CN112957648B - 含氟灭火剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含氟灭火剂及其制备方法与应用。该含氟灭火剂按照重量百分比计，包括异氰酸酯0.01％～0.5％及全氟己酮余量，异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)及甲苯二异氰酸酯(TDI)中的一种或多种。含氟灭火剂中包含了特定含量的异氰酸酯及全氟己酮，异氰酸酯中的异氰酸酯基团具有良好的反应活性，能够通过化学反应除去含氟灭火剂中的水分，因而防止含氟灭火剂中的全氟己酮在贮存期间产生HF酸性物质，从而腐蚀贮存容器。并且添加的异氰酸酯与全氟己酮的相容性良好，在有效除水防腐蚀的情况下，不会影响上述含氟灭火剂的使用效果。

Description

含氟灭火剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于消防技术领域，具体涉及一种含氟灭火剂及其制备方法与应用。

背景技术

灭火剂是消防领域常用的器械材料。灭火剂的种类众多，可分为水系灭火剂、干粉灭火剂、泡沫灭火剂等等。其中水系灭火剂主要通过水的冷却作用起到灭火的效果，但是由于仓库消防用水一般取自自然界，含有一定杂质，因此有一定的电导率，水中含有的电解质越多，其电导率越大，因此，水系灭火剂一般不能用水扑救电气火灾。

泡沫灭火剂：凡是能够与水混溶，并可通过化学反应或机械方法产生灭火泡沫的灭火药剂，称为泡沫灭火剂。泡沫灭火剂一般由发泡剂、泡沫稳定剂、降粘剂、抗冻剂、助溶剂、防腐剂及水组成，主要用于扑救石油和石油产品的火灾。

干粉灭火剂是一种干燥的、易于流动的固体粉末，一般借助于灭火器或灭火设备中的气体压力，将干粉从容器喷出，以粉雾形态扑灭火灾。

以哈龙灭火剂为代表的卤代烃类灭火剂是一类非常有效扑灭电气火灾的灭火剂，卤代烃灭火剂主要通过抑制燃烧的化学反应过程，使燃烧中断，达到灭火目的。其作用是通过夺去燃烧链锁反应中的活性基团来完成，这一过程称为抑制过程。这一过程所需的时间比较短，所以灭火比较迅速。卤代烃灭火剂具有灭火效率高、灭火迅速、用量省、汽化性强，热稳定性和化学稳定性好，对环境和设备不会造成污染，长期储存不变质等特点。但是由于卤代烃灭火剂对大气臭氧层的破坏，已经逐渐被淘汰。

在众多卤代烃替代灭火剂中，全氟己酮灭火剂由于具有诸多优点，因而被广泛应用于消防领域。全氟己酮(商品名为Novec1230防火液体)，化学名称为全氟乙基异丙基酮，沸点约为49℃，在常温下为无色透明液体，极容易汽化。由于全氟己酮具有灭火效率高、对臭氧无活性(消耗臭氧潜能值ODP＝0)、温室效应指数(GWP)仅为1、自身毒性余量≥66％、不导电等特点，被广泛应用于许多重要场所，例如:计算机房、通讯机房、变配电室、精密仪器室、发电机房、油库、化学易燃品库房及图书库、资料库、档案库、金库等场所的消防设备中，并且尤其适用于作为锂离子电池的灭火剂。然而，尽管全氟己酮灭火剂具有卓越的灭火性能，但在贮存期间会产出HF酸性物质，对贮存的容器产生一定的腐蚀性，严重时会使贮存的容器破裂而造成灭火剂泄露等不良影响。

发明内容

基于此，有必要提供一种腐蚀性低的含氟灭火剂及其制备方法与应用。

本发明是通过如下的技术方案实现的：

本发明的一个方面，提供了一种含氟灭火剂，按照重量百分比计，包括以下组分：

异氰酸酯 0.01％～0.5％；以及

全氟己酮 余量；

其中，所述异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)及甲苯二异氰酸酯(TDI)中的一种或多种。

在其中一些实施例中，按照重量百分比计，所述异氰酸酯为0.01％～0.1％。

在其中一些实施例中，按照重量百分比计，所述异氰酸酯为0.01％～0.03％。

在其中一些实施例中，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。

在其中一些实施例中，按照重量份数计，由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 0.1份；以及

全氟己酮 360份。

在其中一些实施例中，按照重量份数计，由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 0.05份；以及

