CN110734353A - 一种燃气式超细干粉灭火系统用气体发生剂及其制备方法 - Google Patents

一种燃气式超细干粉灭火系统用气体发生剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种燃气式超细干粉灭火系统用气体发生剂及其制备方法，以总质量为100％计，各组分包括主要燃烧组份40％～70％，氧化剂20％～40％，添加剂1％～10％，燃气组分调节剂1％～10％，粘结剂1％～8％；将主要燃烧组分和添加剂搅拌混合均匀，依次加入粘结剂、燃烧组分调节剂和氧化剂并搅拌混合均匀，得到混合物料；将混合物料造粒烘干，用模具压铸成型，将压铸好的药柱烘干，得到所述气体发生剂。本发明安全感度钝感，燃烧稳定，燃速适中，燃气组分主要为N2和CO2，制备方法简单，适用于燃气式超细干粉自动灭火系统。

Description

一种燃气式超细干粉灭火系统用气体发生剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种气体发生剂，特别涉及一种干粉灭火系统用气体发生剂，属于气体发生剂技术领域。
背景技术
气体发生剂是一种烟火型药剂，它可以在点火具的作用下迅速稳定燃烧，产生大量气体，利用气体动能做功，实现功效。气体发生剂在汽车安全气囊、安全预紧器、救生气垫等领域发挥着关键的功效。近年来，气体发生剂在消防灭火领域也得到了广泛的应用，其原理利用气体发生剂燃烧产生大量气体，在容器内产生一定的压力，驱动干粉灭火剂喷向火源，达到灭火的目的。
燃气式超细干粉灭火系统对气体发生剂安定性、燃烧稳定性、燃烧气体组分、气体物质的量以及压力大小有着相应的技术要求，因此需要特定的气体发生剂才能满足其需要。目前国内在燃气式超细干粉灭火系统用气体发生剂一般使用感度较高的单基药、双基药、复合推进剂或烟火药，所用原材料有的在消防产品上政府不推荐使用，如氯酸钾、高氯酸钾、高氯酸铵、硝化棉等强氧化剂，还有火炸药，甚至有毒的叠氮化钠，使用这些感度高、威力大的原材料限制了气体发生剂在消防领域的使用。安定性好、燃烧稳定、适合消防灭火装置的新型气体发生剂还处于研究状态。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种燃气式超细干粉自动灭火系统用气体发生剂，原材料选用了钝感的主要燃烧组份、氧化能力适中的氧化剂、添加剂、燃气组分调节剂和非能粘合剂，安全感度钝感，燃烧稳定，燃速适中，燃气组分主要为N2和CO2，制备方法简单，适用于燃气式超细干粉自动灭火系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种燃气式灭火系统用气体发生剂，以所述气体发生剂的总质量为100％计，所述气体发生剂的各组分成分及其质量分数包括主要燃烧组份40％～70％，氧化剂20％～40％，添加剂1％～10％，燃气组分调节剂1％～10％，粘结剂1％～8％。
所述的主要燃烧组分是硝酸胍、五氨基四唑中的任意一种或任意比例的组合，为体系燃烧的主要组分。
所述的氧化剂是硝酸钙、硝酸锶、硝酸锂、碱式硝酸铜、硝酸钾中的任意一种或任意比例的组合，为体系稳定燃烧供氧。
所述的添加剂是四氧化三铁、二氧化锰、石墨、氧化铜中的任意一种或任意比例的组合，为体系降低燃烧活化能和结渣。
所述的燃气组分调节剂是硼粉，调节体系燃气组分，减少组分中水的含量。
所述的粘结剂是石蜡、聚甲基丙烯酸甲酯聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、氟橡胶、丁羟胶、硝化纤维素中的任意一种或任意比例的组合，作用是将各组分粘结在一起，形成具有一定形状和机械强度的药柱。
本发明还提供一种燃气式灭火系统用气体发生剂的制备方法，所述方法步骤如下：
步骤1，将主要燃烧组分和添加剂搅拌混合均匀，依次加入粘结剂、燃烧组分调节剂和氧化剂并搅拌混合均匀，得到混合物料；
步骤2，将混合物料造粒烘干；
