CN114681855B - 一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法 - Google Patents
一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114681855B CN114681855B CN202210368416.3A CN202210368416A CN114681855B CN 114681855 B CN114681855 B CN 114681855B CN 202210368416 A CN202210368416 A CN 202210368416A CN 114681855 B CN114681855 B CN 114681855B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- modified
- monoammonium phosphate
- explosion
- silicone oil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
- A62D1/0092—Gaseous extinguishing substances, e.g. liquefied gases, carbon dioxide snow
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
- A62D1/06—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires containing gas-producing, chemically-reactive components
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Fire-Extinguishing Compositions (AREA)
- Cosmetics (AREA)
Abstract
本发明属于安全工程领域，涉及改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法该抑爆剂的制备过程主要包括三步：超细粉体制备、粉体改性、惰性气体催动。该方法能够形成磷酸二氢铵超细粉体，使粉体颗粒达到4.5μm‑5.5μm，符合冷气溶胶粉体粒径的标准。同时解决了磷酸二氢铵粉体易吸湿团聚的缺点，超细粉体的粒径分布均匀且能长期保存。最后在惰性气体的催动下粉体呈烟雾状扩散，使得粉体与火焰充分接触。惰性气体反应时的自由基团在一定程度也起到了惰化甲烷，抑制爆炸的作用。两者相互协同，增强了磷酸二氢铵冷气溶胶的抑爆性能。该方法原料成本低，性能优异且制备工艺方便，值得推广。
Description
技术领域
本发明属于安全工程技术领域，具体涉及了一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法。
背景技术
随着工业的不断发展，天然气的需求量日益增加，但是日常生活中天然气使用时的安全问题一直备受关注，其中甲烷爆炸往往会伴随着巨大的人员伤亡和经济损失。寻求抑制甲烷爆炸的方法和材料，保障人民生命财产安全至关重要。
冷气溶胶将超细粉体和惰性气体两种常见的抑爆剂组合在一起。与一般的粉体抑爆剂不同，冷气溶胶对于粉体粒径的要求比较严格，冷气溶胶的粉体粒径很小，在惰性气体的催动下，会形成近似雾状物质，具有很好的分散性和弥漫性。能在爆炸时与火焰充分接触，惰化可燃气体，中断爆炸的链式反应，达到抑制甲烷的爆炸的效果。
磷酸二氢铵超细粉体价格低廉，常温下性质稳定，在加热到130℃以上会分解成偏磷酸铵混合物，分解时会吸收大量热量，对燃烧产生抑制作用。但是该粉体的缺陷在于具有很强的吸湿性和团聚性，因此需要对粉体进行表面改性来提高粉体的疏水性和抗团聚性，同时粉体还需要具备在空气中的弥散性和流动性。
发明内容
为了增强对甲烷的抑爆效果，本发明提供一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法。
为了达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法如下：
S1、将纯度≥95％的磷酸二氢铵粉体、石英砂、白云母粉、硅酸镁混合均匀，放入鼓风干燥机内进行干燥(干燥温度优选60℃)后，放入行星球磨机内搅拌研磨(研磨条件优选6h，平均转速为400r/min)。
S2、将S1中研磨后的粉体放入剪切机内剪切4-5次，每次时间不超过3s，随后放入鼓风干燥机内烘干(干燥温度优选60℃)，过筛后放置备用。
S3、将含氢量为1.65％的甲基含氢硅油作为改性剂，丙酮作为硅油分散剂，两者混合均匀后，在50℃-60℃水浴条件下加入到S2中过筛后的粉体中，加入硬脂酸钠作为干燥剂和疏水白炭黑作为流动剂和分散剂，充分搅拌15-20分钟后，放入鼓风干燥机内烘干成膜，使粉体表面形成憎水膜。
