CN114534155B - 一种固态二氧化碳灭火材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固态二氧化碳灭火材料的制备方法，所述方法通过在1.5～10MPa压力下以0.5～2L/min向分子量在2000～20000的阻燃多胺聚合物或其水溶液中通入二氧化碳，搅拌得到固态卤代碳酸氢胺盐，再将其研磨成粉剂，加入质量分数为60％的聚四氟乙烯浓缩分散液作为成膜剂包裹，获得密度为1.0～3.0kg/m³的微米球型固态二氧化碳灭火材料。使用时将该材料投入火中分解爆裂，分解吸热快速降低可燃物附近温度；释放二氧化碳气体稀释空气中氧气含量；爆裂导致阻燃颗粒弥散并附着到易燃物表面隔绝空气，从而快速灭掉明火。所述材料可采用无人机投送，便于储运和使用，适用于高层建筑或极寒地区等火灾场景。

Description

一种固态二氧化碳灭火材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种固态二氧化碳灭火材料的制备方法，属于灭火材料技术领域。

背景技术

当高层建筑物发生火灾时，消防水枪、水炮的喷射高度有限，50m以上，特别是超过100m的楼层无送水的设备及相关配套设施。在火势未蔓延时，用水灭火水会从高层向低层流动，无法实现定向定点灭火，灭火后会对建筑物内财产造成二次破坏。由于水的流动速度快、附着力差，灭火时会导致浪费大量的水且耽误灭火的最佳时间，灭火效率低，造成人员和财产的损失。采用无人机灭火，不受地面交通阻塞的限制，但因承载和运输的要求，对材料的自重和便携度要求较高。

在极寒冷地区，如南极考察站或我国东北地区发生火灾时，由于低温冰冻，火灾一旦发生短时间内很难进行有效控制与消灭：1)天气寒冷，消防水炮冻结，火场供水困难；2)天寒地冻路滑，使得消防人员和机械设备都不能方便、快捷的开展救援行动；3)后勤保障补给难度增加，救援战术方法不能有效实施。

传统的灭火材料主要有水、胶泥浆等浆体材料、干粉灭火剂和泡沫灭火剂，这些灭火材料均不适宜高层或者极寒冷地区灭火。中国专利CN 101543672B公开了一种灭火材料及制备方法，通过物理混合的方式将防火材料如多聚磷酸铵、高温分解产生阻燃气体的材料如碳酸氢铵、基材无机硅酸盐材料如硅酸铝纤维、水和其他辅助材料，按照一定比例搅拌混合均匀，将混合物变为发泡浆体或者胶体状态得到灭火材料。该发明制备的固态灭火材料主要是基于材料的主体部分中存在大量水分，含水量为35％～98％，水起到降温、阻燃及稀释空气的作用，以及阻燃基材覆盖隔绝空气而实现灭火，虽也混合了可产生惰性灭火气体如二氧化碳的碳酸氢铵材料，但是其释放的二氧化碳是非常少的，不是灭火的主要原因。该材料虽然是固态形式，但因含水量较高不适用于极寒冷地区的灭火，且材料中存在大量水分和浆料导致其自身重量大、不易于高处投送或投送困难，需要配套设施复杂、投送灭火成本高且灭火后现场不易清理。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种固态二氧化碳灭火材料的制备方法。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种固态二氧化碳灭火材料的制备方法，所述方法步骤如下：

(1)在1.5MPa～10MPa压力下向阻燃多胺聚合物或阻燃多胺聚合物水溶液中通入二氧化碳气体，搅拌0.5h～5h，得到固态卤代碳酸氢胺盐。

所述阻燃多胺聚合物为卤代胺基高分子聚合物，分子量为2000～20000。

所述卤代为氟代或氯代，且取代的是胺基高分子聚合物碳链上的氢。

所述阻燃多胺聚合物水溶液中阻燃多胺聚合物的质量分数为80％以上。

所述二氧化碳气体通入流速为0.5L/min～2L/min。

优选的，所述卤代胺基高分子聚合物为卤代聚乙烯胺、卤代聚乙烯亚胺或两者任意比例的混合物。

优选的，反应温度为80℃～100℃。

(2)将步骤(1)制得的固态卤代碳酸氢胺盐研磨成粉剂，加入成膜剂包裹获得微米球型固态二氧化碳灭火材料；

所述成膜剂为质量分数为60％的聚四氟乙烯浓缩分散液。

所述固态二氧化碳灭火材料的粒径为0.1μm～5μm。

所述固态二氧化碳灭火材料的密度为1.0kg/m³～3.0kg/m³。

有益效果

1.本发明提供了一种固态二氧化碳灭火材料的制备方法，所述方法通过化学反应将二氧化碳储存在阻燃材料中，灭火时接触高温和明火发生分解爆裂，分解吸热可以快速降低可燃物附近温度，同时爆裂能够在短时间内迅速释放大量二氧化碳稀释空气中的氧气含量，阻燃胺聚合物材料本身具有附着力高的特点，因爆裂而弥散后，固体颗粒附着到易燃物表面隔绝空气，在灭火过程中不会出现灭火材料短时间大量流失的情况，提高了灭火材料的利用效率和灭火效率，实现高效率、快速灭火。

