CN110025916A - 微胶囊灭火材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微胶囊灭火材料及其制备方法，所述微胶囊灭火材料包括囊壁、由所述囊壁包覆的囊心灭火介质，所述囊壁由水相介质和油相介质聚合而成，所述微胶囊灭火材料按照质量百分比计，包括如下组分：囊芯灭火介质：70%～90%；水相介质：5%～15%；油相介质：5%～15%；其中，所述囊芯灭火介质为十二氟‑2‑甲基‑3‑戊酮或其同系物；所述水相介质为多元醇或多元胺；所述油相介质为多元酰氯。相对于现有技术，本发明简单易装，探测启动准确可靠，灭火迅速，灭火效率高。

Description

微胶囊灭火材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及消防工程灭火剂技术领域，尤其涉及一种微胶囊灭火材料及其制备方法。

背景技术

火灾是人们日常生活的灾害之一，为了防止火灾，人们采取了各种积极措施。其中，抑制灾害首要解决的问题是要研制出性能优越的灭火装置。灭火装置按照灭火材料类别可以分为气体、液体、以及固体类，其中，气体类主要为七氟丙烷、气溶胶、IG541、二氧化碳；液体类主要为水、改型水基以及泡沫灭火材料；固体类主要为干粉。上述灭火装置都必须采用相对复杂的结构形式，并且需要与控制启动系统联动配合才能起到探测和灭火的目的，因此，体积大、存储和维护复杂，不适于在分电箱、电闸盒、控制柜等电器装置中应用。

根据俄罗斯紧急状况部的统计数据，每五起火灾就有一起是由于电缆线和电力仪器设备设施的问题导致,因此如何有效保护电器设备场所免受火灾损坏显得尤为重要。理论上，所有的火灾都是可以被扑灭的，但从起火到火情被扑灭的过程长短是决定人员和财产损失的关键控制因素。显而易见，如果在火苗刚刚开始出现的时刻就能迅速高效地将火情扑火灾，其造成的人员和财产损失将十分微小。因此，开发一种电器设备适用探测启动一体化的灭火材料十分重要。基于电器设备的灭火要求，该种灭火材料需要简单易装，探测启动准确可靠，灭火迅速，灭火效率高。

由此，北京理工大学的杜志明老师等利用二氧化硅以及胶类物质作为壁材，研究发明了一种微胶囊灭火剂(申请号：201710055022.1)，该发明的包覆的灭火介质主要为钾的水溶液。利用钾离子的消焰作用，在灭火作用起到较高的灭火效果。但是，该灭火介质不能随温度变化而快速气化，且钾的水溶液对电器设备有一定的腐蚀作用，不易在电器设备中使用。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种能自动感温启动灭火的微胶囊灭火材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供一种微胶囊灭火材料，所述微胶囊灭火材料包括囊壁、由所述囊壁包覆的囊心灭火介质，所述囊壁由水相介质和油相介质聚合而成，所述微胶囊灭火材料按照质量百分比计，包括如下组分：