步骤3，用模具压铸成型；
步骤4，将压铸好的药柱烘干，得到所述气体发生剂。
所述的步骤2将混合物料置于55℃～65℃下造粒烘干。
所述的步骤4将压铸好的药柱置于55℃～65℃下烘干至药柱中溶液含量不大于0.3％。
本发明的有益效果是：所述的气体发生剂燃烧稳定，无点火延迟，燃烧峰值时间13～20ms，产气量3.2～4.0mol/100g，燃烧室内压力5～12MPa；本发明所述的气体发生剂安全感度钝感，摩擦感度为0，撞击感度为0，火焰感度低；本发明所述的气体发生剂制备方法简单；本发明所述的气体发生剂燃气组份水分含量少，适用于驱动各种干粉，可用于带管网燃气式超细干粉灭火系统。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明提供的一种燃气式灭火系统用气体发生剂，以所述气体发生剂的总质量为100％计，所述气体发生剂的各组分成分及其质量分数如下：主要燃烧组份40％～70％，氧化剂20％～40％，添加剂1％～10％，燃气组分调节剂1％～10％，粘结剂1％～8％。
所述主要燃烧组分是硝酸胍、五氨基四唑中的任意一种或任意比例的组合，为体系燃烧的主要组分。
所述氧化剂是硝酸钙、硝酸锶、硝酸锂、碱式硝酸铜、硝酸钾中的任意一种或任意比例的组合，为体系稳定燃烧供氧。
所述添加剂是四氧化三铁、二氧化锰、石墨、氧化铜中的任意一种或任意比例的组合，为体系降低燃烧活化能和结渣。
所述燃气组分调节剂是硼粉，调节体系燃气组分，减少组分中水的含量。
所述粘结剂是石蜡、聚甲基丙烯酸甲酯聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、氟橡胶、丁羟胶、硝化纤维素中的任意一种或任意比例的组合，作用是将各组分粘结在一起，形成具有一定形状和机械强度的药柱。
本发明还提供一种燃气式灭火系统用气体发生剂的制备方法，所述方法步骤如下：
步骤1，先将主要燃烧组分和添加剂搅拌混合均匀，加入粘结剂继续搅拌，再加入燃烧组分调节剂继续搅拌，最后加入氧化剂并搅拌混合均匀，得到混合物料；
步骤2，将混合物料置于55℃～65℃下造粒烘干；
步骤3，用模具压铸成型；
步骤4，将压铸好的药柱置于55℃～65℃下烘干至药柱中溶液含量不大于0.3％，得到所述气体发生剂。
以下实例中：
按照GJB5891中方法《水分和外挥发分烘箱法》对实施例中气体发生剂的溶液含量进行测试。
硝酸胍：1μm～30μm，三明科飞产气新材料股份有限公司；
五氨基四唑：1μm～60μm，湖北远成赛创科技有限公司；
硝酸锶：1μm～100μm，郑州鸿祥化工有限公司；
硝酸钙：1μm～100μm，重庆华南无机盐工业有限公司；
硝酸锂：1μm～100μm，湖北信康医药化工有限公司；
碱式硝酸铜：1μm～100μm，成都嘉叶生物科技有限公司；
硝酸钾：1μm～80μm，山东盛泰化工科技有限公司；
四氧化三铁：1μm～60μm，山东华泰实业有限公司；
二氧化锰：1μm～30μm，湖北鑫润德化工有限公司；
石墨：1μm～50μm，青岛岱裕石墨加工厂；
氧化铜：1μm～70μm，武汉市华创化工有限公司；
硼粉：1μm～70μm，辽宁硼达科技有限公司；
聚乙烯醇：深圳市伯顺化工有限公司；
石蜡：河北东盛蜂蜡有限公司；
聚甲基丙烯酸甲酯：溧阳市万德福聚氨酯有限公司；
羧甲基纤维素钠：郑州诚旺化工食品添加剂有限公司；
氟橡胶：江苏英孚瑞新材料有限公司；
丁羟胶：山东齐鲁乙烯化工股份有限公司。
实施例1
步骤1，先将1000g五氨基四唑和100g的四氧化三铁搅拌混合均匀，然后再加入含140g的羧甲基纤维素钠的悬混溶液500ml继续进行混合均匀，最后加入600g碱式硝酸铜并搅拌混合均匀，再加入70g的硼粉继续混合均匀，得到混合物料。
步骤2，将混合均匀的物料，放置于烘箱中，55℃～65℃下造粒烘干，取出待用。
