CN112090016A - 一种高水胶囊防灭火剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高水胶囊防灭火剂，包括胶囊壳体以及包裹在胶囊壳体内的灭火成分，灭火成分包括主料和添加剂，该高水胶囊防灭火剂中胶囊壳体的质量含量为5％～12％，主料的质量含量为80％～91％，添加剂的质量含量为0％～10％，胶囊壳体由胶质壳体材料构成，主料为无机钙盐/无机镁盐与海藻酸钠交联形成的水凝胶，添加剂为酚醛树脂、环氧树脂、月桂醇硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种以上；本发明还公开了高水胶囊防灭火剂的应用。本发明将海藻酸钠与无机钙盐/无机镁盐交联形成的凝胶包裹在胶囊壳体内，协同添加剂，有效提高了防灭火剂中的含水量，并提高了灭火效率；本发明高水胶囊防灭火剂的应用范围广，实用性强。
Description
技术领域
本发明属于防灭火剂领域，具体涉及一种高水胶囊防灭火剂及其应用。
背景技术
常见的灭火物质包括干粉灭火剂、以水或其它液体为主体的液态灭火剂、气体类灭火剂等。这些灭火剂各有其特定使用场合，其灭火效率有待提高，现有的灭火剂尚不能完全满足工业和公共安全的需要。
近年来，研究者开发出一种新型的灭火剂—凝胶灭火剂。凝胶灭火剂是由凝胶和水按照一定比例混合形成的胶体。现阶段凝胶灭火剂中的凝胶材料主要分为无机凝胶(如水玻璃)和高分子凝胶(如聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠凝胶)，它们各自具有不同的性质。无机凝胶灭火剂的网状骨架结构是无机材料，热稳定性好，在高温下缓慢失水产生水蒸气，吸收大量热，从而能有效降低温度，胶体无毒无害、不污染环境，对设备无腐蚀性，成胶工艺简单，便于现场应用，但成本相对较高。高分子凝胶灭火剂通过在黄土、细砂和矿粉、泥砂、粉煤灰等浆液中加入少量某些亲水性材料(基料)，使得浆液稠度增加，宏观上更加均匀，具有良好的触变性，但是泥浆的浓度过大，则流动性很差，容易阻塞管路，并且由于制备时需要大量的粉煤灰和黄土，具有一定的运输成本，故浓度越大，则成本也就越高。
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，提供了一种高水胶囊防灭火剂。该高水胶囊防灭火剂将海藻酸钠与无机钙盐/无机镁盐发生离子交联形成的交联产物凝胶作为灭火成分主料包裹在胶囊壳体内，协同添加剂，有效提高了防灭火剂中的含水量，提高了灭火效率，缩短了灭火时间，减少了防灭火剂用量，且结构性能稳定，便于运输、储存和使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高水胶囊防灭火剂，其特征在于，包括胶囊壳体以及包裹在胶囊壳体内的灭火成分，所述灭火成分包括主料和添加剂，该高水胶囊防灭火剂中胶囊壳体的质量含量为5％～12％，主料的质量含量为80％～91％，添加剂的质量含量为0％～10％，所述胶囊壳体由胶质壳体材料构成，所述主料为无机钙盐/无机镁盐与海藻酸钠交联形成的水凝胶，所述添加剂为酚醛树脂、环氧树脂、月桂醇硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种以上。
本发明的高水胶囊防灭火剂中的主料为无机钙盐/无机镁盐与海藻酸钠溶液交联形成的水凝胶，利用海藻酸钠与无机钙盐/无机镁盐发生离子交联形成具有空间网络结构的交联产物，从而将大量的水包裹在该结构中，形成高水含量的水凝胶，然后将水凝胶作为主要的灭火成分包裹在胶囊壳体内形成防灭火剂，避免了灭火成分的泄露并为其提供一定的机械性能，得到一种具有高水含量且结构性能稳定的胶囊防灭火剂，提高了灭火效率，减少了防灭火剂用量；同时，通过在灭火成分中加入添加剂，有效降低了主料中水的表面张力，进一步提高了灭火效率，缩短了灭火时间，因此，本发明的高水胶囊防灭火剂释放到火灾空间中，对火灾有明显的抑制或熄灭作用，具有较高的灭火效率。
