CN113856129A - 一种具有降温功能的复合灭火剂制备方法 - Google Patents

一种具有降温功能的复合灭火剂制备方法 Download PDF

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Abstract

一种具有降温功能的复合灭火剂制备方法。其包括将吸热材料进行细化和疏水化处理；将上述处理后的吸热材料和灭火剂按比例混合，得到具有降温功能的复合灭火剂等步骤。本发明通过在现有灭火剂的基础上添加吸热材料，从而增强灭火剂的降温性能，其中吸热材料可以通过相变(固液)吸热和分解吸热来吸收电池放出的热量。与传统灭火剂相比，显著增强了灭火剂的降温性能，使之可以用来扑灭电池火，并有效防止电池二次复燃，同时，在增强灭火剂降温效果的同时还能提升灭火效能。

Description

一种具有降温功能的复合灭火剂制备方法
技术领域
本发明属于灭火剂制备技术领域，特别是涉及一种具有降温功能的复合灭火剂制备方法。
背景技术
电池作为新能源的载体已获得广泛的应用，但是由于其自身容易发生热失控而引发火灾爆炸事故，因此其热安全问题一直是社会普遍关注的焦点。电池火难于扑救，主要原因在于电池内部温度较高，会使热失控持续发生，从而导致电池二次复燃。因此，对于电池火，除了需要扑灭明火以外还要对电池进行快速降温。在现有常用灭火剂中，水的降温效果最好，但是其导电性较强，容易发生二次灾害；化学气体灭火剂灭火性能好，不导电且清洁性能优异，但是降温效果较弱，例如：全氟己酮灭火剂的汽化潜热只有88kJ/kg，远小于水的汽化潜热2257kJ/kg；粉体灭火剂灭火效能最强且不导电，但是几乎没有降温效果。因此，为解决电池火的复燃问题，需要提升现有化学气体灭火剂和粉体灭火剂的降温效果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有降温功能的复合灭火剂制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供的具有降温功能的复合灭火剂制备方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)将吸热材料进行细化和疏水化处理；
2)将上述处理后的吸热材料和灭火剂按比例混合，得到具有降温功能的复合灭火剂。
在步骤1)中，所述吸热材料为结晶水合盐类物质，选自Ba(OH)2·8H2O、MgCl2·6H2O、NH4Al(SO4)3·12H2O和Na2P2O7·10H2O中的至少一种。
在步骤1)中，所述吸热材料的细化处理方法为：将吸热材料采用球磨法、超音速气流粉碎法和喷雾干燥法中的至少一种进行细化，获得粒径小于等于20μm的吸热材料粉末。
在步骤1)中，所述吸热材料的疏水化处理方法为：将细化后的吸热材料粉末置于无水正己烷中搅拌分散，之后加入质量分数为1～3％的乳化硅油并混合均匀，在45℃温度下继续搅拌5～6小时，然后在反应釜中于50～60℃温度下疏水化处理7～10小时，之后减压蒸馏回收大部分正己烷，最后进行干燥后而得到疏水化的吸热材料。
在步骤2)中，所述灭火剂为粉体灭火剂和化学气体灭火剂中的至少一种。
所述粉体灭火剂选自磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的至少一种。
所述化学气体灭火剂选自2-溴三氟丙烯、七氟丙烷、六氟丙烷、一溴三氟甲烷和一溴一氯二氟甲烷、顺式-1,1,1,4,4,4,-六氟-2-丁烯、反式-1,1,1,4,4,4,-六氟-2-丁烯、3,4,5,5,5-五氟-3-(三氟甲基)戊-1-烯、1,1,1,2,3,4,5,5,5-九氟-4-(三氟甲基)戊-2-烯、1-甲氧基-九氟丁烷、1-甲氧基-七氟丙烷、全氟-2-甲基-3-戊酮、全氟-3-甲基-2-丁酮和1,2,2,3,3,4,4-七氟环戊烷中的至少一种。
在步骤2)中，所述吸热材料与灭火剂的混合比例为1～50:50～99。
