CN114053642B - 密封或半密封空间专用灭火剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密封或半密封空间专用灭火剂。本发明密封或半密封空间专用灭火剂由以下重量份组分组成：水30％～50％、无机复合凝胶溶液20％～40％、碳酸氢钠10％～20％、硅油2％～8％、阻燃剂5％～15％、稳定剂1％～3％，其中无机复合凝胶溶液选用六水三氯化铝、五氟丙烷、葡甘聚糖经过化学处理制备而成。与现有技术相比，本发明制备的密封或半密封空间专用灭火剂具有易于存储、使用方便的优点，灭火过程中，具有良好的渗透能力、保水能力和抑燃效果，能显著降低火温和有毒气体的排放。

Description

密封或半密封空间专用灭火剂

技术领域

本发明涉及消防技术领域，尤其涉及一种密封或半密封空间专用灭火剂。

背景技术

火灾事故对人类生命和财产安全造成巨大威胁。寻找能够有效抑制火焰传播并表现出高灭火性能的新化学品是一个重要消防安全问题。迄今为止，水是扑灭火灾最常见的物质。普通水由于其独特的物理性质，可以非常有效地抑制火焰，因为它具有特殊的冷却、绝缘和稀释能力。使用分散的水可以大大提高水的冷却效果，水雾的使用也降低了水的应用通量。分散的水之所以有如此显著的冷却效果，是由于水滴的传热系数增加，加热时间缩短，因为在这种情况下，水滴的总表面积大大增大了。但是，水作为灭火剂，对大多数物质和材料显示出一种化学惰性，即水不能从化学上影响火焰。相反，水在一些情况下也是燃烧的助燃剂，例如沸腾的石油产品接触水后能够自燃。常用的碳酸氢钠的超细干粉灭火剂，也有一些常见的问题，其中一种是吸湿结块，导致流动性降低和灭火效率降低，另一种是池火无法防止重燃。

在目前的灭火研究中，新的灭火技术已经被引入。其中，各种无机盐水溶液的喷雾技术占有特殊的地位。值得注意的是，无机盐水溶液结合了水的独特物理化学性质和溶解盐的抑制作用，能够提供有效的抑制火焰。在这种情况下，燃烧抑制剂是碱和碱土金属盐，以及铵盐。这些盐主要是易溶于水的物质，它们必须以浓缩溶液的形式使用，以有效地抑制火焰。现在发现过渡金属盐的水溶液具有高灭火效率，是由于过渡金属原子和电子之间的相互作用，容易形成配位化合物，使其与火焰的自由基结合并中断链式反应。但是使用这些金属盐作为燃烧抑制剂有一个明显的缺点，部分金属盐容易热分解形成有毒产物。

公开号为CN105854217A的发明专利公开了一种存储状态为液态的灭火剂，按体积比，它包括：液态灭火剂2～10份、液态七氟丙烷50～85份以及干冰15～45份。该发明综合了以上2种灭火剂的物理、化学灭火优点，兼顾了物理和化学灭火原理，同时，利用二氧化碳的特性，在灭火剂存储时才用高压存储，使二氧化碳性质会发生变化，形成干冰，其密度近于液体，粘度近于气体；此混合的灭火剂，具备了强大的物理、化学灭火能力。同时，因干冰具备强大的物理降温能力，可以防止因温度上升导致的二次复燃现象。液态灭火剂根据火灾类型进行改变，可以灭多种类型的火灾。但是该方法制备的灭火剂存在保存条件要求高、灭火覆盖面较差的缺点。

CN106310577A提供了一种含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂、其制法及应用。该高效液态组合物灭火剂包含气凝胶粉末，水，表面活性剂，灭火增强剂，稳定剂等组分。该发明通过将气凝胶粉应用到灭火剂中，在灭火时气凝胶粉末和灭火增强剂相互作用，很好的覆盖在基底表面，有效的阻隔热量传递，防止火焰的蔓延和热量的传播。该发明的水性灭火剂体系在灭火过程中不发生化学反应，无热量产生，无二次火灾的危险，同时所制备的液体灭火剂使用简单的空气喷雾技术即可，设备简单、易操作。且该发明中有机成分含量极少，所以在灭火过程中不仅可以有效的控制有机物释放和燃烧，而且无有害气体产生，无粉末释放。但是该发明的灭火剂喷发准确度不高，容易起泡，存在释放有毒气体的风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有液态灭火剂灭火效果差、保存和使用困难和难以抑制有毒气体释放的问题，提供了一种液态灭火剂的制备方法。使用本发明中的液态灭火剂的制备方法制备的液态灭火剂，可以提高渗透能力、保水能力和抑燃效果，能显著降低火温和有毒气体的排放。

