CN113573786A - 灭火用微包囊，其制备方法及包括其的灭火装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种灭火用微包囊，其制备方法及包括其的灭火装置。灭火用微包囊具有核‑壳结构，核采用液体灭火剂，壳采用高密度的无孔聚合物物质。灭火用微包囊的解封过程以最小150％/min的速度在短时间及窄的温度范围内发生，且明显提高灭火剂在水及其它溶剂中的稳定性。包括灭火用微包囊的灭火装置具有提高寿命及操作效率的效果。

Description

灭火用微包囊，其制备方法及包括其的灭火装置
技术领域
本发明涉及灭火用微包囊，其制备方法及包括其的灭火装置，更具体涉及包括灭火剂的微包囊和制备其的制备方法及因包括灭火用微包囊而在发生火灾时能够灭火的灭火装置。
背景技术
封装(encapsulation)是将液体、固体或者气体作为核(core)，并形成用于包覆核的外部的壳(shell)的物理化学过程，核-壳结构中壳用于防止被封装的核与外部环境相互作用。
这种封装工序被广泛用于扩展各种物质的性能。进行封装的主要目的在于经封装的核的受控外部释放。一般，在存储及加工步骤中，被封装的核需要与外部完全分离。
根据使用用途，封装的核的外部释放可能不同。作为一例，为了利用从壳释放的核的受控外部释放，能够封装使用药物、杀虫剂、香料及矿物肥料等核。
这种封装的各种用途中，正在开发包含灭火剂作为核，当发生火灾时，壳被破坏，从而向外部释放灭火剂以灭火的各种技术。
灭火用微包囊将灭火剂作为核，并将其封装至壳内部，当发生火灾时，在窄的温度范围和短时间内发生灭火剂脱离壳的解封(解除封装，Decapsulation)，从而能够迅速灭火，并提高灭火的效率。
另一方面，核-壳结构的灭火用微包囊所需的功能是能够将作为核的灭火剂与外部环境分离，且存储时，通过阻断灭火剂的泄露来提高稳定性，且长期保管在沸点以上时保持其特性，并确保对灭火剂本身的防潮性和暴露于其它溶剂时的稳定性。
灭火用微包囊在灭火剂的沸点70℃或者其以上的温度(解封温度)下，灭火剂的体积急剧膨胀的同时破坏壳，从而释放到外部。
这种破坏壳的速度必须大于灭火过程中火焰内的灭火剂分解的速度。否则无法获得灭火所需的灭火剂的浓度值。为了达到灭火所需的灭火浓度值，必须迅速释放被封装的灭火剂。
为了制备可迅速释放的灭火用微包囊，能够通过对形成微包囊的壳选择正确材料和形成方法来解决。应当是以蛋白质(明胶、酪蛋白等)、高分子(热固化性高分子及热塑性物质)、纤维素衍生物(甲基、乙基、乙酰基、硝基、羧甲基纤维素)或者无机物质(硅酸盐、碳化物等)为基础的高密度的无孔单层或者多层结构。
作为用于制备上述灭火用微包囊的现有技术的示例，例如，WO2012/177181号中公开了微包囊化的灭火剂，其获得方法，灭火复合材料及灭火涂布方法。
该发明作为用于将灭火剂微包囊化于壳的方法，公开了使用聚乙烯醇及脲-间苯二酚-甲醛树脂的化合物或者填充1-5nm厚度的矿物质膜(被剥离的蒙脱土)的交联明胶制备的壳。
这种聚合物壳(外壁)在90～270℃的温度范围内进行反应。结果，被封装的灭火剂在存储期间保持其特性，且包囊在70～100天以内的重量损失不超过1.5％。
相反，该发明的缺点在于灭火剂的低温解封。当灭火剂为Novec 1310时，沸点为90℃，当灭火剂为Novec 114时，沸点为120℃，因此在低温下发生的解封对灭火用微包囊的物理性质起到不利影响。
另外，从该发明的热重分析数据可以推断出包囊的分阶段解封在短时间和窄的温度范围内无法使灭火剂扩散，因而不能表现出迅速灭火的效果。
因此，迫切需要研究在室温及沸点以上的温度下表现出长期存储性和安全性，并且，在灭火剂的解封过程中，能够在短时间和窄的温度范围内迅速释放灭火剂的灭火用微包囊。
在先技术文献