所述粉体灭火剂在与处理后的吸热材料进行混合前还经过细化和疏水化处理，处理方法为：将灭火剂采用球磨法、超音速气流粉碎法和喷雾干燥法中的至少一种进行细化，获得粒径小于等于20μm的灭火剂粉末；将细化后的灭火剂粉末置于无水正己烷中搅拌分散，之后加入质量分数为1～3％的乳化硅油并混合均匀，在55℃温度下继续搅拌1～3小时，之后减压蒸馏回收大部分正己烷，然后在常压及80～100℃的温度下疏水化处理3～5小时，得到疏水化的粉体灭火剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过添加吸热材料，显著增强了灭火剂的降温性能，使之可以用来扑灭电池火，并有效防止电池二次复燃；
(2)本发明采用的吸热材料主要是无机结晶水合盐，该类材料本身不燃并具有灭火效果，因此，在增强灭火剂降温效果的同时还能提升灭火效能。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
本发明提供的具有降温功能的复合灭火剂制备方法是通过在现有灭火剂的基础上添加吸热材料，从而增强灭火剂的降温性能；其中，吸热材料可以通过相变(固液)吸热和分解吸热来吸收电池放出的热量；为了防止添加吸热材料后影响灭火剂的流动性和分散性，需要先对吸热材料进行疏水化处理；同时，传统疏水化方法温度较高，容易导致吸热材料发生相变，因此，采用高压低温疏水化方法，以保障吸水材料颗粒的完整性。另外，为了防止添加吸热材料后降低复合灭火剂的灭火性能，本发明所采用的吸热材料均具有优异的灭火效能，因此，可以保障提高降温性能的同时增加灭火效能。
下面结合具体实施例详细说明本发明。
实施例1
首先，将200g Ba(OH)2·8H2O采用超音速气流粉碎法进行细化，获得粒径为～16μm的粉末，将细化后的粉末置于2000mL无水正己烷中搅拌分散，然后加入2g乳化硅油并混合均匀，在45℃温度下继续搅拌5小时，之后在反应釜中于60℃温度下进行疏水化处理10小时，在45℃下减压蒸馏回收大部分正己烷后，继续干燥得到疏水化的吸热材料；
将500g磷酸二氢铵采用超音速气流粉碎法进行细化，获得粒径为～18μm的粉末，然后将细化后的粉末置于5000mL无水正己烷中搅拌分散，之后加入15g乳化硅油并混合均匀，在55℃温度下继续搅拌1小时，之后减压蒸馏回收大部分正己烷，然后在常压及100℃温度下疏水化处理3小时，得到疏水化的灭火剂；
然后，将上述疏水化的吸热材料和疏水化的灭火剂按30:70的质量比进行混合，得到具有降温功能的复合粉体灭火剂。
性能验证：将上述制备的复合粉体灭火剂装入灭火器中并充压之2MPa，对加热至起火的50Ah动力锂离子电池进行扑救，试验结果表明，5s内扑灭明火，并且电池没有复燃。
实施例2
首先，将200g MgCl2·6H2O采用球磨法进行细化，获得粒径为～10mm的粉末，将细化后的粉末置于2000mL无水正己烷中搅拌分散，然后加入2g乳化硅油并混合均匀，在45℃温度下继续搅拌6小时，之后在反应釜中于50℃温度下进行疏水化处理10小时，于45℃下减压蒸馏回收大部分正己烷后，继续干燥得到疏水化的吸热材料；
将200g磷酸二氢钾采用球磨法进行细化，获得粒径为～10μm的粉末，之后将细化后的粉末置于2000mL无水正己烷中搅拌分散，然后加入5g乳化硅油并混合均匀，在55℃温度下继续搅拌1小时，之后减压蒸馏回收大部分正己烷，然后在常压及100℃温度下疏水化处理3小时，得到疏水化的灭火剂；
然后，将上述疏水化的吸热材料和疏水化的灭火剂按50:50的质量比进行混合，得到具有降温功能的复合粉体灭火剂。
性能验证：将上述制备的复合粉体灭火剂装入灭火器中并充压之2MPa，对加热至起火的50Ah动力锂离子电池进行扑救，试验结果表明，5s内扑灭明火，并且电池没有复燃。
实施例3
首先，将200g NH4Al(SO4)3·12H2O采用球磨法进行细化，获得粒径为～11mm的粉末，将细化后的粉末置于2000mL无水正己烷中搅拌分散，然后加入2g乳化硅油并混合均匀，在45℃温度下继续搅拌5小时，之后在反应釜中于60℃温度下进行疏水化处理10小时，于45℃下减压蒸馏回收大部分正己烷后，继续干燥得到疏水化的吸热材料；