步骤3，准备药剂成型模具，首先将预先加工好的外径56mm，内径为52mm，长度为115mm的玻璃钢包覆套，安装于模具中，然后称取混合物料400g，将混合物料加入到安装好的模具中，在7MPa压力下压铸成型，将物料压铸于玻璃钢包覆套中，将包覆套整体退出模具。
步骤4，将压铸好的药柱置于55℃～65℃下烘干至药柱中溶液含量不大于0.3％，得到所述气体发生剂。
按照GJB770B-2005中方法505.1《安定性、相容性和预估安全寿命热减量法》进行了相容性测试，结果显示本实例所述气体发生剂的各组分之间相容性较好。按照GJB770B-2005中方法703.1《密闭爆发器试验微分压力法》进行了燃烧速度及燃烧压力的测试，测得本实例所制备的气体发生剂燃烧峰值时间为17ms，燃烧峰值压力为10MPa，产气量为3.5mol/100g。本实例所制备的气体发生剂燃烧完全，适用于燃气式灭火系统。
实施例2
步骤1，先将1100g硝酸胍和50g的二氧化锰以及70g氧化铜搅拌混合均匀，然后再加入含18g的聚甲基丙烯酸甲酯的乙酸乙酯悬混溶液300ml继续进行混合均匀，最后加入300g硝酸钙和180g的硝酸锶并搅拌混合均匀，再加入80g的硼粉继续混合均匀，得到混合物料；
步骤2，将混合均匀的物料，放置于烘箱中，55℃-65℃下造粒烘干，取出待用。
步骤3，准备药剂成型模具，首先将预先加工好的外径56mm，内径为52mm，长度为115mm的玻璃钢包覆套，安装于模具中，然后称取混合物料400g，将混合物料加入到安装好的模具中，在7MPa压力下压铸成型，将物料压铸于玻璃钢包覆套中，将包覆套整体退出模具。
步骤4，将压铸好的药柱置于55℃～65℃下烘干至药柱中溶液含量不大于0.3％，得到所述气体发生剂。
按照GJB770B-2005中方法505.1《安定性、相容性和预估安全寿命热减量法》进行了相容性测试，结果显示本实例所述气体发生剂的各组分之间相容性较好。按照GJB770B-2005中方法703.1《密闭爆发器试验微分压力法》进行了燃烧速度及燃烧压力的测试，测得本实例所制备的气体发生剂燃烧峰值时间为15ms，燃烧峰值压力为8.7MPa，产气量为3.7mol/100g。本实例所制备的气体发生剂燃烧完全，适用于燃气式灭火系统。
实施例3
步骤1，先将800g硝酸胍、400g五氨基四唑和50g的氧化铜搅拌混合均匀，然后再加入含100g的硝化纤维素继续进行混合均匀，最后加入400g硝酸钾和100g的碱式硝酸铜并搅拌混合均匀，再加入50g的铝粉继续混合均匀，得到混合物料；
步骤2，将混合均匀的物料，放置于烘箱中，55℃-65℃下造粒烘干，取出待用。
步骤3，准备药剂成型模具，首先将预先加工好的外径56mm，内径为52mm，长度为115mm的玻璃钢包覆套，安装于模具中，然后称取混合物料400g，将混合物料加入到安装好的模具中，在7MPa压力下压铸成型，将物料压铸于玻璃钢包覆套中，将包覆套整体退出模具。
步骤4，将压铸好的药柱置于55℃～65℃下烘干至药柱中溶液含量不大于0.3％，得到所述气体发生剂。
按照GJB770B-2005中方法505.1《安定性、相容性和预估安全寿命热减量法》进行了相容性测试，结果显示本实例所述气体发生剂的各组分之间相容性较好。按照GJB770B-2005中方法703.1《密闭爆发器试验微分压力法》进行了燃烧速度及燃烧压力的测试，测得本实例所制备的气体发生剂燃烧峰值时间为16ms，燃烧峰值压力为11MPa，产气量为3.9mol/100g。本实例所制备的气体发生剂燃烧完全，适用于燃气式灭火系统。
实施例4
步骤1，先将640g硝酸胍、500g五氨基四唑和120g的石墨搅拌混合均匀，然后再加入含40g的石蜡继续进行混合均匀，最后加入160g硝酸锂和200g的硝酸锶以及240g的硝酸钙并搅拌混合均匀，再加入70g的硼粉继续混合均匀，得到混合物料；
步骤2，将混合均匀的物料，放置于烘箱中，55℃-65℃下造粒烘干，取出待用。
步骤3，准备药剂成型模具，首先将预先加工好的外径56mm，内径为52mm，长度为115mm的玻璃钢包覆套，安装于模具中，然后称取混合物料400g，将混合物料加入到安装好的模具中，在7MPa压力下压铸成型，将物料压铸于玻璃钢包覆套中，将包覆套整体退出模具。
