯酸25％；所述环保型生物阻化防灭火材料的pH为7.2。

本实施例的生物阻化防灭火材料的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将芦荟提取液与水混合后在转速为600r/min的条件下搅拌均匀，然后依次加入丙酮、碘化钾、溴化钾、过硫酸钾和N-异丙基丙烯酰胺并在转速为600r/min的条件下搅拌均匀，得到混合液；

步骤二、依次将碳酸氢钠、氢氧化钠、聚二甲基硅氧烷、无水亚硫酸钠以及丙烯酸加入到步骤一中得到的混合液中并在转速为600r/min的条件下搅拌均匀，然后调节pH至7.2，经静置60min后消泡处理12h，继续静置存放2d得到生物阻化防灭火材料。

实施例3

本实施例的生物阻化防灭火材料，由以下质量份数的成分组成：水80 份，芦荟提取液16份，基础试剂16份，配制试剂15份；所述基础试剂中各组分的质量含量分别为：丙酮15％，碘化钾24％，溴化钾20％，过硫酸钾16％，N-异丙基丙烯酰胺25％；所述配制试剂中各组分的质量含量分别为：碳酸氢钠5％，氢氧化钠20％，聚二甲基硅氧烷30％，无水亚硫酸钠20％，丙烯酸25％；所述环保型生物阻化防灭火材料的pH为7.3。

本实施例的生物阻化防灭火材料的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将芦荟提取液与水混合后在转速为500r/min的条件下搅拌均匀，然后依次加入丙酮、碘化钾、溴化钾、过硫酸钾和N-异丙基丙烯酰胺并在转速为500r/min的条件下搅拌均匀，得到混合液；

步骤二、依次将碳酸氢钠、氢氧化钠、聚二甲基硅氧烷、无水亚硫酸钠以及丙烯酸加入到步骤一中得到的混合液中并在转速为500r/min的条件下搅拌均匀，然后调节pH至7.3，经静置50min后消泡处理12h，继续静置存放2d得到生物阻化防灭火材料。

实施例4

本实施例的生物阻化防灭火材料，由以下质量份数的成分组成：水90 份，芦荟提取液16份，基础试剂16份，配制试剂15份；所述基础试剂中各组分的质量含量分别为：丙酮15％，碘化钾24％，溴化钾13％，过硫酸钾13％，N-异丙基丙烯酰胺25％；所述配制试剂中各组分的质量含量分别为：碳酸氢钠5％，氢氧化钠20％，聚二甲基硅氧烷30％，无水亚硫酸钠20％，丙烯酸25％；所述环保型生物阻化防灭火材料的pH为7。

本实施例的生物阻化防灭火材料的制备方法包括以下步骤：

步骤二、依次将碳酸氢钠、氢氧化钠、聚二甲基硅氧烷、无水亚硫酸钠以及丙烯酸加入到步骤一中得到的混合液中并在转速为200r/min的条件下搅拌均匀，然后调节pH至7，经静置20min后消泡处理12h，继续静置存放2d得到生物阻化防灭火材料。

实施例5

本实施例的生物阻化防灭火材料，由以下质量份数的成分组成：水60 份，芦荟提取液8份，基础试剂10份，配制试剂10份；所述基础试剂中各组分的质量含量分别为：丙酮20％，碘化钾28％，溴化钾13％，过硫酸钾15％，N-异丙基丙烯酰胺24％；所述配制试剂中各组分的质量含量分别为：碳酸氢钠4％，氢氧化钠23％，聚二甲基硅氧烷23％，无水亚硫酸钠 13％，丙烯酸37％；所述环保型生物阻化防灭火材料的pH为7.12。

本实施例的生物阻化防灭火材料的制备方法包括以下步骤：

步骤二、依次将碳酸氢钠、氢氧化钠、聚二甲基硅氧烷、无水亚硫酸钠以及丙烯酸加入到步骤一中得到的混合液中并在转速为200r/min的条件下搅拌均匀，然后调节pH至7.12，经静置20min后消泡处理12h，继续静置存放2d得到生物阻化防灭火材料。