将200g磷酸一氢铵采用球磨法进行细化，获得粒径为～15μm的粉末，之后将细化后的粉末置于2000mL无水正己烷中搅拌分散，然后加入2g乳化硅油并混合均匀，在55℃温度下继续搅拌1小时，之后减压蒸馏回收大部分正己烷，然后在常压及100℃温度下疏水化处理3小时，得到疏水化的灭火剂；
然后，将上述疏水化的吸热材料和疏水化的灭火剂按50:50的质量比进行混合，得到具有降温功能的复合粉体灭火剂。
性能验证：将上述制备的复合粉体灭火剂装入灭火器中并充压之2MPa，对加热至起火的50Ah动力锂离子电池进行扑救，试验结果表明，5s内扑灭明火，并且电池没有复燃。
实施例4
首先，将200g Na2P2O7·10H2O采用喷雾干燥法进行细化，获得粒径为～16mm的粉末，之后将细化后的粉末置于2000mL无水正己烷中搅拌分散，然后加入2g乳化硅油并混合均匀，在45℃温度下继续搅拌5小时，之后在反应釜中于60℃温度下进行疏水化处理10小时，于45℃下减压蒸馏回收大部分正己烷后，继续干燥得到疏水化的吸热材料；
将200g碳酸氢钠采用喷雾干燥法进行细化，获得粒径为～18μm的粉末，之后将细化后的粉末置于2000mL无水正己烷中搅拌分散，然后加入2g乳化硅油并混合均匀，在55℃温度下继续搅拌1小时，之后减压蒸馏回收大部分正己烷，然后在常压及100℃温度下疏水化处理3小时，得到疏水化的灭火剂；
然后，将上述疏水化的吸热材料和疏水化的灭火剂按50:50的质量比进行混合，得到具有降温功能的复合粉体灭火剂。
性能验证：将上述制备的复合粉体灭火剂装入灭火器中并充压之2MPa，对加热至起火的50Ah动力锂离子电池进行扑救，试验结果表明，5s内扑灭明火，并且电池没有复燃。
实施例5
首先，将200g Na2P2O7·10H2O采用球磨法进行细化，获得粒径为～16mm的粉末，之后将细化后的粉末置于2000mL无水正己烷中搅拌分散，然后加入2g乳化硅油并混合均匀，在45℃温度下继续搅拌5小时，之后在反应釜中于55℃温度下进行疏水化处理10小时，45℃下减压蒸馏回收大部分正己烷后，继续干燥得到疏水化的吸热材料；
然后，将上述疏水化的吸热材料和全氟-2-甲基-3-戊酮化学气体灭火剂按50:50的质量比进行混合，得到具有降温功能的复合粉体灭火剂。
性能验证：将上述制备的复合粉体灭火剂装入灭火器中并充压之2MPa，对加热至起火的50Ah动力锂离子电池进行扑救，试验结果表明，5s内扑灭明火，并且电池没有复燃。
实施例6
首先，将200g Na2P2O7·10H2O采用球磨法进行细化，获得粒径为～16mm的粉末，之后将细化后的粉末置于2000mL无水正己烷中搅拌分散，然后加入2g乳化硅油并混合均匀，在45℃温度下继续搅拌5小时，然后在反应釜中于60℃温度下进行疏水化处理10小时，于45℃下减压蒸馏回收大部分正己烷后，继续干燥得到疏水化的吸热材料；
然后，将上述疏水化的吸热材料和七氟丙烷化学气体灭火剂按50:50的质量比进行混合，得到具有降温功能的复合粉体灭火剂。
性能验证：将上述制备的复合粉体灭火剂装入灭火器中并充压之2MPa，对加热至起火的50Ah动力锂离子电池进行扑救，试验结果表明，5s内扑灭明火，并且电池没有复燃。
实施例7
首先，将200g Na2P2O7·10H2O采用球磨法进行细化，获得粒径为～16mm的粉末，之后将细化后的粉末置于2000mL无水正己烷中搅拌分散，然后加入2g乳化硅油并混合均匀，在45℃温度下继续搅拌5小时，之后在反应釜中于60℃温度下进行疏水化处理10小时，于45℃下减压蒸馏回收大部分正己烷后，继续干燥得到疏水化的吸热材料；
然后，将上述疏水化的吸热材料和六氟丙烷化学气体灭火剂按50:50的质量比进行混合，得到具有降温功能的复合粉体灭火剂。
性能验证：将上述制备的复合粉体灭火剂装入灭火器中并充压之2MPa，对加热至起火的50Ah动力锂离子电池进行扑救，试验结果表明，5s内扑灭明火，并且电池没有复燃。