为实现上述目的，本发明提供了一种密封或半密封空间专用灭火剂，由如下组成：水、无机复合凝胶溶液、碳酸氢钠、硅油、阻燃剂、稳定剂。

优选的，所述一种密封或半密封空间专用灭火剂，由如下重量百分比的成份组成：水30％～50％、无机复合凝胶溶液20％～40％、碳酸氢钠10％～20％、硅油2％～8％、阻燃剂5％～15％、稳定剂1％～3％。

所述密封或半密封空间专用灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将水、阻燃剂、稳定剂混合均匀，制混合液；

步骤2、将无机复合凝胶溶液、碳酸氢钠和硅油加入步骤1制备的混合液中，加热至40～60℃，采用超声处理，即制得密封或半密封空间专用灭火剂。

优选的，所述阻燃剂为白云母、滑石粉、凹凸棒土、沸石、碳酸钙、粉煤灰中的至少一种。

优选的，所述稳定剂为乙酰丙酮锌和水滑石中的至少一种。

优选的，所述步骤1中超声处理的工艺参数为：超声频率为20～40kHz，超声功率为700～1200W，处理时间为40～80min。

所述无机复合凝胶溶液的制备方法如下：

S1、将α-烯烃磺酸钠和醇醚硫酸钠和柠檬酸钠与水混合，然后加入氢氧化钠，搅拌制得缓冲溶液；

S2、将三偏磷酸钠加入步骤S1制备的缓冲溶液中；然后将溶液静置，将五氟丙烷加入溶液中，搅拌；加入葡甘聚糖，将溶液水浴加热，制备成混合溶液；

S3、将六水三氯化铝加入水中，搅拌溶解，然后在溶液中加入羧甲基纤维素，搅拌得到发泡液；向发泡液中加入步骤S2制备的混合溶液，搅拌均匀，得到无机复合凝胶溶液。

进一步优选的，所述无机复合凝胶溶液的制备方法如下，所述份数均为重量份：

S1、将30～50份α-烯烃磺酸钠和10～30份醇醚硫酸钠和1～8份柠檬酸钠加入300～500份水中制备成交联剂溶液，然后向交联剂溶液中加入1～10份氢氧化钠，搅拌均匀，制得缓冲溶液；

S2、将5～15份三偏磷酸钠粉末加入步骤S1制备的缓冲溶液中，搅拌20～40min，搅拌速度为200～500r/min；然后将溶液静置20～50min，将20～40份五氟丙烷加入溶液中，搅拌5～20min，搅拌速度为600～1000r/min；然后加入10～30份葡甘聚糖，将溶液在40～60℃水浴中保存40～80min，制备成混合溶液；

S3、将5～15份六水三氯化铝加入700～1000份水中，搅拌至完全溶解，然后在发泡溶液中均匀加入1～8份的羧甲基纤维素，搅拌20～50min，搅拌速度为400～800r/min，得到发泡液；向发泡液中加入400～600份步骤S2制备的混合溶液，搅拌均匀，得到无机复合凝胶溶液。

火焰的燃烧过程中会发生一系列的化学反应。其中燃烧过程中的火焰可以分成三个区域，这些区域在温度和自由基的化学性质上有所不同。在火焰的第一个区域被称为黑暗区域，是一个可燃物质的初始破坏。该区域的火焰温度最低，形成的化学自由基CN、CO、CH、NH、H等物质，这些物质具有较强的还原性质。相反，在火焰的第二区，即氧化区，还原性强的化学自由基被大气中的氧气氧化，形成CO₂和H₂O，这个区域的温度是最高的。最后，在第三个区域，称为发光区，热量和燃烧产物通过主要的对流。火焰在这一区域的温度略低于氧化区。在高温下，化学自由基和分子辐射电磁波，使火焰变色。辐射的能量向外扩散。