囊芯灭火介质：70％～90％；水相介质：5％～15％；油相介质：5％～15％；

其中，所述囊芯灭火介质为十二氟-2-甲基-3-戊酮或其同系物；所述水相介质为多元醇或多元胺；所述油相介质为多元酰氯。

本发明的进一步的技术方案是，所述微胶囊灭火材料还包括与所述囊壁固定连接的连接层、与所述连接层连接的底层。

本发明的进一步的技术方案是，所述连接层为泡棉基材双面胶，所述底层为无纺布或牛皮纸。

为实现上述目的，本发明还提出一种微胶囊灭火材料的制备方法，所述方法应用于如上所述的微胶囊灭火材料，所述方法包括以下步骤：

S1，将水相物质中加入清水，搅拌至完全混合，得到第一混合溶液；

S2，将油相物质加入到十二氟-2-甲基-3-戊酮或其同系物中，搅拌至完全混合，得到第二混合溶液；

S3，将步骤S1中得到的第一混合溶液加入到步骤S3中得到的第二混合溶液，搅拌，得到微胶囊灭火材料。

本发明的进一步的技术方案是，步骤S1中，搅拌转速为15000～25000r/min，搅拌时间为5min～10min。

本发明的进一步的技术方案是，步骤S2中，搅拌转速为15000～25000r/min，搅拌时间为5min～10min，温度为20～40℃。

本发明的进一步的技术方案是，所述步骤S3包括以下步骤：

在得到第二混合溶液后，将步骤S2中的搅拌转速调至10000～15000r/min，将步骤S1中得到的第一混合溶液加入到步骤S3中得到的第二混合溶液，控制温度在20～40℃，搅拌15min～30min，得到微胶囊灭火材料。

本发明的进一步的技术方案是，步骤S3之后还包括：

步骤S4，在所述囊壁上贴附厚度为1～2mm泡棉基材双面胶；

步骤S6，在所述双面胶上贴附无纺布或是牛皮纸。

本发明的有益效果是：

(1)、本发明微胶囊灭火材料具有感温自启动功能，启动温度可选，可在短时间内产生大量灭火物质、灭火效率高、探测可靠、启动迅速的特点。

(2)、本发明中嚢芯灭火介质采用十二氟-2-甲基-3-戊酮或以及其同系物，由于该物质在常温下为液体，因此，既可以满足微胶囊包覆成型的需求，又可以在出现火情，环境温度升高时候，快速气化形成大量灭火介质。

(3)、采用界面聚合技术形成微胶囊的包覆工艺，通过塑化剂的使用，保障将微胶囊抗热防燃剂制成板材，同时不阻碍灭火剂在遇热情况下的快速释放；本发明中的剂量配比，保证本产品具有高效的灭火作用。

(4)、本发明采用的囊壁材料是由多元醇或多元胺与多元酰氯在界面聚合而成。通过两种水相和油相物质在介质的表面发生界面聚合反应，而快速包覆高性能的液体灭火介质。

(5)、本发明所产生的灭火介质在灭火作用过程中以气体状态存在，可快速弥漫到整个保护空间，对被保护设备无损害，是一种清洁高效的灭火介质，可在电器设备中广泛使用。

(6)、本发明制备方法工艺简单，原材料易于获取，生产成本低廉；制备出的灭火材料形状多变，安装便捷，灭火效率高；可在电器电力控制柜、数据库控制柜、锂电池仓、储能电池设备仓、动力设备等相关领域中，进行有利的灭火技术促进和产品应用推广。

附图说明

图1是本发明微胶囊灭火材料的内部结构示意图；

图2是灭火介质层中的高性能灭火微胶囊的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

基于目前的电气设备灭火需求，考虑到目前的灭火介质不能随温度变化而快速气化，且其中含有的钾的水溶液对电器设备具有腐蚀作用，不易在电器设备中使用，由此，本发明提出一种能自动感温启动灭火的微胶囊灭火材料。

具体的，本发明提出一种微胶囊灭火材料，所述微胶囊灭火材料包括囊壁、由所述囊壁包覆的囊心灭火介质，所述囊壁由水相介质和油相介质聚合而成，所述微胶囊灭火材料按照质量百分比计，包括如下组分：

囊芯灭火介质：70％～90％；水相介质：5％～15％；油相介质：5％～15％；

其中，所述囊芯灭火介质为十二氟-2-甲基-3-戊酮或其同系物；所述水相介质为多元醇或多元胺；所述油相介质为多元酰氯。

作为一种实施方式，所述微胶囊灭火材料还包括与所述囊壁固定连接的连接层、与所述连接层连接的底层。

其中，所述连接层为泡棉基材双面胶，所述底层为无纺布或牛皮纸。

下面结合附图1和附图2对本发明微胶囊灭火材料的作用原理做进一步的详细阐述。

本发明提出的微胶囊灭火材料的核心构成是一种高效灭火液体，它装载于超薄和超稳定的微胶囊颗粒内，微胶囊颗粒通过自身的化学聚合反应形成具有一定韧性和外形结构的灭火材料，且在灭火材料的一端设计有高效的粘结层，可以方便快捷地在众多电器柜体上使用。灭火材料产品和内部结构示意图如图1所示。