(专利文献1)国际公开专利公报WO 2012/177181(2012.12.27)
发明内容
技术问题
本发明是为了解决如上所述的现有技术问题而提出的，本发明的目的在于提供一种灭火用微包囊，其制备方法及包括其的灭火装置，所述灭火用微包囊在室温及沸点以上的温度下表现出长期存储性和安全性，在灭火剂的解封过程中，具有经改善的动力学(反应速度，动态特性)，以便在窄的温度范围和短时间内能够迅速释放灭火剂，壳的厚度为200nm～5μm，并且对水及其它溶剂(醇、酮、酯等)的影响具有抵抗性。
技术方案
为了达成如上所述的技术问题，本发明提供灭火用微包囊，为核(core)-壳(shell)结构，所述核为灭火剂，所述壳为无孔高分子聚合物，并且包括沉淀剂及/或者凝结剂。
另外，所述灭火剂的化学式为CxHyOzHalk(其中，x、y、z、k为0、1、2...，Hal为Br、I、F)。
另外，所述壳由选自交联聚醋酸乙烯酯、乙基醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚脲、聚氨酯、聚酯树脂、环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂及间苯二酚甲醛树脂中的至少一种树脂形成。
另外，所述沉淀剂包括选自醋酸钾、柠檬酸钠、氯化钠、氯化铵、碘化钠、碘化钾、硫酸铜及硫氰酸钠中的至少一种沉淀剂。
另外，所述凝结剂包括选自硫酸铝、氢氧化锌、氢氧化铁及氯化铁中的至少一种凝结剂。
另外，所述灭火剂脱离所述壳的解封(Decapsulation)工序在窄的温度范围和短时间内发生，解封率超过150％/min。
另外，所述灭火用微包囊的重量从95％降低至15％(灭火剂向外部释放)的温度范围为40℃以内。
另外，所述壳的厚度在200nm～5μm的范围。
另外，将所述灭火用微包囊在30℃下放置30天时，重量损失为初始重量的0.5％以下。
另外，将所述灭火用微包囊在60℃下放置30天时，重量损失为初始重量的1％以下。
另外，所述壳暴露在水、醇、酮、醚及它们的混合物时保持物理-机械性能，且干燥后的重量损失为初始重量的0.5％以下。
另外，本发明提供灭火用微包囊的制备方法，其包括如下步骤：(a)制备第一胶体溶液，其中，该第一胶体溶液的分散相是作为核的灭火剂，分散溶剂为极性或非极性；(b)制备第二胶体溶液，其中，该第二胶体溶液的分散相是壳的预聚物或低聚物，分散溶剂为极性或非极性；(c)将步骤(a)和步骤(b)中制备的所述第一胶体溶液和所述第二胶体溶液与沉淀剂和/或凝结剂混合；(d)通过在所述步骤(c)中混合的第一胶体溶液的表面处沉淀和固化所述第二胶体溶液以形成核-壳，从而形成灭火用微包囊；以及(e)洗涤和过滤所述步骤(d)中形成的所述灭火用微包囊。
另外，所述步骤(a)的所述灭火剂的化学式为CxHyOzHalk(其中，x、y、z、k为0、1、2...，Hal为Br、I、F)。
另外，所述步骤(b)的所述壳为选自交联聚醋酸乙烯酯、乙基醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚脲、聚氨酯、聚酯树脂、环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂及间苯二酚甲醛树脂中的至少一种树脂。
另外，所述步骤(a)进一步包括非离子性物质或离子型表面活性剂作为稳定剂或乳化剂。
另外，所述步骤(a)进一步包括高分子物质作为稳定剂。
另外，所述步骤(a)进一步包括选自水、酮、醇或脂肪烃中的至少一种作为分散相。
另外，所述步骤(c)的所述沉淀剂包括选自醋酸钾、柠檬酸钠、氯化钠、氯化铵、碘化钠、碘化钾、硫酸铜及硫氰酸钠中的至少一种沉淀剂。
另外，所述步骤(c)的所述凝结剂包括选自硫酸铝、氢氧化锌、氢氧化铁及氯化铁中的至少一种凝结剂。