本发明采用六水三氯化铝、五氟丙烷、葡甘聚糖经过化学处理，制备成灭火功能溶液，能显著提高灭火性能减少有毒物质的释放。主要原因在于采用本发明的液态灭火剂处理后，火焰中立即开始了复杂的物理化学过程，最终中断了链式反应。六水三氯化铝水溶液在火焰上喷涂引起瞬时水分蒸发，吸收大量热量，与火焰中与化学自由基结合，转化为Al₂Cl₆分子，这两种分子具有平面分子形式，在温度过高时也会发生歧化反应，得到更复合度更高的化合物，并覆盖在易燃物上形成比较稳定的氧气和热量屏障，阻止进一步反应。

六水三氯化铝颗粒在库仑力、高表面自由能与化学键相互作用下会发生团聚。但是当颗粒尺寸减小到一定程度时，其化学活性会增强，在超细化过程中表面能大大提高，从而容易聚合形成聚集体。因此，颗粒尺寸达到一定尺寸后就不能再减小了。灭火剂粒径越小，其扩散能力越强，沉降时间越长，比表面积越大，捕集自由基的能力越强。因此，具有较高的灭火效能潜力。五氟丙烷表面改性可进一步降低颗粒尺寸。此外，还可以推测，颗粒经五氟丙烷改性后，其表面自由能显著降低，较低的表面自由能有助于颗粒的超细化处理。在改性过程中，五氟丙烷中氟碳链的低表面张力会导致含氟侧链迁移到空气界面。随着改性粉末表面含氟侧链密度的增加，样品中氟和碳的含量增加。进一步的，颗粒表面均匀涂覆五氟丙烷可以使灭火剂颗粒接近球形。因为覆盖在粒子表面的甲基是疏水的。当水接触到粒子的表面时，它收缩成一个球体而不是薄膜。这种方法减小了颗粒之间的接触面积，促使析出的晶体连接更加圆润，覆盖面更广。因此，经五氟丙烷改性的六水三氯化铝颗粒具有疏水性，颗粒不再团聚。

在表面改性过程中，共聚物溶解并填充颗粒的孔隙，或者粘附在颗粒表面形成凝胶，使颗粒更加球形。最终，由于共聚物凝胶层的存在，灭火剂颗粒更难以被水或油润湿。第一阶段是100℃左右的结晶水的去除，第二阶段是由于碳酸氢钠分解成碳酸钠和水，六水三氯化铝氧化成Al₂Cl₆分子，六水三氯化铝和碳酸氢钠在接触高温火焰区后迅速分解。在这个过程中，热量被吸收，产生二氧化碳，这也稀释了O₂的浓度。碳酸氢钠最终分解产生的气态Na₂O与水蒸气在火焰中反应生成气态NaOH。气体NaOH和Na₂O对H和OH自由基的捕获具有催化作用，对阻断燃烧链反应具有重要作用。而采用五氟丙烷进行表面改性可提高前两阶段的热分解温度，降低热失重率，提高灭火剂的热稳定性。此外，在600℃以上时，在改性样品的热分解过程中还存在第三阶段，即剩余聚合物继续分解。这个阶段会持续很长时间，逐渐增强碳氟键具有高键能、低极化率和高电负性。侧链上含氟基团有利于颗粒阻燃剂的覆盖，起到“屏蔽效应”的作用。同时，氟碳长链具有表面张力低的特点，赋予颗粒优异的疏水性和疏油性。