上述的一种高水胶囊防灭火剂，其特征在于，所述无机钙盐为CaCl2，无机镁盐为MgCl2。该优选无机钙盐或无机镁盐与海藻酸钠交联形成水凝胶的速度较快，且形成的水凝胶持水能力强、强度高，有利于提高高水胶囊防灭火剂的灭火效率。
上述的一种高水胶囊防灭火剂，其特征在于，所述主料由质量浓度为3％～5％的海藻酸钠溶液与质量浓度为5％～13％的无机钙盐/无机镁盐溶液按照1：(1.5～1.9)的质量比交联而成。该优选交联产物形成的空间网络结构的持水量较高，有利于提高高水胶囊防灭火剂的灭火性能。
上述的一种高水胶囊防灭火剂，其特征在于，所述胶质壳体材料为明胶、聚乙烯醇、黄原胶和磷酸氢铵中的一种或两种以上。优选采用上述胶质壳体材料形成具有一定结构的外壳包裹灭火成分，避免了高水胶囊防灭火剂内部灭火成分的泄露，并保证高水胶囊防灭火剂具有一定的机械强度，方便运输、储存和使用，从而高水胶囊防灭火剂能够有效地作用于火场，起到灭火作用。
另外，本发明还公开了一种上述高水胶囊防灭火剂的应用。
上述的应用，其特征在于，所述高水胶囊防灭火剂储存在灭火器或灭火弹中使用，或者通过灌浆灌注至煤矿着火区域及封堵区域。该应用场所扩大了本发明高水胶囊防灭火剂的应用范围，针对建筑火灾、矿井火灾、森林火灾等均具有良好的控制效果，广泛应用于生活区火灾和大部分工业火灾，适用于大部分火灾环境。
本发明高水胶囊防灭火剂的制备工艺为：将海藻酸钠溶解于温水中得到海藻酸钠溶液，将无机钙盐或无机镁盐溶解于温水中得到无机钙盐或无机镁盐溶液，然后将海藻酸钠溶液加入到无机钙盐或无机镁盐溶液中并加入添加剂搅拌，再加入胶囊壳体构成材料高速搅拌，冷却后得到高水胶囊防灭火剂。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的高水胶囊防灭火剂将海藻酸钠与无机钙盐/无机镁盐发生离子交联形成的交联产物凝胶作为灭火成分主料包裹在胶囊壳体内，协同添加剂，有效提高了防灭火剂中的含水量，提高了灭火效率，缩短了灭火时间，减少了防灭火剂用量，且结构性能稳定，便于运输、储存和使用。
2、本发明高水胶囊防灭火剂的胶囊壳体材质有效地避免了内部灭火成分的泄露，使得高水胶囊防灭火剂能够有效地作用于火场。
3、本发明高水胶囊防灭火剂的组成安全可靠，在灭火时不会产生毒气带来次生损失，且灭火后的残留物不会造成环境污染，使用安全，清洁环保。
4、本发明高水胶囊防灭火剂的应用范围广，能够适用于大部分火灾环境，易于制造保存，实用性强。
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例的高水胶囊防灭火剂包括胶囊壳体以及包裹在胶囊壳体内的灭火成分，所述灭火成分包括主料和添加剂，该高水胶囊防灭火剂中胶囊壳体的质量含量为5％，主料的质量含量为87％，添加剂的质量含量为8％，所述胶囊壳体由明胶和聚乙烯醇构成，且明胶的质量含量为4％，聚乙烯醇的质量含量为1％，所述主料为CaCl2与海藻酸钠交联形成的水凝胶，所述添加剂为酚醛树脂。
本实施例的高水胶囊防灭火剂的制备工艺为：称取3g海藻酸钠加入至97g的50℃水中至完全溶解，得到质量浓度3％的海藻酸钠溶液，称取5g的CaCl2加入至95g的50℃水中至完全溶解，得到质量浓度5％的CaCl2溶液；将30g质量浓度3％的海藻酸钠溶液加入至57g质量浓度5％的CaCl2溶液中并加入8g酚醛树脂搅匀，然后加入4g明胶和1g聚乙烯醇搅拌均匀，再转移至搅拌容器中，以20000r/min的速度搅拌25s，将搅拌后的产物置于室温下冷却60min，得到高水胶囊防灭火剂。
经检测，本实施例的高水胶囊防灭火剂的灭火效率为《GB4066.1--2004干粉灭火剂，第一部分BC干粉灭火剂》要求灭火效率的8倍。
本实施例的胶囊壳体还可由除了明胶和聚乙烯醇组合以外的明胶、聚乙烯醇、黄原胶和磷酸氢铵中的一种或两种以上构成。