另外，所述步骤(d)进一步包括壳的固化促进剂(accelearator)或者固化催化剂(curing catalysts)。
另外，所述步骤(d)中，当在所述第一胶体溶液的表面处沉淀和固化所述第二胶体溶液时，通过施加紫外线、微波、红外线或感应加热来固化所述壳。
另外，本发明提供所述灭火用微包囊分散在高分子基质中的灭火装置。
另外，所述高分子基质为选自酚醛树脂、聚酯树脂、环氧树脂、尿素树脂、间苯二酚甲醛树脂、聚氨酯、聚脲、聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种树脂。
另外，所述灭火用微包囊的含量为所述灭火装置的0.1～90重量％。
另外，所述灭火装置进一步包括解封剂、解封催化剂、解封温度控制剂、扩散促进剂、透气性增强剂及导热性提高组分。
另外，所述灭火装置为柔性(flexible)或固体(solid)形态。
另外，所述灭火装置具备在一表面形成有气体渗透膜(gas-permeable membrane)的外壳。
另外，所述外壳由选自玻璃纤维、碳纤维、不锈钢、铝增强酚醛树脂及环氧树脂中的任意一种形成。
另外，所述气体渗透膜的孔径为10～400μm。
发明效果
本发明的灭火用微包囊具有核-壳结构，壳内部包含经封装的灭火剂，由于由高分子形成的壳坚固，对水或其它溶剂具有高抵抗性，并由于在室温及沸点以上的温度下表现出长期存储性和安全性，提高了操作可靠性，在灭火剂的解封过程中，由于灭火剂能够在窄的温度范围和短时间内迅速进行破坏壳并释放的解封，在发生火灾而使周围温度提升至规定温度以上时，通过释放灭火剂，将火灾抑制在初期或预防火灾蔓延。
另外，本发明的灭火用微包囊由于能够在高温下保持壳并且在沸点以上负载灭火剂，能够保持温度骤升、骤降的ESS、锂离子电池模块等的性能，而不会出现误操作。
另外，本发明的灭火用微包囊由于对水或其它溶剂显示高抵抗性，将其分散在高分子基质而制备各种灭火装置时，也能减少壳内部作为核的灭火剂的暴露，因而能够制备稳定且可靠性高的灭火装置。
附图说明
图1是对于本发明一实施例的(a)灭火用微包囊及(b)在解封温度以上遭到破坏的灭火用微包囊进行拍摄的SEM图。
图2是本发明一实施例的灭火用微包囊的热重分析(Thermo-gravimetricAnalyzer)结果图。
具体实施方式
以下，在通过本发明的优选实施例进行详细说明之前声明如下，本说明书和权利要求中使用的术语和词语不应被解释为限于常规或词典的含义，应该被解释为符合本发明的技术思想的含义和概念。
在整个说明书中，当声称某一部分“包括”某一构成要素时，除非有相反的记载，否则表示可以进一步包括另一构成要素，而不是排除另一构成要素。
以下，对本发明的灭火用微包囊，其制备方法及包括其的灭火装置进行更加详细的说明。
本发明提供的灭火用微包囊为核(core)-壳(shell)结构，所述核为灭火剂，所述壳为无孔高分子聚合物，并且包括沉淀剂及/或者凝结剂。
图1的(a)为本发明一实施例的灭火用微包囊的SEM照片，微包囊呈球形，灭火用微包囊的尺寸可以是150～300μm，但不限于此。
本发明的灭火剂可以使用化学式为CxHyOzHalk(其中，x、y、z、k为0、1、2...，Hal为Br、I、F)的物质，作为一例，可以使用3M公司的Novec 1230。
本发明的壳可以由选自交联聚醋酸乙烯酯、乙基醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚脲、聚氨酯、聚酯树脂、环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂及间苯二酚甲醛树脂中的至少一种树脂形成。
或者，可以使用交联聚醋酸乙烯酯、乙基醋酸乙烯酯及聚乙烯醇中的至少两种共聚物、聚脲、聚氨酯、聚酯树脂、环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂及间苯二酚甲醛树脂中的至少两种共聚物形成壳。