葡甘聚糖是一种多糖。在NaOH的作用下，葡甘聚糖分子链中的乙酰基会脱离葡甘聚糖分子链，导致溶液中的自聚基减少。这将抑制葡甘聚糖分子链的膨胀。由于分子链在NaOH溶液中的负电荷密度高于蒸馏水，因此NaOH具有诱导效应。此外，NaOH是亲核试剂，可以诱导羟基中的电子结合氧原子。电离分子链与氢氧根离子之间的静电斥力会阻碍分子链在溶液中的膨胀。此外，作为电解质，葡甘聚糖分子链上有很多羟基，所以分子链会和水形成很多氢键。NaOH会降低葡甘聚糖分子链与水分子之间的氢键，导致膨胀和抑制。加热使葡甘聚糖溶液完成从溶胶到胶体的转变，形成不可逆的三维网络。三维网络具有一定粘度会限制水的蒸发。α-烯烃磺酸钠和醇醚硫酸钠与葡甘聚糖分子链上的羟基发生反应得到葡甘聚糖磷酸酯，略微的降低凝胶溶液的粘度。供阻燃颗粒悬浮在葡甘聚糖磷酸酯凝胶溶液制备三维网络结构的缝隙中，形成无机复合凝胶。形成的无机复合凝胶的持水能力高于单独的凝胶，这是因为凝胶网络结构中包含的阻燃颗粒增加了凝胶密度。这将使水更难通过空腔逃逸，水将被凝胶保留。无机复合凝胶溶液在低温下具有良好的渗透能力，可以通过可燃物之间的缝隙流动并粘附在表面。凝胶过程中三维结构的形成提高了凝胶强度，增强了附着力。因此，凝胶将有效地包裹在可燃物周围，减少可燃物与氧气之间的接触。增加可燃物的水分含量。水的比热容比可燃物的比热容高。燃烧过程中可燃物的温度升高的较慢。

在燃烧过程中，凝胶材料形成了致密的凝胶结构，有效地防止了可燃物和氧气之间的接触。凝胶中存在的水的数量也会降低可燃物的温度，因为水的蒸发，这也会降低可燃物的氧化速率。在加热条件下形成的凝胶可以有效地将可燃物与周围的氧气分开。无机复合凝胶具有更强的冷却效果，因为溶液的粘度允许溶液流过可燃物之间的缝隙，并覆盖在可燃物表面。无机复合凝胶有效地包裹了可燃物，并在可燃物表面形成了一层薄膜，降低了表面的氧气浓度，从而阻止了进一步的燃烧。在灭火过程中，制备的无机复合凝胶溶液具有良好的流动性，能够包裹火源表面，降低温度，有效减少有毒气体的生成量，防止再燃。

由于采用了以上的技术方案，与现有技术相比，本发明的一种密封或半密封空间专用灭火剂的制备方法，其优点在于：1)采用科学的配比制备的密封或半密封空间专用灭火剂具有易于存储、使用方便的优点，且成本低、环境友好，是一种很有潜力的防止自燃和扑灭火的新材料。2)选用六水三氯化铝、五氟丙烷、葡甘聚糖经过化学处理，制备成无机复合凝胶溶液，赋予了该灭火剂良好的渗透能力、保水能力和抑燃效果。3)该灭火剂在灭火过程中具有良好的灭火性能，能显著降低火温和有毒气体的排放。

具体实施方式

实施例中主要原料的来源：

乙酰丙酮锌：山东昌耀新材料有限公司，粒度：≤60Mesh，分子量：263.6，CAS号：14024-63-6。

α-烯烃磺酸钠：南通润丰石油化工有限公司，CAS号：68439-57-6。

三偏磷酸钠：山东多聚化学有限公司，分子量：305.883，CAS号：7785-84-4。

五氟丙烷：衢州市赛特尔化工有限公司，分子量：134，CAS号：460-73-1。

葡甘聚糖：深圳盛海生物工程有限公司，型号：食品级，含量≥99％。

六水三氯化铝：潍坊海昂环保科技有限公司，分子量：241.432，CAS号：7784-13-6。

实施例1

一种密封或半密封空间专用灭火剂的制备方法，包括以下步骤，所述份数均为重量份：

步骤1、将40份水、10份乙酰丙酮锌、2份碳酸钙混合均匀，制混合液；

步骤2、将35份无机复合凝胶溶液、15份碳酸氢钠和5份硅油加入52份步骤1制备的混合液中，加热至50℃，采用超声处理，超声频率为30kHz，超声功率为900W，处理时间为60min，即制得密封或半密封空间专用灭火剂。