图1中的灭火介质层为纳米微胶囊颗粒包覆的高效灭火材料层，用于扑灭火情；粘接层是一种高性能的粘结聚合材料，用于粘结灭火材料和需要保护的装置；底层为一种保护膜，在使用前起到保护粘接层的作用。使用时，将底基撕掉，即可将灭火材料粘贴在需要保护的场所中，方便快捷，操作简单。当遇到火灾时，灭火介质层中的微胶囊纳米颗粒会自动破裂，释放出内部的高效灭火材料，从而快速扑灭火源。灭火介质层中的高性能灭火微胶囊如图2所示。

灭火介质层的微胶囊单元中包覆的是一种高性能的灭火介质。该种灭火介质在48℃时候就会快速气化，冲破包覆层，弥散到整个防护空间中，快速扑灭火情。通过微胶囊包覆和灭火介质气化温度的调控控制，可实现微胶囊包覆固化后的材料在不同设计温度下快速启动灭火，达到探测启动一体化的功能。该灭火材料具有喷射时间短、灭火效率高、探测可靠、启动迅速的特点，适用于保护多种固定或移动目标的动力舱、控制间、发电机房、电池柜等电气设备。

本发明提出的微胶囊灭火材料的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提出的微胶囊灭火材料是通过微胶囊包覆技术，将高效灭火剂包覆在微胶囊颗粒内，再通过化学胶黏工艺，将灭火颗粒形成具有一定形状的灭火材料。本发明选用的灭火介质(十二氟-2-甲基-3-戊酮或其同系物)常温情况下是液体，当温度上升到设定温度时候，会瞬间气化，冲破胶囊表面，形成大量灭火介质，直接扑灭火情。

本发明微胶囊灭火材料，通过上述技术方案，取得了以下技术效果：

(1)、本发明微胶囊灭火材料具有感温自启动功能，启动温度可选，可在短时间内产生大量灭火物质、灭火效率高、探测可靠、启动迅速的特点。

(2)、本发明中嚢芯灭火介质采用十二氟-2-甲基-3-戊酮或以及其同系物，由于该物质在常温下为液体，因此，既可以满足微胶囊包覆成型的需求，又可以在出现火情，环境温度升高时候，快速气化形成大量灭火介质。

(3)、采用界面聚合技术形成微胶囊的包覆工艺，通过塑化剂的使用，保障将微胶囊抗热防燃剂制成板材，同时不阻碍灭火剂在遇热情况下的快速释放；本发明中的剂量配比，保证本产品具有高效的灭火作用。

(4)、本发明采用的囊壁材料是由多元醇或多元胺与多元酰氯在界面聚合而成。通过两种水相和油相物质在介质的表面发生界面聚合反应，而快速包覆高性能的液体灭火介质。

(5)、本发明所产生的灭火介质在灭火作用过程中以气体状态存在，可快速弥漫到整个保护空间，对被保护设备无损害，是一种清洁高效的灭火介质，可在电器设备中广泛使用。

(6)、本发明制备方法工艺简单，原材料易于获取，生产成本低廉；制备出的灭火材料形状多变，安装便捷，灭火效率高；可在电器电力控制柜、数据库控制柜、锂电池仓、储能电池设备仓、动力设备等相关领域中，进行有利的灭火技术促进和产品应用推广。