本发明的沉淀剂可以包括选自醋酸钾、柠檬酸钠、氯化钠、氯化铵、碘化钠、碘化钾、硫酸铜及硫氰酸钠中的至少一种沉淀剂。
另外，凝结剂可以包括选自硫酸铝、氢氧化锌、氢氧化铁及氯化铁中的至少一种凝结剂。
本发明的灭火用微包囊中，作为核的灭火剂脱离壳的解封(Decapsulation)工序在窄的温度范围和短时间内发生，且作为灭火剂脱离壳的比率，解封(Decapsulation，去除包囊)率可以超过150％/min。
图1的(b)是对由于周围的温度上升而包含在壳内部作为核的灭火剂从液体变换为气体，由此体积增加，在破坏壳的同时向外部流出后的壳进行拍摄的SEM照片。
如图1的(b)所示，当核破壳后出壳或壳破裂并释放核时称为解封(或者解除封装，Decapsulation)工序，优选地，这种解封工序中灭火用微包囊的重量从95％降低至15％(灭火剂向外部释放)的温度范围为40℃以内。
图2是本发明一实施例的灭火用微包囊的热重分析(Thermo-gravimetricAnalyzer)结果图，参照图2，灭火用微包囊的重量变为95％时的温度为130℃，灭火用微包囊的重量变成15％时的温度为170℃。若发生灭火剂的解封工序的温度范围相差40℃以上，则内部灭火剂会分阶段释放，从而不能满足用于灭火的适当灭火剂浓度，且在窄的温度范围内，必须一瞬间释放灭火剂才能迅速灭火。因此，可将灭火用微包囊形成为在40℃以内的温度范围内使灭火用微包囊的重量从95％变成15％。
另外，将未解封的灭火用微包囊设为分母，解封的灭火用微包囊设为分子的解封率能够超过150％/min。
本发明的灭火用微包囊的壳厚度可以在200nm～5μm的范围，当小于200nm时，壳的稳定性会降低，致使内部的灭火剂向外部泄漏或由于壳之间的重量而导致形态破损，当壳的厚度大于5μm时，很难发生内部的灭火剂向外部释放的解封工序。
另外，为了灭火剂在室温及沸点以上温度下的长期存储性和安全性，能够形成壳，使得灭火用微包囊在30℃下放置30天时，重量损失为初始重量的0.5％以下，并且，在60℃下放置30天时，重量损失为初始重量的1％以下。
本发明中，当形成于灭火用微包囊的壳暴露于在外部环境中能够接触的水、醇、酮、醚及它们的混合物时，保持物理-机械性能，并且将壳形成为干燥后的重量损失达到初始重量的0.5％以下。
另外，本发明提供灭火用微包囊的制备方法，其包括如下步骤：(a)制备第一胶体溶液，其中，该第一胶体溶液的分散相是作为核的灭火剂，分散溶剂为极性或非极性；(b)制备第二胶体溶液，其中，该第二胶体溶液的分散相是壳的预聚物或低聚物，分散溶剂为极性或非极性；(c)将步骤(a)和步骤(b)中制备的所述第一胶体溶液和所述第二胶体溶液与沉淀剂和/或凝结剂混合；(d)通过在所述步骤(c)中混合的第一胶体溶液的表面处沉淀和固化所述第二胶体溶液以形成核-壳，从而形成灭火用微包囊；以及(e)洗涤和过滤所述步骤(d)中形成的所述灭火用微包囊。
本发明的步骤(a)中所使用的灭火剂可以使用化学式为CxHyOzHalk(其中，x、y、z、k为0、1、2...，Hal为Br、I、F)的物质，作为一例，可以使用3M公司的Novec 1230。
另外，步骤(b)中使用的壳可以由选自交联聚醋酸乙烯酯、乙基醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚脲、聚氨酯、聚酯树脂、环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂及间苯二酚甲醛树脂中的至少一种树脂形成。