2.本发明提供了一种固态二氧化碳灭火材料的制备方法，所述方法制备的固态二氧化碳灭火材料中没有水，不结冻，不怕受潮，适用于极寒地区大型火灾灭火。同时，所述固体二氧化碳灭火材料密度小、在储藏、运输及使用时均比钢瓶二氧化碳压缩气等方便，易于高处投送，可与无人机搭配，用于高层建筑物大型火灾灭火，大大降低了消防人员的生命安全威胁。

3.本发明提供了一种固态二氧化碳灭火材料的制备方法，所述方法简单，生产成本低，易于工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例来详述本发明，但不作为对本发明专利的限定。

对实施例1和实施例2制备的固态二氧化碳灭火材料进行测试如下：

(1)密度测试：采用GB 1033—1986《塑料密度和相对密度试验方法》进行密度测试；

(2)二氧化碳释放量测试：

取100g固态二氧化碳灭火材料置于体积为112L、自带加热装置的密闭可视耐压容器内，5min内升高温度至200℃并维持该温度15min后，降至室温后采用气相色谱分析法测定其二氧化碳浓度，得到100g固态二氧化碳灭火材料的二氧化碳的释放量。

实施例1

(1)在80℃及1.5MPa压力条件下，向质量分数为80％、分子量为2000的100g氯代聚乙烯胺水溶液中不断通入流速为0.5L/min二氧化碳气体，搅拌反应0.5h，降至室温得到固态氯代碳酸氢胺盐。

(2)将固态氯代碳酸氢胺盐取出研磨成粉剂，后加入到500ml质量分数为60％的聚四氟乙烯浓缩分散液中不断搅拌，0.5h后取出干燥即可获得固态二氧化碳灭火材料。

实施例2

(1)在100℃及10MPa压力条件下，向分子量为20000的500g氟代聚乙烯亚胺中不断通入流速为2L/min二氧化碳气体，搅拌反应5h，降至室温得到固态氟代碳酸氢胺盐。

(2)将固态氟代碳酸氢胺盐取出研磨成粉剂，后加入到300ml质量分数为60％的聚四氟乙烯浓缩分散液中不断搅拌，0.5h后取出干燥即可获得固态二氧化碳灭火材料。

对实施例1和实施例2制备的固态二氧化碳灭火材料密度进行测试，结果如表1所示：

表1固态二氧化碳灭火材料密度

实施例	1	2
			密度(kg/m3)	1.0	3.0

测试结果可知，实施例1和实施例2制备的固态二氧化碳灭火材料密度均在1.0kg/m³～3.0kg/m³范围内。

对实施例1和实施例2制备的固态二氧化碳灭火材料二氧化碳释放量进行测试，结果如表2所示：

表2固态二氧化碳灭火材料二氧化碳释放量

实施例	1	2
			二氧化碳释放量(g)	45	62

测试结果可知，实施例1和实施例2制备的固态二氧化碳灭火材料均具有较高的二氧化碳释放量，能够实现在爆裂的时候短时间内迅速释放大量二氧化碳稀释空气中的氧气含量，提高灭火效率。

Claims (4)

1.一种固态二氧化碳灭火材料的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：

（1）在1.5MPa~10MPa压力下向阻燃多胺聚合物或阻燃多胺聚合物水溶液中通入二氧化碳气体，搅拌0.5h~5h，得到固态卤代碳酸氢胺盐；

阻燃多胺聚合物为卤代胺基高分子聚合物，分子量为2000~20000；卤代为氟代或氯代，且取代的是胺基高分子聚合物碳链上的氢；

阻燃多胺聚合物水溶液中阻燃多胺聚合物的质量分数为80%以上；

二氧化碳气体通入流速为0.5L/min~2L/min；

（2）将固态卤代碳酸氢胺盐研磨成粉剂，加入成膜剂包裹获得微米球型固态二氧化碳灭火材料；

成膜剂为质量分数为60%的聚四氟乙烯浓缩分散液；

固态二氧化碳灭火材料的粒径为0.1μm~5μm；

固态二氧化碳灭火材料的密度为1.0kg/m³~3.0kg/m³。

2.根据权利要求1所述的一种固态二氧化碳灭火材料的制备方法，其特征在于：所述卤代胺基高分子聚合物为卤代聚乙烯胺、卤代聚乙烯亚胺或两者混合物。

3.根据权利要求1所述的一种固态二氧化碳灭火材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，反应温度为80℃~100℃。

4.根据权利要求1所述的一种固态二氧化碳灭火材料的制备方法，其特征在于：所述卤代胺基高分子聚合物为卤代聚乙烯胺、卤代聚乙烯亚胺或两者混合物；步骤（1）中，反应温度为80℃~100℃。