所述步骤2中的无机复合凝胶溶液的制备方法如下，所述份数均为重量份：

S1、将40份α-烯烃磺酸钠和20份醇醚硫酸钠和5份柠檬酸钠加入400份水中制备成交联剂溶液，然后向交联剂溶液中加入6份氢氧化钠，搅拌均匀，制得缓冲溶液；

S2、将9份三偏磷酸钠加入步骤S1制备的缓冲溶液中，搅拌30min，搅拌速度为300r/min；然后将溶液静置30min，将30份五氟丙烷加入溶液中，搅拌10min，搅拌速度为800r/min；然后加入20份葡甘聚糖，将溶液在45℃水浴中保存60min，制备成混合溶液；

S3、将10份六水三氯化铝加入800份水中，搅拌至完全溶解，然后在溶液中均匀加入5份的羧甲基纤维素，搅拌30min，搅拌速度为600r/min，得到发泡液；向发泡液中加入500份步骤S2制备的混合溶液，搅拌均匀，得到无机复合凝胶溶液。

实施例2

一种密封或半密封空间专用灭火剂的制备方法，与实施例1基本相同，唯一区别仅仅在于：所述步骤2中的无机复合凝胶溶液的制备方法不一致。

所述步骤2中的无机复合凝胶溶液的制备方法如下，所述份数均为重量份：

S1、将40份α-烯烃磺酸钠和20份醇醚硫酸钠和5份柠檬酸钠加入400份水中制备成交联剂溶液，然后向交联剂溶液中加入6份氢氧化钠，搅拌均匀，制得缓冲溶液；

S2、将9份三偏磷酸钠加入步骤S1制备的缓冲溶液中，搅拌30min，搅拌速度为300r/min；然后将溶液静置30min；然后加入20份葡甘聚糖，将溶液在45℃水浴中保存60min，制备成混合溶液；

S3、将10份六水三氯化铝加入800份水中，搅拌至完全溶解，然后在溶液中均匀加入5份的羧甲基纤维素，搅拌30min，搅拌速度为600r/min，得到发泡液；向发泡液中加入500份步骤S2制备的混合溶液，搅拌均匀，得到无机复合凝胶溶液。

实施例3

一种密封或半密封空间专用灭火剂的制备方法，与实施例1基本相同，唯一区别仅仅在于：所述步骤2中的无机复合凝胶溶液的制备方法不一致。

所述步骤2中的无机复合凝胶溶液的制备方法如下，所述份数均为重量份：

S1、将40份α-烯烃磺酸钠和20份醇醚硫酸钠和5份柠檬酸钠加入400份水中制备成交联剂溶液，然后向交联剂溶液中加入6份氢氧化钠，搅拌均匀，制得缓冲溶液；

S2、将9份三偏磷酸钠加入步骤S1制备的缓冲溶液中，搅拌30min，搅拌速度为300r/min；然后将溶液静置30min，将30份五氟丙烷加入溶液中，搅拌10min，搅拌速度为800r/min；然后将溶液在45℃水浴中保存60min，制备成混合溶液；

S3、将10份六水三氯化铝加入800份水中，搅拌至完全溶解，然后在溶液中均匀加入5份的羧甲基纤维素，搅拌30min，搅拌速度为600r/min，得到发泡液；向发泡液中加入500份步骤S2制备的混合溶液，搅拌均匀，得到无机复合凝胶溶液。

实施例4

一种密封或半密封空间专用灭火剂的制备方法，与实施例1基本相同，唯一区别仅仅在于：所述步骤2中的无机复合凝胶溶液的制备方法不一致。

所述步骤2中的无机复合凝胶溶液的制备方法如下，所述份数均为重量份：

S1、将40份α-烯烃磺酸钠和20份醇醚硫酸钠和5份柠檬酸钠加入400份水中制备成交联剂溶液，然后向交联剂溶液中加入6份氢氧化钠，搅拌均匀，制得缓冲溶液；

S2、将9份三偏磷酸钠加入步骤S1制备的缓冲溶液中，搅拌30min，搅拌速度为300r/min；然后将溶液静置30min，将30份五氟丙烷加入溶液中，搅拌10min，搅拌速度为800r/min；然后加入20份葡甘聚糖，将溶液在45℃水浴中保存60min，制备成混合溶液；