或者，可以使用交联聚醋酸乙烯酯、乙基醋酸乙烯酯及聚乙烯醇中的至少两种共聚物、聚脲、聚氨酯、聚酯树脂、环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂及间苯二酚甲醛树脂中的至少两种共聚物形成壳。
另外，该步骤还可以进一步包括低聚物的聚合物或市售乳液。
另外，步骤(a)可以进一步包括非离子性物质或离子型表面活性剂作为稳定剂或乳化剂，另外，可以进一步包括高分子物质作为稳定剂。
另外，制备过程中稳定剂可以形成为壳的一部分。
步骤(a)可以进一步包括选自水、酮、醇或脂肪烃中的至少一种作为分散相。
另外，步骤(a)中，可根据使用哪个用于制备第一胶体的分散器(disperser)、螺旋桨(propeller)或涡轮混合器(turbine mixer)来选择性地形成灭火用微包囊的尺寸。
本发明的步骤(c)的沉淀剂可以包括选自醋酸钾、柠檬酸钠、氯化钠、氯化铵、碘化钠、碘化钾、硫酸铜及硫氰酸钠中的至少一种沉淀剂。
另外，步骤(c)的凝结剂可以包括选自硫酸铝、氢氧化锌、氢氧化铁和氯化铁中的至少一种凝结剂。
本发明的步骤(d)可以进一步包括壳的固化促进剂(accelearator)或者固化催化剂(curing catalysts)。
另外，步骤(d)中，当在第一胶体溶液的表面处沉淀和固化所述第二胶体溶液时，通过施加紫外线、微波、红外线或感应加热，从而在第二胶体溶液在第一胶体溶液的界面处发生沉淀和固化时，能够有助于固化成壳。
本发明提供将灭火用微包囊分散在高分子基质中的灭火装置。
分散在本发明的灭火装置的灭火用微包囊为上述灭火用微包囊，因此省略对其说明。
本发明的高分子基质可以使用选自酚醛树脂、聚酯树脂、环氧树脂、尿素树脂、间苯二酚甲醛树脂、聚氨酯、聚脲、聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种树脂。
另外，灭火用微包囊的含量可以是灭火装置的0.1～90重量％。当灭火用微包囊的含量小于灭火装置的0.1重量％以下时，火灾时，由于灭火剂的释放量少而很难灭火，当含量为90重量％以上时，很难形成灭火装置。
另外，灭火装置可进一步包括解封剂、解封催化剂、解封温度控制剂、扩散促进剂、透气性增强剂及导热性提高组分。
另外，灭火装置可以以柔性(flexible)或固体(solid)形态形成，固体时可以表现出刚性(rigid)。
另外，灭火装置可以具备在一表面包括气体渗透膜(gas-permeable membrane)的外壳。这种外壳可以由选自玻璃纤维、碳纤维、不锈钢、铝增强酚醛树脂及环氧树脂中的任意一种形成，气体渗透膜可以使用孔径为10～400μm的气体渗透膜。
如此制备的灭火装置直至周围温度为约140℃为止，不释放灭火剂并保持壳，并且在其以上温度下进行解封工序，从而还能够设置在ESS、锂离子电池模块、晶圆厂等预计温度急剧上升的高温装置上。
另外，通过调整灭火用微包囊的壳厚度及/或者粘合剂(粘合剂物质)，能够调节特定操作温度。
另外，本发明的灭火装置能够通过组合及应用各种粘合剂(粘合剂物质)，制备成膜、片、板、丝、涂料及面等各种形态。
另外，制备灭火装置的过程中，利用低粘度粘合剂及真空来去除粘合剂内的空气，从而避免由粘合剂内的空气引起的空隙降低热导率，并且能够向灭火装置内的灭火用微包囊相同地传热。
另外，当灭火用微包囊的含量小于60重量％时，能够通利用软化的悬浮液来制备灭火装置。悬浮液可由灭火用微包囊和根据需要的添加剂及预先固化20～30％左右的高分子基质制备。
此时，悬浮液的预先软化根据在60℃下混合物的抵抗性，通过微波或感应加热来实现，并暴露60分钟以获得流体状态。
另一方面，当灭火装置的灭火用微包囊的含量为60重量％以上时，可通过挤压制备糊剂。糊剂可由灭火用微包囊和根据需要的添加剂及40～60％左右预先固化的高分子基质制备。
此时，糊剂的预先软化根据在60℃下混合物的抵抗性，通过微波或感应加热来实现，并暴露60分钟以获得流体状态。