步骤4，将压铸好的药柱置于55℃～65℃下烘干至药柱中溶液含量不大于0.3％，得到所述气体发生剂。
按照GJB770B-2005中方法505.1《安定性、相容性和预估安全寿命热减量法》进行了相容性测试，结果显示本实例所述气体发生剂的各组分之间相容性较好。按照GJB770B-2005中方法703.1《密闭爆发器试验微分压力法》进行了燃烧速度及燃烧压力的测试，测得本实例所制备的气体发生剂燃烧峰值时间为18ms，燃烧峰值压力为8.5MPa，产气量为3.3mol/100g。本实例所制备的气体发生剂燃烧完全，适用于燃气式灭火系统。
实施例5
步骤1，先将460g硝酸胍、540g五氨基四唑和40g的氧化铜搅拌混合均匀，然后再加入含80g的氟橡胶继续进行混合均匀，最后加入160g硝酸钾和300g的硝酸锶并搅拌混合均匀，再加入80g的硼粉继续混合均匀，得到混合物料；
步骤2，将混合均匀的物料，放置于烘箱中，55℃-65℃下造粒烘干，取出待用。
步骤3，准备药剂成型模具，首先将预先加工好的外径56mm，内径为52mm，长度为115mm的玻璃钢包覆套，安装于模具中，然后称取混合物料400g，将混合物料加入到安装好的模具中，在7MPa压力下压铸成型，将物料压铸于玻璃钢包覆套中，将包覆套整体退出模具。
步骤4，将压铸好的药柱置于55℃～65℃下烘干至药柱中溶液含量不大于0.3％，得到所述气体发生剂。
按照GJB770B-2005中方法505.1《安定性、相容性和预估安全寿命热减量法》进行了相容性测试，结果显示本实例所述气体发生剂的各组分之间相容性较好。按照GJB770B-2005中方法703.1《密闭爆发器试验微分压力法》进行了燃烧速度及燃烧压力的测试，测得本实例所制备的气体发生剂燃烧峰值时间为20ms，燃烧峰值压力为10MPa，产气量为3.6mol/100g。本实例所制备的气体发生剂燃烧完全，适用于燃气式灭火系统。

Claims (4)

1.一种燃气式超细干粉灭火系统用气体发生剂，其特征在于：以总质量为100％计，各组分包括主要燃烧组份40％～70％，氧化剂20％～40％，添加剂1％～10％，燃气组分调节剂1％～10％，粘结剂1％～8％；所述的主要燃烧组分是硝酸胍、五氨基四唑中的任意一种或任意比例的组合，所述的氧化剂是硝酸钙、硝酸锶、硝酸锂、碱式硝酸铜、硝酸钾中的任意一种或任意比例的组合，所述的添加剂是四氧化三铁、二氧化锰、石墨、氧化铜中的任意一种或任意比例的组合，所述的燃气组分调节剂是硼粉，所述的粘结剂是石蜡、聚甲基丙烯酸甲酯聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、氟橡胶、丁羟胶、硝化纤维素中的任意一种或任意比例的组合。
2.一种权利要求1所述燃气式超细干粉灭火系统用气体发生剂的制备方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1，将主要燃烧组分和添加剂搅拌混合均匀，依次加入粘结剂、燃烧组分调节剂和氧化剂并搅拌混合均匀，得到混合物料；步骤2，将混合物料造粒烘干；步骤3，用模具压铸成型；步骤4，将压铸好的药柱烘干，得到所述气体发生剂。
3.根据权利要求2所述的燃气式超细干粉灭火系统用气体发生剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤2将混合物料置于55℃～65℃下造粒烘干。
4.根据权利要求2所述的燃气式超细干粉灭火系统用气体发生剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤4将压铸好的药柱置于55℃～65℃下烘干至药柱中溶液含量不大于0.3％。
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