S3、将5份的羧甲基纤维素加入800份水中，搅拌30min，搅拌速度为600r/min，得到发泡液；向发泡液中加入500份步骤S2制备的混合溶液，搅拌均匀，得到无机复合凝胶溶液。

对比例1

一种密封或半密封空间专用灭火剂的制备方法，与实施例1基本相同，唯一区别仅仅在于：所述步骤2中的无机复合凝胶溶液的制备方法不一致。

所述步骤2中的无机复合凝胶溶液的制备方法如下，所述份数均为重量份：

S1、将40份α-烯烃磺酸钠和20份醇醚硫酸钠和5份柠檬酸钠加入400份水中制备成交联剂溶液，然后向交联剂溶液中加入6份氢氧化钠，搅拌均匀，制得缓冲溶液；

S2、将9份三偏磷酸钠加入步骤S1制备的缓冲溶液中，搅拌30min，搅拌速度为300r/min；然后将溶液静置30min；接着在45℃水浴中保存60min，制备成混合溶液；

S3、将5份的羧甲基纤维素加入800份水中，搅拌30min，搅拌速度为600r/min，得到发泡液；向发泡液中加入500份步骤S2制备的混合溶液，搅拌均匀，得到无机复合凝胶溶液。

对比例2

一种密封或半密封空间专用灭火剂的制备方法，与实施例1基本相同，唯一区别仅仅在于：所述步骤2中不添加无机复合凝胶溶液。

测试例1

灭火功能测定

试验方法：按照GB 17835-2008《水系灭火剂》对A类和B类火的灭火性能测试方法。

A类火的测试步骤如下：试验模型为正方形木垛。采用10×10×100mm木条，每层木条分层堆放时保持90°均匀排放，每层5根，共8层。同时为了防止喷射灭火剂时冲散木垛，固定边缘处的木条，试验时木垛放置在支架上，正下方摆放一盛有30mL丙酮的燃盘。点燃丙酮，当丙酮燃尽时将燃盘抽出，让木垛自由燃烧1min后，将不同的试样灭火剂分别加入电动喷雾器中，开始灭火，灭火过程持续3秒。同时用红外热成像仪记录灭火时间及复燃次数。灭火试验进行三次。

B类火的测试步骤如下：在实验室条件下用柴油试验。每次试验将50mL柴油盛于圆盘中，点燃后预燃15s，用8g灭火溶液灭火，记录灭火时间。每个试样测试三组，取测试的平均值，测试结果见表1。

表1阻燃功能测试结果

实验方案	A类火灭火时间/s	B类火灭火时间/s
			实施例1	9.35	2.58
实施例2	11.45	3.21
			实施例3	11.81	3.16
实施例4	11.90	3.45
			对比例1	15.51	4.26
对比例2	16.72	4.31

从表1中可以看出实施例1的阻燃效果最好，可能原因在于本发明采用密封或半密封空间专用灭火剂处理后，火焰中立即开始了复杂的物理化学过程，最终中断了燃烧的链式反应。六水三氯化铝颗粒在库仑力、高表面自由能与化学键相互作用下会发生团聚。但是当颗粒尺寸减小到一定程度时，其化学活性会增强，在超细化过程中表面能大大提高，从而容易聚合形成聚集体。因此，颗粒尺寸达到一定尺寸后就不能再减小了。灭火过程中，灭火剂粒径越小，其扩散能力越强，沉降时间越长，比表面积越大，捕集自由基的能力越强。因此，具有较高的灭火效能潜力。五氟丙烷表面改性可进一步降低六水三氯化铝颗粒尺寸。此外，颗粒经五氟丙烷改性后，其表面自由能显著降低，较低的表面自由能有助于颗粒的超细化灭火。在改性过程中，五氟丙烷中氟碳链的低表面张力会导致含氟侧链迁移到空气界面。随着改性粉末表面含氟侧链密度的增加，样品中氟和碳的含量增加。进一步的，使颗粒表面接近球形。因为覆盖在粒子表面的甲基是疏水的。当水接触到粒子的表面时，它收缩成一个球体而不是薄膜。这种方法减小了颗粒之间的接触面积，促使析出的晶体连接更加圆润，覆盖面更广。因此，经五氟丙烷改性的颗粒不再团聚，具有疏水性。