以下，参照实施例及实验例更加详细地说明本发明。
所提供的实施例及实验例仅为本发明的具体示例，并不用于限制本发明的范围。
<实施例1>
灭火用微包囊的制备
作为核的灭火剂为1,1,2,2-四氟二溴乙烷，壳使用环氧树脂。用于灭火装置的高分子基质使用酚醛树脂。
将50g的1,1,2,2-四氟二溴乙烷放入150g的水中，使用聚乙二醇(平均分子量为6000)作为稳定剂。以150rpm搅拌15分钟而制备第一胶体溶液。在持续搅拌第一胶体溶液的同时，在25℃的温度下恒温处理50分钟。使用环氧树脂水溶液作为壳的初始组分，根据TDS，树脂的固化温度为50℃。将水性树脂溶液添加至以每100重量份的1,1,2,2-四氟二溴乙烷对应10重量份的无水环氧树脂的比例恒温处理的1,1,2,2-四氟二溴乙烷的胶体溶液，从而制备第二胶体溶液。添加环氧树脂溶液后，立即将沉淀剂(无水环氧树脂中3重量％的氯化铵)引入至溶液中。温度曲线如下：投入氯化铵，以1K/min的速率加热至40℃，在40℃下保持35分钟，在35℃下以10K/min的速率冷却，继续控温24小时。24小时后，以50℃加热混合物并保持1.5小时。形成灭火用微包囊的悬浮液后，立即将生成的混合物通过吸滤器排水、洗涤及干燥。通过所述方法，制备灭火用微包囊，其中，壳厚度为2.5μm，具有2％的空隙率、170℃的解封温度及95％的收率，并且包含1,1,2,2-四氟二溴乙烷作为灭火剂。
灭火装置的制备
利用混合器，完全混合100g的酚醛树脂。之后，将由10g的乌洛托品(urotropin)和50g的环氧树脂制备的壳及包含1,1,2,2-四氟二溴乙烷作为灭火剂的灭火用微包囊放入混合器中，在恒定搅拌下进行混合。对捏合(kneader)箱施加真空直至压力达到0.01MPa，真空状态下完成混合后，保持20分钟。
将生成的团块从捏合器皿中取出并分散在铸模后，以120℃加热后，从模具中去除，从而制备包含灭火用微包囊的灭火装置。为了进一步固化，在70℃的温度下进一步进行热处理36小时，从而最终制备该灭火装置。
<实施例2>
作为核的灭火剂为全氟-2-甲基-3-戊酮，壳使用交联聚乙烯醇。用于灭火装置的高分子基质使用聚丙烯。
将50g的全氟-2-甲基-3-戊酮放入150g的水中，并使用聚乙烯醇硫酸盐作为稳定剂。在以110rpm搅拌20分钟的同时，制备第一胶体溶液。在持续搅拌第一胶体溶液的同时，在25℃的温度下恒温处理50分钟。每100重量份的聚乙烯醇中加入10重量份的环氧氯丙烷作为交联聚乙烯醇的交联剂，将两者添加至经1,1,2,2-四氟二溴甲烷恒温处理的1,1,2,2-四氟二溴乙烷的胶体溶液，从而制备第二胶体溶液。添加环氧氯丙烷后，立即将沉淀剂(无水聚乙烯醇中1％的硫氰酸钠)引入至溶液中。温度曲线如下：投入硫氰酸钠，以1K/min的速率加热至45℃，在40℃下保持5小时，在30℃下以10K/min的速率冷却，继续控温5小时。形成灭火用微包囊的悬浮液后，立即将生成的混合物通过吸滤器排水、洗涤及干燥。通过所述方法制备灭火用微包囊，其中，壳厚度为1μm，具有1.2％的空隙率、140℃的解封温度及95％的收率，并且包含全氟-2-甲基-3-戊酮作为灭火剂。
灭火装置的制备
利用混合器，完全混合100g的聚丙烯。之后，将由50g的聚乙烯醇制备的壳和包含全氟-2-甲基-戊酮作为灭火剂的灭火用微包囊放入混合器中，在恒定搅拌下进行混合。利用接收器螺杆挤出机，对生成的组合物进行挤出，挤出机的操作温度设定为150℃。
通过上述作业，制备包含灭火用微包囊的灭火装置，并切割成符合使用用的尺寸后使用。
<实施例3>
作为核的灭火剂为1,1,2,2-四氟二溴甲烷，壳使用聚脲。用于灭火装置的高分子基质使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