对本发明实施例1～实施例5制备的生物阻化防灭火材料的性能进行检测，其中，(1)毒性检测过程为：检测生物阻化防灭火材料中各成分的质量浓度，当各成分的质量浓度均满足下述条件：氟化物 10μg/L～12μg/L，溴化物0μg/L，砷0μg/L～0.15μg/L，六价铬2μg/L～4.5μg/L，氰化物450μg/L～550μg/L，汞0.01μg/L～0.045μg/L，铅10μg/L～24μg/L，认定生物阻化防灭火材料无毒；(2)覆盖效果检测过程为：在可燃物上喷注并包裹生物阻化防灭火材料并静置24h，检测生物阻化防灭火材料对可燃物的覆盖面积，并计算静置后生物阻化防灭火材料对可燃物的覆盖面积占可燃物总面积的比率，当该比率为95％以上时，认定覆盖效果为优，当该比率为85％～95％时，认定覆盖效果为良；(3)渗透性检测过程为：在可燃物上喷注生物阻化防灭火材料并静置0.5h，检测可燃物上被生物阻化防灭火材料渗透的面积，并计算静置后可燃物上被生物阻化防灭火材料渗透的面积占可燃物总面积的比率，当该比率为85％以上时，认定渗透性为优，当该比率为75％～85％时，认定渗透性为良；结果如下表1所示。

表1实施例1～实施例5制备的生物阻化防灭火材料的性能

指标	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						毒性	无	无	无	无	无
覆盖效果	优	良	良	良	良
						pH值	7.12	7.22	7.3	7	7.12
渗透性	良	良	优	优	良

从表1可以看出，本发明实施例1～实施例5制备的生物阻化防灭火材料均为无毒无污染、绿色环保的环保型生物阻化防灭火材料，其pH为 7～7.3，不会对人员以及制备、存储设备造成腐蚀；实施例1～实施例5制备的生物阻化防灭火材料的覆盖效果和渗透性均较佳，从而生物阻化防灭火材料能够深入可燃物内部将煤包裹，从物理上阻断煤吸附氧气发生反应，同时该生物阻化防灭火材料与可燃物中的活性分子进行反应从而吸收可燃物中的活性分子使其性能变惰性，防治火灾复燃，增强了生物阻化防灭火材料的灭火性能，且能够扑灭高位火灾以及深处火灾，扩大了生物阻化防灭火材料的灭火范围。

以上所述，仅是本发明的较佳配料范围实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种绿色生物阻化防灭火材料，其特征在于，由以下质量份数的成分组成：水60～100份，芦荟提取液8～20份，基础试剂10～20份，配制试剂10～20份；所述基础试剂为丙酮、碘化钾、溴化钾、过硫酸钾和N-异丙基丙烯酰胺，所述配制试剂为碳酸氢钠、氢氧化钠、聚二甲基硅氧烷、无水亚硫酸钠和丙烯酸，所述生物阻化防灭火材料的pH为7～7.3。

2.根据权利要求1所述的一种绿色生物阻化防灭火材料，其特征在于，所述基础试剂中各组分的质量含量分别为：丙酮15％～25％，碘化钾24％～30％，溴化钾13％～20％，过硫酸钾15％～25％，N-异丙基丙烯酰胺23％～25％。

3.根据权利要求1所述的一种绿色生物阻化防灭火材料，其特征在于，所述配制试剂中各组分的质量含量分别为：碳酸氢钠4％～9％，氢氧化钠20％～25％，聚二甲基硅氧烷23％～30％，无水亚硫酸钠13％～20％，丙烯酸25％～40％。

4.根据权利要求3所述的一种绿色生物阻化防灭火材料，其特征在于，所述配制试剂中氢氧化钠、碳酸氢钠与丙烯酸的质量比为5:1:8。

5.一种制备如权利要求1～4中任一权利要求所述绿色生物阻化防灭火材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤二、依次将碳酸氢钠、氢氧化钠、聚二甲基硅氧烷、无水亚硫酸钠以及丙烯酸加入到步骤一中得到的混合液中并搅拌均匀，然后调节pH至中性，经静置后得到生物阻化防灭火材料。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤一中和步骤二中所述搅拌的速度均为200r/min～600r/min。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤二中所述静置的时间为20min～60min。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤二中所述静置后经消泡处理得到环保型生物阻化防灭火材料，所述消泡处理的时间为12h。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述消泡后继续静置存放2d，得到生物阻化防灭火材料。