灭火过程中，第一阶段是100℃左右的结晶水的去除，第二阶段是由于碳酸氢钠分解成碳酸钠和水，六水三氯化铝氧化成Al2Cl6分子，六水三氯化铝和碳酸氢钠在接触高温火焰区后迅速分解。在这个过程中，热量被吸收，产生二氧化碳，这也稀释了O2的浓度。碳酸氢钠最终分解产生的气态Na2O与水蒸气在火焰中反应生成气态NaOH。气体NaOH和Na2O对H和OH自由基的捕获具有催化作用，对阻断燃烧链反应具有重要作用。而采用五氟丙烷进行表面改性可提高前两阶段的热分解温度，降低热失重率，提高灭火剂的热稳定性。此外，在600℃以上时，在改性样品的热分解过程中还存在第三阶段，即剩余聚合物继续分解。这个阶段会持续很长时间，碳氟键具有高键能、低极化率和高电负性。侧链上含氟基团有利于颗粒阻燃剂的覆盖，起到“屏蔽效应”的作用。同时，氟碳长链具有表面张力低的特点，赋予颗粒优异的疏水性和疏油性。六水三氯化铝水溶液在火焰上喷涂引起瞬时水分蒸发，吸收大量热量，与火焰中与化学自由基结合，转化为Al2Cl6分子，这两种分子具有平面分子形式，在温度过高时也会发生歧化反应，得到更复合度更高的化合物，并覆盖在易燃物上形成比较稳定的氧气和热量屏障，阻止进一步反应。在NaOH的作用下，葡甘聚糖分子链中的乙酰基会脱离葡甘聚糖分子链，导致溶液中的自聚基减少。这将抑制葡甘聚糖分子链的膨胀。由于分子链在NaOH溶液中的负电荷密度高于蒸馏水，因此NaOH具有诱导效应。此外，NaOH是亲核试剂，可以诱导羟基中的电子结合氧原子。电离分子链与氢氧根离子之间的静电斥力会阻碍分子链在溶液中的膨胀。此外，作为电解质，葡甘聚糖分子链上有很多羟基，所以分子链会和水形成很多氢键。NaOH会降低葡甘聚糖分子链与水分子之间的氢键，导致膨胀和抑制。加热使葡甘聚糖溶液完成从溶胶到胶体的转变，形成不可逆的三维网络。三维网络具有一定粘度会限制水的蒸发。α-烯烃磺酸钠和醇醚硫酸钠与葡甘聚糖分子链上的羟基发生反应得到葡甘聚糖磷酸酯，略微的降低凝胶溶液的粘度。供阻燃颗粒悬浮在葡甘聚糖磷酸酯凝胶溶液制备三维网络结构的缝隙中，形成无机复合凝胶。形成的无机复合凝胶的持水能力高于单独的凝胶，这是因为凝胶网络结构中包含的阻燃颗粒增加了凝胶密度。这将使水更难通过空腔逃逸，水被凝胶保留。无机复合凝胶溶液在低温下具有良好的渗透能力，可以通过可燃物之间的缝隙流动并粘附在表面。凝胶过程中三维结构的形成提高了凝胶强度，增强了附着力。因此，凝胶将有效地包裹在可燃物周围，减少可燃物与氧气之间的接触。增加可燃物的水分含量。水的比热容比可燃物的比热容高。燃烧过程中可燃物的温度升高的较慢。而且，凝胶材料形成了致密的凝胶结构，有效地防止了可燃物和氧气之间的接触。