将50g的1,1,2,2-四氟二溴甲烷放入150g的水中，使用聚(乙烯-alt-马来酸酐)作为稳定剂。在以3000rpm搅拌40分钟同时，制备第一胶体溶液。在持续搅拌第一胶体溶液的同时，在25℃的温度下恒温处理90分钟。使用异氰酸酯和多胺水溶液作为壳的初始组分，将这些水溶液添加至以每100重量份的1,1,2,2-四氟二溴乙烷对应15重量份的无水环氧树脂的比例恒温处理的1,1,2,2-四氟二溴乙烷的胶体溶液中，从而制备第二胶体溶液。添加异氰酸酯和多胺水溶液后，立即将沉淀剂(无水聚脲树脂中8％重量的碘化钾)引入溶液。温度曲线如下：投入碘化钾，以1K/min的速率加热至40℃，在40℃下保持60分钟，以1K/min的速率加热至50℃，在50℃下保持60分钟，以1K/min的速率加热至60℃，在60℃下继续保持24小时。形成灭火用微包囊的悬浮液后，立即将生成的混合物通过吸滤器排水、洗涤及干燥。通过所述方法制备灭火用微包囊，其中，壳厚度为5μm，具有2％的空隙率、110℃的解封温度及95％的收率，并且包含1,1,2,2-四氟二溴乙烷作为灭火剂。
灭火装置的制备
利用混合器，完全混合300g的丙烯酸乳液聚合物(30％)。之后，将由50g的聚脲树脂制备的壳和包含1,1,2,2-四氟二溴乙烷作为灭火剂的灭火用微包囊放入混合器中，在恒定的搅拌下进行混合。将生成的组合物完全混合至形成均质团块。对捏合(kneader)箱施加真空直至压力达到0.01MPa，真空状态下完成混合后，保持30分钟。
将生成的团块从捏合器皿中取出并分散在铸模后，以60℃加热后，从模具中去除，从而制备具有弹性且包含灭火用微包囊的灭火装置。为了进一步固化，在70℃的温度下进一步进行热处理36小时，从而最终制备该灭火装置。

Claims (28)

1.一种灭火用微包囊，其特征在于，
具有核-壳结构，
所述核为灭火剂，所述壳为无孔高分子聚合物，并且包括沉淀剂及/或者凝结剂。
2.根据权利要求1所述的灭火用微包囊，其特征在于，
所述灭火剂的化学式为CxHyOzHalk，
其中，x、y、z、k为0、1、2...，Hal为Br、I、F。
3.根据权利要求1所述的灭火用微包囊，其特征在于，
所述壳由选自交联聚醋酸乙烯酯、乙基醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚脲、聚氨酯、聚酯树脂、环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂及间苯二酚甲醛树脂中的至少一种树脂形成。
4.根据权利要求1所述的灭火用微包囊，其特征在于，
所述沉淀剂包括选自醋酸钾、柠檬酸钠、氯化钠、氯化铵、碘化钠、碘化钾、硫酸铜及硫氰酸钠中的至少一种沉淀剂。
5.根据权利要求1所述的灭火用微包囊，其特征在于，
所述凝结剂包括选自硫酸铝、氢氧化锌、氢氧化铁及氯化铁中的至少一种凝结剂。
6.根据权利要求1所述的灭火用微包囊，其特征在于，
所述灭火剂脱离所述壳的解封工序在窄的温度范围和短时间内发生，且解封率超过150％/min。
7.根据权利要求1所述的灭火用微包囊，其特征在于，
所述壳的厚度在200nm～5μm的范围。
8.根据权利要求1所述的灭火用微包囊，其特征在于，
将所述灭火用微包囊在30℃下放置30天时，重量损失为初始重量的0.5％以下。
9.根据权利要求1所述的灭火用微包囊，其特征在于，
将所述灭火用微包囊在60℃下放置30天时，重量损失为初始重量的1％以下。
10.根据权利要求1所述的灭火用微包囊，其特征在于，
所述壳暴露在水、醇、酮、醚及它们的混合物时保持物理-机械性能，且干燥后的重量损失为初始重量的0.5％以下。
11.一种灭火用微包囊的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)制备第一胶体溶液，其中，该第一胶体溶液的分散相是作为核的灭火剂，分散溶剂为极性或非极性；