本实施例的添加剂还可为除了酚醛树脂以外的酚醛树脂、环氧树脂、月桂醇硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种以上。
实施例2
本实施例的高水胶囊防灭火剂包括胶囊壳体以及包裹在胶囊壳体内的灭火成分，所述灭火成分包括主料和添加剂，该高水胶囊防灭火剂中胶囊壳体的质量含量为9％，主料的质量含量为91％，所述胶囊壳体由明胶和黄原胶构成，且明胶的质量含量为7％，黄原胶的质量含量为2％，所述主料为CaCl2与海藻酸钠交联形成的水凝胶。
本实施例的高水胶囊防灭火剂的制备工艺为：称取3g海藻酸钠加入至97g的50℃水中至完全溶解，得到质量浓度3％的海藻酸钠溶液，称取8g的CaCl2加入至92g的50℃水中至完全溶解，得到质量浓度8％的CaCl2溶液；将35g质量浓度3％的海藻酸钠溶液加入至56g质量浓度8％的CaCl2溶液中，然后加入7g明胶和2g黄原胶搅拌均匀，再转移至搅拌容器中，以20000r/min的速度搅拌25s，将搅拌后的产物置于室温下冷却60min，得到高水胶囊防灭火剂。
经检测，本实施例的高水胶囊防灭火剂的灭火效率为《GB4066.1--2004干粉灭火剂，第一部分BC干粉灭火剂》要求灭火效率的10倍。
本实施例的胶囊壳体还可由除了明胶和黄原胶组合以外的明胶、聚乙烯醇、黄原胶和磷酸氢铵中的一种或两种以上构成。
实施例3
本实施例的高水胶囊防灭火剂包括胶囊壳体以及包裹在胶囊壳体内的灭火成分，所述灭火成分包括主料和添加剂，该高水胶囊防灭火剂中胶囊壳体的质量含量为12％，主料的质量含量为80％，添加剂的质量含量为8％，所述胶囊壳体由明胶和黄原胶构成，且明胶的质量含量为8％，黄原胶的质量含量为4％，所述主料为CaCl2与海藻酸钠交联形成的水凝胶，所述添加剂为环氧树脂。
本实施例的高水胶囊防灭火剂的制备工艺为：称取4g海藻酸钠加入至96g的50℃水中至完全溶解，得到质量浓度4％的海藻酸钠溶液，称取10g的MgCl2加入至90g的50℃水中至完全溶解，得到质量浓度10％的MgCl2溶液；将30g质量浓度4％的海藻酸钠溶液加入至50g质量浓度10％的MgCl2溶液中并加入8g环氧树脂搅匀，然后加入8g明胶和4g黄原胶搅拌均匀，再转移至搅拌容器中，以20000r/min的速度搅拌25s，将搅拌后的产物置于室温下冷却60min，得到高水胶囊防灭火剂。
经检测，本实施例的高水胶囊防灭火剂的灭火效率为《GB4066.1--2004干粉灭火剂，第一部分BC干粉灭火剂》要求灭火效率的12倍。
本实施例的胶囊壳体还可由除了明胶和黄原胶组合以外的明胶、聚乙烯醇、黄原胶和磷酸氢铵中的一种或两种以上构成。
本实施例的添加剂还可为除了环氧树脂以外的酚醛树脂、环氧树脂、月桂醇硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种以上。
实施例4
本实施例的高水胶囊防灭火剂包括胶囊壳体以及包裹在胶囊壳体内的灭火成分，所述灭火成分包括主料和添加剂，该高水胶囊防灭火剂中胶囊壳体的质量含量为7％，主料的质量含量为83％，添加剂的质量含量为10％，所述胶囊壳体由明胶和黄原胶构成，且明胶的质量含量为5.5％，黄原胶的质量含量为1.5％，所述主料为MgCl2与海藻酸钠交联形成的水凝胶，所述添加剂为环氧树脂和酚醛树脂，且环氧树脂的质量含量为4％，酚醛树脂的含量为6％。
本实施例的高水胶囊防灭火剂的制备工艺为：称取5g海藻酸钠加入至95g的50℃水中至完全溶解，得到质量浓度5％的海藻酸钠溶液，称取13g的MgCl2加入至87g的50℃水中至完全溶解，得到质量浓度13％的MgCl2溶液；将33g质量浓度5％的海藻酸钠溶液加入至50g质量浓度13％的MgCl2溶液中并加入4.0g环氧树脂和6.0g酚醛树脂搅匀，然后加入5.5g明胶和1.5g黄原胶搅拌均匀，再转移至搅拌容器中，以20000r/min的速度搅拌25s，将搅拌后的产物置于室温下冷却60min，得到高水胶囊防灭火剂。