全氟己酮 360份。

在其中一些实施例中，按照重量份数计，由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 1.8份；以及

全氟己酮 360份。

本发明的另一个方面，本发明还提供了一种含氟灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

按照上述的含氟灭火剂的组分备料；

将各原料组分按照相应的重量比例混合均匀。

本发明的另一个方面，本发明还提供了上述含氟灭火剂在制备灭火设备中的应用。

本发明的另一个方面，本发明还提供了一种灭火器，包括上述的含氟灭火剂。

在其中一些实施例中，上述制备方法、应用或灭火器中，所述含氟灭火剂按照重量百分比计，所述异氰酸酯为0.01％～0.1％。

在其中一些实施例中，上述制备方法、应用或灭火器中，所述灭火剂按照重量百分比计，所述异氰酸酯为0.01％～0.03％。

在其中一些实施例中，上述制备方法、应用或灭火器中，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。

在其中一些实施例中，上述制备方法、应用或灭火器中，所述含氟灭火剂按照重量份数计，由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 0.1份；以及

全氟己酮 360份。

在其中一些实施例中，上述制备方法、应用或灭火器中，所述含氟灭火剂按照重量份数计，由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 0.05份；以及

全氟己酮 360份。

在其中一些实施例中，上述制备方法、应用或灭火器中，所述含氟灭火剂按照重量份数计，由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 1.8份；以及

全氟己酮 360份。

与传统的灭火剂相比，本发明提供的含氟灭火剂至少具有如下有益效果：

上述含氟灭火剂中包含了特定含量的异氰酸酯及全氟己酮，异氰酸酯中的异氰酸酯基团具有良好的反应活性，能够通过化学反应除去含氟灭火剂中的水分，因而防止含全氟己酮的含氟灭火剂在贮存期间产生HF酸性物质，而腐蚀贮存容器。且添加的异氰酸酯与全氟己酮的相容性好，在有效除水防腐蚀的情况下，不会影响上述含氟灭火剂的使用效果。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的重量单位。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明一实施方式提供了一种含氟灭火剂，按照重量百分比计，包括以下组分：

异氰酸酯 0.01％～0.5％；以及

全氟己酮 余量；

其中，异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)及甲苯二异氰酸酯(TDI)中的一种或多种。

异氰酸酯是异氰酸的各种酯的总称。以异氰酸酯基团的数量分类，包括单异氰酸酯R－N＝C＝O和二异氰酸酯O＝C＝N－R－N＝C＝O及多异氰酸酯等。异氰酸酯与水反应原理参照以下化学反应式(1)。首先生成不稳定的氨基甲酸，然后分解成二氧化碳和胺，如果异氰酸酯过量，则生成的胺还会和异氰酸酯反应生成碱性的脲。因此，达到去除水分的作用。虽然异氰酸酯与水反应会产生二氧化碳气体，但储存灭火剂的容器为耐压材质且产生气体量少，对含氟灭火剂的贮存不造成负面影响。

灭火剂通常情况下贮存于耐压钢瓶中保存。含氟灭火剂中存在酸性物质会对耐压钢瓶产生腐蚀。上述含氟灭火剂中包含了特定含量的异氰酸酯及全氟己酮，异氰酸酯中的异氰酸酯基团具有良好的反应活性，能够通过化学反应除去含氟灭火剂中的水分，因而防止含氟灭火剂中的全氟己酮在贮存期间产生HF酸性物质，而腐蚀贮存容器。且添加的异氰酸酯与全氟己酮的相容性好，在有效除水防腐蚀的情况下，不会影响上述含氟灭火剂的使用效果。

在其中一些实施例中，按照重量百分比计，异氰酸酯为0.01％～0.1％。

优选地，按照重量百分比计，异氰酸酯为0.01％～0.03％。经申请人研究发现，添加该比例的异氰酸酯即能够除去一般含氟灭火剂中存在的水分。当含氟灭火剂中水分较多时，能够适当提高异氰酸酯的添加量。

在其中一些实施例中，异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)是一种脂环族的二异氰酸酯，是常用二异氰酸酯类产品中活性最小的品种之一，与水反应较为平稳。经研究发现，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)相较于其他的二异氰酸酯，其与含氟有机物的相容性更佳，因而，除水防腐蚀的效果也更理想。

在其中一些实施例中，含氟灭火剂按照重量份数计，由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 0.1份；以及

全氟己酮 360份。

上述组成的含氟灭火剂含水量低，有效避免产生腐蚀性物质，因而上述含氟灭火剂腐蚀性小，对贮存容器不产生腐蚀。

在其中一些实施例中，含氟灭火剂按照重量份数计，由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 0.05份；以及