(b)制备第二胶体溶液，其中，该第二胶体溶液的分散相是壳的预聚物或低聚物，分散溶剂为极性或非极性；
(c)将步骤(a)和步骤(b)中制备的所述第一胶体溶液和所述第二胶体溶液与沉淀剂和/或凝结剂混合；
(d)通过在所述步骤(c)中混合的第一胶体溶液的表面处沉淀和固化所述第二胶体溶液以形成核-壳，从而形成灭火用微包囊；以及
(e)洗涤和过滤所述步骤(d)中形成的所述灭火用微包囊。
12.根据权利要求11所述的灭火用微包囊的制备方法，其特征在于，
所述步骤(a)的所述灭火剂的化学式为CxHyOzHalk，
其中，x、y、z、k为0、1、2...，Hal为Br、I、F。
13.根据权利要求11所述的灭火用微包囊的制备方法，其特征在于，
所述步骤(b)的所述壳为选自交联聚醋酸乙烯酯、乙基醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚脲、聚氨酯、聚酯树脂、环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂及间苯二酚甲醛树脂中的至少一种树脂。
14.根据权利要求11所述的灭火用微包囊的制备方法，其特征在于，
所述步骤(a)进一步包括非离子性物质或离子型表面活性剂作为稳定剂或乳化剂。
15.根据权利要求11所述的灭火用微包囊的制备方法，其特征在于，
所述步骤(a)进一步包括高分子物质作为稳定剂。
16.根据权利要求11所述的灭火用微包囊的制备方法，其特征在于，
所述步骤(a)进一步包括选自水、酮、醇或脂肪烃中的至少一种作为分散相。
17.根据权利要求11所述的灭火用微包囊的制备方法，其特征在于，
所述步骤(c)的所述沉淀剂包括选自醋酸钾、柠檬酸钠、氯化钠、氯化铵、碘化钠、碘化钾、硫酸铜及硫氰酸钠中的至少一种沉淀剂。
18.根据权利要求11所述的灭火用微包囊的制备方法，其特征在于，
所述步骤(c)的所述凝结剂包括选自硫酸铝、氢氧化锌、氢氧化铁及氯化铁中的至少一种凝结剂。
19.根据权利要求11所述的灭火用微包囊的制备方法，其特征在于，
所述步骤(d)进一步包括壳的固化促进剂或者固化催化剂。
20.根据权利要求11所述的灭火用微包囊的制备方法，其特征在于，
所述步骤(d)中，当在所述第一胶体溶液的表面处沉淀和固化所述第二胶体溶液时，通过施加紫外线、微波、红外线或感应加热来固化所述壳。
21.一种灭火装置，其特征在于，
所述权利要求1～10中任一项所述的灭火用微包囊分散在高分子基质中。
22.根据权利要求21所述的灭火装置，其特征在于，
所述高分子基质为选自酚醛树脂、聚酯树脂、环氧树脂、尿素树脂、间苯二酚甲醛树脂、聚氨酯、聚脲、聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种树脂。
23.根据权利要求21所述的灭火装置，其特征在于，
所述灭火用微包囊的含量为所述灭火装置的0.1～90重量％。
24.根据权利要求21所述的灭火装置，其特征在于，
所述灭火装置进一步包括解封剂、解封催化剂、解封温度控制剂、扩散促进剂、透气性增强剂及导热性提高组分。
25.根据权利要求21所述的灭火装置，其特征在于，
所述灭火装置为柔性或固体形态。
26.根据权利要求21所述的灭火装置，其特征在于，
所述灭火装置具备在一表面形成有气体渗透膜的外壳。
27.根据权利要求26所述的灭火装置，其特征在于，
所述外壳由选自玻璃纤维、碳纤维、不锈钢、铝增强酚醛树脂及环氧树脂中的任意一种形成。
28.根据权利要求26所述的灭火装置，其特征在于，
所述气体渗透膜的孔径为10～400μm。
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