经检测，本实施例的高水胶囊防灭火剂的灭火效率为《GB4066.1--2004干粉灭火剂，第一部分BC干粉灭火剂》灭火效率的9倍。
本实施例的胶囊壳体还可由除了明胶和黄原胶组合以外的明胶、聚乙烯醇、黄原胶和磷酸氢铵中的一种或两种以上构成。
本实施例的添加剂还可为除了酚醛树脂以外的酚醛树脂、环氧树脂、月桂醇硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种以上。
实施例5
本实施例的高水胶囊防灭火剂包括胶囊壳体以及包裹在胶囊壳体内的灭火成分，所述灭火成分包括主料和添加剂，该高水胶囊防灭火剂中胶囊壳体的质量含量为8.0％，主料的质量含量为90％，添加剂的质量含量为2.0％，所述胶囊壳体由明胶构成，所述主料为CaCl2与海藻酸钠交联形成的水凝胶，所述添加剂为环氧树脂。
本实施例的高水胶囊防灭火剂的制备工艺为：称取4g海藻酸钠加入至96g的50℃水中至完全溶解，得到质量浓度4％的海藻酸钠溶液，称取10g的CaCl2加入至90g的50℃水中至完全溶解，得到质量浓度10％的CaCl2溶液；将35g质量浓度4％的海藻酸钠溶液加入至55g质量浓度10％的CaCl2溶液中，然后加入8.0g明胶搅拌均匀，再转移至搅拌容器中并加入2.0g环氧树脂，以20000r/min的速度搅拌25s，将搅拌后的产物置于室温下冷却60min，得到高水胶囊防灭火剂。
经检测，本实施例的高水胶囊防灭火剂的灭火效率为《GB4066.1--2004干粉灭火剂，第一部分BC干粉灭火剂》要求灭火效率的8倍。
本实施例的胶囊壳体还可由除了明胶以外的明胶、聚乙烯醇、黄原胶和磷酸氢铵中的一种或两种以上构成。
本实施例的添加剂还可为除了环氧树脂以外的酚醛树脂、环氧树脂、月桂醇硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种以上。
实施例6
将本发明实施例1～实施例5的高水胶囊防灭火剂储存在灭火器或灭火弹中使用，或者通过灌浆灌注至煤矿着火区域及封堵区域。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。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、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种高水胶囊防灭火剂，其特征在于，包括胶囊壳体以及包裹在胶囊壳体内的灭火成分，所述灭火成分包括主料和添加剂，该高水胶囊防灭火剂中胶囊壳体的质量含量为5％～12％，主料的质量含量为80％～91％，添加剂的质量含量为0％～10％，所述胶囊壳体由胶质壳体材料构成，所述主料为无机钙盐/无机镁盐与海藻酸钠交联形成的水凝胶，所述添加剂为酚醛树脂、环氧树脂、月桂醇硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种以上。
2.根据权利要求1所述的一种高水胶囊防灭火剂，其特征在于，所述无机钙盐为CaCl2，无机镁盐为MgCl2。
3.根据权利要求1所述的一种高水胶囊防灭火剂，其特征在于，所述主料由质量浓度为3％～5％的海藻酸钠溶液与质量浓度为5％～13％的无机钙盐/无机镁盐溶液按照1：(1.5～1.9)的质量比交联而成。
4.根据权利要求1所述的一种高水胶囊防灭火剂，其特征在于，所述胶质壳体材料为明胶、聚乙烯醇、黄原胶和磷酸氢铵中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1～权利要求4中任一权利要求所述的高水胶囊防灭火剂的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述高水胶囊防灭火剂储存在灭火器或灭火弹中使用，或者通过灌浆灌注至煤矿着火区域及封堵区域。
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