测试例2

泡沫性能评价

灭火剂的发泡能力和稳定性是灭火剂最基本的指标，一般采用倾注法测定。倾注法利用罗氏泡沫仪通过测定泡沫体系的气泡体积和半衰期对泡沫性能进行评价。

实验方法如下：

将实施例和对比例配置成5wt％的灭火剂水溶液；将灭火剂水溶液注入刻度管至50mL刻度处；将滴液管注满200mL灭火剂水溶液，采用水浴加热，控制水浴的温度保持在80℃±0.5℃，加热灭火剂水溶液；将滴液管安置在刻度管正上方在900mm刻度线处，使灭火剂水溶液流到刻度管的中心，刻度管下方的细孔中流下；当滴液管中的溶液流完时，立即开动秒表，并测定泡沫高度，记录刚流完时的泡沫体积(H0)和时间(t0)；每10min记录一次泡沫高度，直到泡沫体积为H0/2时结束，并记录时间(t1)，得到半衰期为t1/2＝t1-t0；重复以上实验三次，取测试平均值，每次实验之先必须将器壁洗净。测试结果如表2所示。

表2：泡沫性能测试结果

从表2的测试结果可以看出实施例1的灭火剂在发泡体积和半衰期方面的效果最好，主要原因可能是凝胶中存在的水多也会降低处理的温度，低温有利于气泡的形成。而且形成的三维凝胶结构更有利于气泡的形成和附着，增强了起泡的稳定性。

测试例3

表面张力测试

参考国标GB 15308-2006《泡沫灭火剂》，用BZY系列自动表面张力仪测定灭火剂溶液的表面张力，取三次平均值为测定结果。测试结果见表3。

表3：表面张力测试结果

实验方案	表面张力(mN/m)
		实施例1	21.4
实施例2	36.6
		实施例3	35.1
实施例4	37.3
		对比例1	48.5
对比例2	68.5

从表3中可以看出实施例1的表面张力最低，可能原因在于六水三氯化铝、五氟丙烷和葡甘聚糖处理后，很大程度上降低了灭火剂溶液的表面张力，增强了润湿性，溶液的粘度允许溶液流过可燃物之间的缝隙，并覆盖在可燃物表面，提高了灭火性能。

Claims (5)

1.一种密封或半密封空间专用灭火剂，其特征在于，由如下重量百分比的成份组成：水30%~50％、无机复合凝胶溶液20%~40%、碳酸氢钠10%~20%、硅油2%~8%、阻燃剂5%~15%、稳定剂1%~3%；

所述无机复合凝胶溶液的制备方法如下，以重量份计：

S1、将30~50份α-烯烃磺酸钠和10~30份醇醚硫酸钠和1~8份柠檬酸钠加入300~500份水中制备成交联剂溶液，然后向交联剂溶液中加入1~10份氢氧化钠，搅拌均匀，制得缓冲溶液；

S2、将5~15份三偏磷酸钠粉末加入步骤S1制备的缓冲溶液中，搅拌20~40min，搅拌速度为200~500r/min；然后将溶液静置20~50min，将20~40份五氟丙烷加入溶液中，搅拌5~20min，搅拌速度为600~1000r/min；然后加入10~30份葡甘聚糖，将溶液在40~60℃水浴中保存40~80min，制备成混合溶液；

S3、将5~15份六水三氯化铝加入700~1000份水中，搅拌至完全溶解，然后在发泡溶液中均匀加入1~8份的羧甲基纤维素，搅拌20~50min，搅拌速度为400~800r/min，得到发泡液；向发泡液中加入400~600份步骤S2制备的混合溶液，搅拌均匀，得到无机复合凝胶溶液。

2.根据权利要求1所述的密封或半密封空间专用灭火剂，其特征在于：所述阻燃剂为白云母、滑石粉、凹凸棒土、沸石、碳酸钙、粉煤灰中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的密封或半密封空间专用灭火剂，其特征在于：所述稳定剂为乙酰丙酮锌和水滑石中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的密封或半密封空间专用灭火剂，其特征在于，由以下方法制备得到：

步骤1、将水、阻燃剂、稳定剂混合均匀，制混合液；

步骤2、将无机复合凝胶溶液、碳酸氢钠和硅油加入步骤1制备的混合液中，加热至40~60℃，采用超声处理，即制得密封或半密封空间专用灭火剂。

5.根据权利要求4所述的密封或半密封空间专用灭火剂，其特征在于：所述步骤2中超声处理的工艺参数为：超声频率为20~40kHz，超声功率为700~1200W，处理时间为40~80min。