为实现上述目的，本发还提出一种微胶囊灭火材料的制备方法。该方法应用于如上所述的微胶囊灭火材料，该方法包括以下步骤：

S1，将水相物质中加入清水，搅拌至完全混合，得到第一混合溶液；

S2，将油相物质加入到十二氟-2-甲基-3-戊酮或其同系物中，搅拌至完全混合，得到第二混合溶液；

S3，将步骤S1中得到的第一混合溶液加入到步骤S3中得到的第二混合溶液，搅拌，得到微胶囊灭火材料。

其中，步骤S1中，搅拌转速为15000～25000r/min，例如可以为15000r/min、20000r/min、或者25000r/min；搅拌时间为5～10min，例如可以为5min、或者7.5min、或者10min。

步骤S2中，搅拌转速也可以为15000～25000r/min，例如可以为15000r/min、20000r/min、或者25000r/min；搅拌时间为5～10min，例如可以为5min、或者7.5min、或者10min；具体实施时，其温度范围可以控制在20～40℃，例如20℃、30℃、或者40℃。

进一步的，所述步骤S3可以包括以下步骤：

在得到第二混合溶液后，先将步骤S2中的搅拌转速调至10000～15000r/min，例如10000r/min、或者12500r/min、或者15000r/min，再将步骤S1中得到的第一混合溶液加入到步骤S3中得到的第二混合溶液，控制温度在20～40℃，例如20℃、或者30℃、或者40℃，搅拌15min～30min，例如15min、或者22.5min、或者30min，得到微胶囊灭火材料。

作为一种实施方式，所述步骤S3之后还包括：

步骤S4，在所述囊壁上贴附厚度为1～2mm泡棉基材双面胶；

步骤S6，在所述双面胶上贴附无纺布或是牛皮纸。

本发明中，选用合成高分子材料混合材料制成微胶囊包覆材料，具有一定的强度、刚度，起到结构支撑的作用并为灭火介质提供装载空间。本发明主要可用在电器柜、开关盒等装在电器设备的空间中，也可以用在各种封闭或是相对封闭的环境中，适用性广。

本发明所用囊芯为具有高效能灭火特性的二氟-2-甲基-3-戊酮或以及其同系物，其制备微胶囊包覆其的方法也可以使用其他微胶囊包覆的工艺实现。

以下结合具体实施例对本发明微胶囊灭火材料的制备方法做进一步的详细阐述。

实施例1

本实施例中，以微胶囊灭火材料的组分总质量为100g计，其中，十二氟-2-甲基-3-戊酮：80g；乙二醇：10g；苯三甲酰氯：10g。

需要说明的是，在采用本发明微胶囊灭火材料的制备方法制备该微胶囊灭火材料的过程中，需要外加水60g，本实施例中提出的微胶囊灭火材料的制备方法包括以下步骤：

称取十二氟-2-甲基-3-戊酮80g，乙二醇10g，苯三甲酰氯10g，清水60g。将乙二醇与水均匀混合，苯三甲酰氯与十二氟-2-甲基-3-戊酮均匀混合。将乙二醇的水溶液均匀倒入另一个混合液中。控制温度在20℃～40℃之间，过滤后即可得到反应出的微胶囊灭火材料。

本实施例制成的灭火材料的灭火能力是行业现行气体灭火介质FM200灭火能力的2倍。

实施例2

本实施例中，以微胶囊灭火材料的组分总质量为100g计，其中，十二氟-2-甲基-3-戊酮：80g；十二氟-2-甲基-3-戊酮同系物：10g；苯二胺：5g；对苯二酰氯：5g。

需要说明的是，在采用本发明微胶囊灭火材料的制备方法制备该微胶囊灭火材料的过程中，需要外加水50g，本实施例中提出的微胶囊灭火材料的制备方法包括以下步骤：

称取十二氟-2-甲基-3-戊酮80g，十二氟-2-甲基-3-戊酮同系物10g，苯二胺5g，对苯二酰氯5g，清水50g。将苯二胺与水均匀混合，对苯二酰氯与十二氟-2-甲基-3-戊酮、十二氟-2-甲基-3-戊酮同系物均匀混合。将苯二胺的水溶液均匀倒入另一个混合液中。控制温度在20℃～40℃之间，过滤后即可得到反应出的微胶囊灭火材料。