全氟己酮 360份。

上述组成的含氟灭火剂含水量低，有效避免产生腐蚀性物质，因而上述含氟灭火剂腐蚀性小，对贮存容器不产生腐蚀。

在其中一些实施例中，含氟灭火剂按照重量份数计，由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 1.8份；以及

全氟己酮 360份。

本发明另一实施方式还提供了一种含氟灭火剂的制备方法，包括以下步骤：首先，按照上述的含氟灭火剂的组分备料；然后，将各原料组分按照相应的重量比例混合均匀。

由于上述异氰酸酯与全氟己酮的相容性较好，通过简单混合即可获得均质的含氟灭火剂，有利于含氟灭火剂的实际使用。

本发明另一实施方式还提供了上述含氟灭火剂在制备灭火设备中的应用。

上述含氟灭火剂制备的灭火设备由于含氟灭火剂的腐蚀性小，不会对贮存容器发生腐蚀，因而确保灭火设备的有效性，降低了灭火设备的破裂风险。

本发明另一实施方式还提供了一种灭火器，包括上述的含氟灭火剂。

上述灭火器的灭火剂为含有特定含量异氰酸酯的含氟灭火剂，不含有HF酸性物质，腐蚀性小，因此，灭火器不易出现破裂情况。

在其中一些实施例中，上述制备方法、应用或灭火器中，含氟灭火剂按照重量百分比计，所述异氰酸酯为0.01％～0.1％。

在其中一些实施例中，上述制备方法、应用或灭火器中，含氟灭火剂按照重量百分比计，所述异氰酸酯为0.01％～0.03％。

在其中一些实施例中，上述制备方法、应用或灭火器中，异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。

在其中一些实施例中，上述制备方法、应用或灭火器中，含氟灭火剂按照重量份数计，由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 0.1份；以及

全氟己酮 360份。

在其中一些实施例中，上述制备方法、应用或灭火器中，含氟灭火剂按照重量份数计，由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 0.05份；以及

全氟己酮 360份。

在其中一些实施例中，上述制备方法、应用或灭火器中，含氟灭火剂按照重量份数计，由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 1.8份；以及

全氟己酮 360份。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加简洁明了，本发明用以下具体实施例进行说明，但本发明绝非仅限于这些实施例。以下所描述的实施例仅为本发明较好的实施例，可用于描述本发明，不能理解为对本发明的范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

下面结合实施例进一步说明本发明的含氟灭火剂。以下为具体实施例。

实施例1：

实施例1的含氟灭火剂由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 0.1g；以及

全氟己酮 360g。

上述组分通过简单混合均匀即得到实施例1的含氟灭火剂。

实施例2：

实施例2的含氟灭火剂由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 1.8g；以及

全氟己酮 360g。

上述组分通过简单混合均匀即得到实施例2的含氟灭火剂。

实施例3：

实施例3的含氟灭火剂由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 0.5g；以及

全氟己酮 360g。

上述组分通过简单混合均匀即得到实施例3的含氟灭火剂。

实施例4

实施例4的含氟灭火剂由以下组分组成：

六亚甲基二异氰酸酯(HDI) 1.8g；以及

全氟己酮 360g。

上述组分通过简单混合均匀即得到实施例2的含氟灭火剂。

对比例1的含氟灭火剂由360g的全氟己酮组成。

下面通过测试含氟灭火剂中的含水量、Fe³⁺离子含量及F^-离子含量来评估实施例1～4及对比例1制备的含氟灭火剂对贮存容器的腐蚀性。

水含量的测定：含氟灭火剂中的含水量通过卡尔-费休水分仪测定。

Fe³⁺离子含量的测定：ICP方法测定含氟灭火剂中的Fe³⁺含量。

F^-离子含量的测定：测定含氟灭火剂中的F^-离子含量。

下面将利用Q355金属钢片来模拟贮存含氟灭火剂的耐压钢瓶，研究实施例1～4及对比例1制备的含氟灭火剂对贮存容器的腐蚀情况。以在测试之前，对尺寸为50mm×25mm×15mm的Q355金属钢片进行打磨抛光处理，然后进行清洗、干燥处理。同时对金属钢片试件的质量进行测量，记录数值。将金属钢片试件放置到经过清洗、干燥出来的浸泡容器中，分别向容器内注入实施例1～4及对比例1制备的含氟灭火剂并迅速进行密封处理，确认密封良好后将容器整体置于试验室中，开始试验计时。试样浸泡时间为60天，试验室温度为25℃。在试验进行过程中未发现任何泄漏、挥发的现象。试验结束后，取出金属钢片试件进行观察，记录其外观腐蚀程度。