Claims (9)

1.一种具有降温功能的复合灭火剂制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)将吸热材料进行细化和疏水化处理；
2)将上述处理后的吸热材料和灭火剂按比例混合，得到具有降温功能的复合灭火剂。
2.根据权利要求1所述的具有降温功能的复合灭火剂，其特征在于：在步骤1)中，所述吸热材料为结晶水合盐类物质，选自Ba(OH)2·8H2O、MgCl2·6H2O、NH4Al(SO4)3·12H2O和Na2P2O7·10H2O中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的具有降温功能的复合灭火剂，其特征在于：在步骤1)中，所述吸热材料的细化处理方法为：将吸热材料采用球磨法、超音速气流粉碎法和喷雾干燥法中的至少一种进行细化，获得粒径小于等于20μm的吸热材料粉末。
4.根据权利要求3所述的具有降温功能的复合灭火剂，其特征在于：在步骤1)中，所述吸热材料的疏水化处理方法为：将细化后的吸热材料粉末置于无水正己烷中搅拌分散，之后加入质量分数为1～3％的乳化硅油并混合均匀，在45℃温度下继续搅拌5～6小时，然后在反应釜中于50～60℃温度下疏水化处理7～10小时，之后减压蒸馏回收大部分正己烷，最后进行干燥后而得到疏水化的吸热材料。
5.根据权利要求1所述的具有降温功能的复合灭火剂，其特征在于：在步骤2)中，所述灭火剂为粉体灭火剂和化学气体灭火剂中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的具有降温功能的复合灭火剂，其特征在于：所述粉体灭火剂选自磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的具有降温功能的复合灭火剂，其特征在于：所述化学气体灭火剂选自2-溴三氟丙烯、七氟丙烷、六氟丙烷、一溴三氟甲烷和一溴一氯二氟甲烷、顺式-1,1,1,4,4,4,-六氟-2-丁烯、反式-1,1,1,4,4,4,-六氟-2-丁烯、3,4,5,5,5-五氟-3-(三氟甲基)戊-1-烯、1,1,1,2,3,4,5,5,5-九氟-4-(三氟甲基)戊-2-烯、1-甲氧基-九氟丁烷、1-甲氧基-七氟丙烷、全氟-2-甲基-3-戊酮、全氟-3-甲基-2-丁酮和1,2,2,3,3,4,4-七氟环戊烷中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的具有降温功能的复合灭火剂，其特征在于：在步骤2)中，所述吸热材料与灭火剂的混合比例为1～50:50～99。
9.根据权利要求6所述的具有降温功能的复合灭火剂，其特征在于：所述粉体灭火剂在与处理后的吸热材料进行混合前还经过细化和疏水化处理，处理方法为：将灭火剂采用球磨法、超音速气流粉碎法和喷雾干燥法中的至少一种进行细化，获得粒径小于等于20μm的灭火剂粉末；将细化后的灭火剂粉末置于无水正己烷中搅拌分散，之后加入质量分数为1～3％的乳化硅油并混合均匀，在55℃温度下继续搅拌1～3小时，之后减压蒸馏回收大部分正己烷，然后在常压及80～100℃的温度下疏水化处理3～5小时，得到疏水化的粉体灭火剂。
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