本实施例制成的灭火材料的灭火能力是行业现行气体灭火介质FM200灭火能力的2倍。

实施例3

本实施例中，以微胶囊灭火材料的组分总质量为100g计，其中，十二氟-2-甲基-3-戊酮：70g；邻二乙酰三胺：15g；均苯三甲酰氯：15g。

需要说明的是，在采用本发明微胶囊灭火材料的制备方法制备该微胶囊灭火材料的过程中，需要外加水100g，本实施例中提出的微胶囊灭火材料的制备方法包括以下步骤：

称取十二氟-2-甲基-3-戊酮70g，邻二乙酰三胺15g，均苯三甲酰氯15g，清水100g。将邻二乙酰三胺与水均匀混合，均苯三甲酰氯与十二氟-2-甲基-3-戊酮均匀混合。将邻二乙酰三胺的水溶液均匀倒入另一个混合液中。控制温度在20℃～40℃之间，过滤后即可得到反应出的微胶囊灭火材料。

本实施例制成的灭火介质的灭火能力是行业现行气体灭火介质FM200灭火能力的2倍。

实施例4

本实施例中，以微胶囊灭火材料的组分总质量为100g计，其中，十二氟-2-甲基-3-戊酮：75g；间苯二胺：5g；对苯二胺：7.5g；苯三甲酰氯：5g；对苯二酰氯：7.5g。

需要说明的是，在采用本发明微胶囊灭火材料的制备方法制备该微胶囊灭火材料的过程中，需要外加水100g，本实施例中提出的微胶囊灭火材料的制备方法包括以下步骤：

称取十二氟-2-甲基-3-戊酮75g，间苯二胺：5g，对苯二胺：7.5g，苯三甲酰氯5g，对苯二酰氯7.5g，清水100g。将间苯二胺、对苯二胺与水均匀混合，苯三甲酰氯、对苯二酰氯与十二氟-2-甲基-3-戊酮均匀混合。将间苯二胺、对苯二胺的水溶液均匀倒入另一个混合液中。控制温度在20℃～40℃之间，过滤后即可得到反应出的微胶囊灭火材料。

本实施例制成的灭火介质的灭火能力是行业现行气体灭火介质FM200灭火能力的2倍。

实施例5

本实施例中，以微胶囊灭火材料的组分总质量为100g计，其中，十二氟-2-甲基-3-戊酮：70g；十二氟-2-甲基-3-戊酮同系物：5g；丙二醇：5g；乙二醇：5g；二乙酰三胺：2.5g；苯三甲酰氯：5g；对苯二酰氯：5g；均苯三甲酰氯：2.5g。

需要说明的是，在采用本发明微胶囊灭火材料的制备方法制备该微胶囊灭火材料的过程中，需要外加水100g，本实施例中提出的微胶囊灭火材料的制备方法包括以下步骤：

称取十二氟-2-甲基-3-戊酮70g，十二氟-2-甲基-3-戊酮同系物5g，丙二醇5g，乙二醇5g，二乙酰三胺2.5g，苯三甲酰氯5g，对苯二酰氯5g，均苯三甲酰氯2.5g，清水100g。将丙二醇、乙二醇、二乙酰三胺与水均匀混合，苯三甲酰氯、对苯二酰氯、均苯三甲酰氯、十二氟-2-甲基-3-戊酮同系物与十二氟-2-甲基-3-戊酮均匀混合。将丙二醇、乙二醇、二乙酰三胺的水溶液均匀倒入另一个混合液中。控制温度在20℃～40℃之间，过滤后即可得到反应出的微胶囊灭火材料。