表1

分组	含水量	Fe<sup>3+</sup>离子含量	F<sup>-</sup>离子含量
				实施例1	/*	12.5ppm	61.5ppm
实施例2	/*	12.4ppm	61.8ppm
				实施例3	0.9ppm	26.5ppm	80ppm
实施例4	210ppm	146ppm	308ppm
				对比例1	242ppm	218ppm	416ppm

通过肉眼观察可以发现，在60天后，浸泡在实施例1～3的含氟灭火剂中的钢片并未出现锈迹，且含氟灭火剂溶液呈无色。实施例4的含氟灭火剂浸泡的钢片上出现少量锈迹，含氟灭火剂溶液呈现浅黄色。而对比例1的含氟灭火剂浸泡的的钢片表面生长出了比较明显的铁锈，且含氟灭火剂溶液明显的呈现黄色。将实施例1及对比例1浸泡的钢片取出清洗干燥发现，它们的质量分别减少0.03g和0.5g。这说明了添加异氰酸酯的含氟灭火剂能够降低其腐蚀性，减少对贮存容器的腐蚀，因而能够解决灭火器贮存期间对容器的腐蚀问题。

参见表1数据，需要说明的是，实施例1和实施例2的含氟灭火剂中含水量的测试值为负数，说明实施例1和实施例2的含氟灭火剂中含水量低于所用卡尔-费休水分仪的检出限。实施例3的含氟灭火剂的含水量为0.9ppm，相对于未添加异氰酸酯的对比例1的含氟灭火剂的含水量为242ppm，其含水量降低超过99.5％，说明0.05g异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)添加到360g全氟己酮组成的含氟灭火剂能够除去测试含氟灭火剂中99.5％以上的水分。实施例4的含氟灭火剂的含水量为210ppm，相对于未添加异氰酸酯的对比例1的含氟灭火剂的含水量为242ppm，其含水量降低约13％，除水效果相对实施例1～3较差，这是由于六亚甲基二异氰酸酯(HDI)与全氟己酮的相容性不及异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，因而除水效果较差。

实施例1的含氟灭火剂的Fe³⁺离子含量为12.5ppm，F^-离子含量为61.5ppm。实施例2的含氟灭火剂的Fe³⁺离子含量为12.4ppm，F^-离子含量为61.8ppm。实施例3的含氟灭火剂的Fe³⁺离子含量为26.5ppm，F^-离子含量为80ppm。实施例4的含氟灭火剂的Fe³⁺离子含量为142ppm，F^-离子含量为308ppm。对比例1的含氟灭火剂的Fe³⁺离子含量为218ppm，F^-离子含量为416ppm。

实施例1～4含氟灭火剂中测得的Fe³⁺离子的含量及F^-离子的含量均明显低于在对比例1的含氟灭火剂中的Fe³⁺离子的含量及F^-离子的含量，说明实施例1～4的含氟灭火剂产生的F^-离子较少，它们浸泡的金属钢片试件被腐蚀程度较轻，含氟灭火剂中的Fe³⁺离子含量较低。因此，添加异氰酸酯的含氟灭火剂能够起到防腐蚀的作用，降低贮存容器破裂的风险。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种含氟灭火剂，其特征在于，按照重量百分比计，包括以下组分：

异氰酸酯 0.01％～0.5％；以及

全氟己酮 余量；

其中，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。

2.根据权利要求1所述的含氟灭火剂，其特征在于，按照重量百分比计，所述异氰酸酯为0.01％～0.1％。

3.根据权利要求1所述的含氟灭火剂，其特征在于，按照重量百分比计，所述异氰酸酯为0.01％～0.03％。

4.根据权利要求1～3任一项所述的含氟灭火剂，其特征在于，按照重量份数计，由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯 0.1份；以及

全氟己酮 360份。

5.根据权利要求1～3任一项所述的含氟灭火剂，其特征在于，按照重量份数计，由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯 0.05份；以及

全氟己酮 360份。

6.根据权利要求1～3任一项所述的含氟灭火剂，其特征在于，按照重量份数计，由以下组分组成：

异佛尔酮二异氰酸酯 1.8份；以及

全氟己酮 360份。

7.一种含氟灭火剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照如权利要求1～6任一项所述的含氟灭火剂的组分备料；

将各原料组分按照相应的重量比例混合均匀。

8.如权利要求1～6任一项所述的含氟灭火剂在制备灭火设备中的应用。

9.一种灭火器，其特征在于，包括如权利要求1～6任一项所述的含氟灭火剂。