本实施例制成的灭火介质的灭火能力是行业现行气体灭火介质FM200灭火能力的2倍。

本发明微胶囊灭火材料制备方法，通过上述技术方案，取得了以下技术效果：

(1)、本发明微胶囊灭火材料具有感温自启动功能，启动温度可选，可在短时间内产生大量灭火物质、灭火效率高、探测可靠、启动迅速的特点。

(2)、本发明中嚢芯灭火介质采用十二氟-2-甲基-3-戊酮或以及其同系物，由于该物质在常温下为液体，因此，既可以满足微胶囊包覆成型的需求，又可以在出现火情，环境温度升高时候，快速气化形成大量灭火介质。

(3)、采用界面聚合技术形成微胶囊的包覆工艺，通过塑化剂的使用，保障将微胶囊抗热防燃剂制成板材，同时不阻碍灭火剂在遇热情况下的快速释放；本发明中的剂量配比，保证本产品具有高效的灭火作用。

(4)、本发明采用的囊壁材料是由多元醇或多元胺与多元酰氯在界面聚合而成。通过两种水相和油相物质在介质的表面发生界面聚合反应，而快速包覆高性能的液体灭火介质。

(5)、本发明所产生的灭火介质在灭火作用过程中以气体状态存在，可快速弥漫到整个保护空间，对被保护设备无损害，是一种清洁高效的灭火介质，可在电器设备中广泛使用。

(6)、本发明制备方法工艺简单，原材料易于获取，生产成本低廉；制备出的灭火材料形状多变，安装便捷，灭火效率高；可在电器电力控制柜、数据库控制柜、锂电池仓、储能电池设备仓、动力设备等相关领域中，进行有利的灭火技术促进和产品应用推广。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种微胶囊灭火材料，其特征在于，所述微胶囊灭火材料包括囊壁、由所述囊壁包覆的囊心灭火介质，所述囊壁由水相介质和油相介质聚合而成，所述微胶囊灭火材料按照质量百分比计，包括如下组分：

囊芯灭火介质：70％～90％；水相介质：5％～15％；油相介质：5％～15％；

其中，所述囊芯灭火介质为十二氟-2-甲基-3-戊酮或其同系物；所述水相介质为多元醇或多元胺；所述油相介质为多元酰氯。

2.根据权利要求1所述的微胶囊灭火材料，其特征在于，所述微胶囊灭火材料还包括与所述囊壁固定连接的连接层、与所述连接层连接的底层。

3.根据权利要求2所述的微胶囊灭火材料，其特征在于，所述连接层为泡棉基材双面胶，所述底层为无纺布或牛皮纸。

4.一种微胶囊灭火材料的制备方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-3任意一项所述的微胶囊灭火材料，所述方法包括以下步骤：

S1，将水相物质中加入清水，搅拌至完全混合，得到第一混合溶液；

S2，将油相物质加入到十二氟-2-甲基-3-戊酮或其同系物中，搅拌至完全混合，得到第二混合溶液；

S3，将步骤S1中得到的第一混合溶液加入到步骤S3中得到的第二混合溶液，搅拌，得到微胶囊灭火材料。

5.根据权利要求4所述的微胶囊灭火材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，搅拌转速为15000～25000r/mi n，搅拌时间为5mi n～10mi n。

6.根据权利要求5所述的微胶囊灭火材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，搅拌转速为15000～25000r/mi n，搅拌时间为5mi n～10mi n，温度为20～40℃。

7.根据权利要求6所述的微胶囊灭火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：

在得到第二混合溶液后，将步骤S2中的搅拌转速调至10000～15000r/mi n，将步骤S1中得到的第一混合溶液加入到步骤S3中得到的第二混合溶液，控制温度在20～40℃，搅拌15mi n～30mi n，得到微胶囊灭火材料。

8.根据权利要求4-7任意一项所述的微胶囊灭火材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3之后还包括：

步骤S4，在所述囊壁上贴附厚度为1～2mm泡棉基材双面胶；

步骤S6，在所述双面胶上贴附无纺布或是牛皮纸。