S4、将S3中烘干成膜后的粉体继续过筛，而后将粉体在室温下冷却(时间一般为40分钟)，得到改性磷酸二氢铵超细粉体。
S5、使用时，以七氟丙烷/空气混合气体对S4中得到的改性磷酸二氢铵超细粉体进行催动，形成改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂。
优选地，S1中加入的磷酸二氢铵粉体、石英砂、白云母粉、硅酸镁的质量比为 90：5：3：2。其中加入石英砂和白云母作为简易磨料和助磨剂。加入少量硅酸镁作为抗结剂，防止粉体/与磨粉罐内的空气吸湿结块。
优选地，S1中行星球磨机的研磨球大球、中球、小球数量之比分别为1：1：2，粉体质量与球体质量比1：3。
优选地，S2与S4所用的筛网目数均为2500目，筛选粉体的粒径为4.5μm-5.5μm 不等。与一般粉体抑爆剂和粉体灭火剂的粒径要求不同。若粉体颗粒过大，无法在催动后悬浮在空中，形成烟雾状。
优选地，S3中甲基含氢硅油的添加量为S1研磨后粉体总质量分数的2-3％(更优选3％)。
优选地，S3中丙酮作为硅油溶剂和分散剂加入的量为甲基含氢硅油添加质量的三倍。
优选地，S3中将硬脂酸钠、疏水白炭黑作为改性粉体的干燥剂和流动剂，S2中过筛的粉体、硬脂酸钠、疏水白炭黑三者添加质量比为8.5：0.4-0.6：0.8-1.2。其中硬脂酸钠作为粉体的干燥剂能够确保粉体长期储存。疏水白炭黑作为分散剂让粉体具有更强的分散性，确保粉体的流动性。
优选地，S3中鼓风干燥箱设置温度为90℃，干燥时间为6h。
优选地，S5中爆炸空间内改性磷酸二氢铵超细粉体浓度为0.08g/L，并由七氟丙烷空气混合气体(更优选混合气体中七氟丙烷体积占比为4％)催动粉体。本发明改性磷酸二氢铵冷气溶胶抑爆剂的作用机理为：
通入七氟丙烷作为惰性气体催动改性后的超细磷酸二氢铵超细粉体形成雾状物质，抑制甲烷的爆炸燃烧。
物理作用机理为：
1、磷酸二氢铵粉体处于弥散性烟雾状，吸收了火焰的热辐射，抑制了火焰的热反馈。
2、磷酸二氢铵粉体在与火焰接触时，发生热分解为吸热反应，抑制了火焰燃烧温度。
3、七氟丙烷气体受热分解过程吸热，抑制了火焰燃烧，降低了热传导效率。
化学作用机理为：
1、七氟丙烷热分解过程会产生CF3·、CF2·、CF3CFO·和CFO·等含氟自由基，这些含氟自由基会与燃烧过程中H·、O·、OH·、HO2·等活性基团反应产生CO2、H2O、HF等产物，消耗氧气，抑制火焰燃烧，中断燃烧过程中的化学反应链，自由基反应方程式为：
CF3+H→CF2+HF
HF+OH→H2O+F
CF3+O2→CF2O+F
2、磷酸二氢铵中的N和P会与参加燃烧爆炸反应的自由基结合生成新的产物，降低参与爆炸反应的自由基浓度，抑制火焰的传播，反应方程式为：
N+3H→NH3
2P+5O→P2O5
本发明所涉及的一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂具有以下特点：
1、本发明提出的是冷气溶胶抑爆剂而非普通的粉体灭火剂。普通粉体颗粒在抑制爆炸时与火焰接触不均匀不充分，会存在部分粉体颗粒未与火焰接触反应的情况。本发明提出的冷气溶胶颗粒细小，分散均匀且具有良好的弥散性，能够与火焰完全接触，不会造成浪费，且实例中的实验数据证明了改性磷酸二氢铵粉体和七氟丙烷两种物质具有良好的协同抑爆性。
2、本发明选用七氟丙烷作为冷气溶胶的惰性催动气体。对比惰性气体N2和CO2， N2和CO2的抑爆效果主要依靠物理效果(惰化可燃气体)和化学效果(活化自由基的能量转移从而抑制火焰温度)，但是这往往需要高浓度的气体才能产生效果。而七氟丙烷依靠物理效果(惰化可燃气体和自身热分解吸收热量)和化学效果(大量含氟基团与燃烧过程中的自由基结合从而中断链式反应)抑制甲烷的爆炸，不仅无需高浓度的气体且反应效果明显。
3、在研磨粉体内加入少量的硅酸镁。区别于CN101543672-一种灭火材料及其制备方法和应用中硅酸镁作为灭火材料，本发明中在粉体研磨前加入硅酸镁作为抗结剂，用于防止粉体在研磨时与磨粉罐内的残余水分接触吸湿结块。
4、在改性粉体内添加少量的疏水白炭黑。虽然七氟丙烷对于爆炸产生的火焰具有更好的抑制作用，但反应过程中会产生少量具有刺激性的HF气体，疏水白炭黑主要成分为SiO2，能够吸收部分的HF气体产生SiF4无色无味的气体，弥补了七氟丙烷燃烧产生HF这一缺陷。同时疏水白炭黑的加入让粉体具有更好的分散性，提高了催动后的弥散效果。
5、在改性粉体加入少量硬脂酸钠。相较于CN201911228561.6一种ABC干粉灭火剂及其制备方法中提及的二甲基硅油的疏水处理，本方案不仅加入了甲基含氢硅油作为疏水改性剂，而且加入少量硬脂酸钠作为干燥剂用于延长粉体的保存时间。同时硬脂酸钠也能起到一定的中和作用，降低酸性物质的腐蚀效果。
6、绿色环保，价格低廉。原料和产物性能稳定，不会带来污染和碳排放，磷酸二氢铵受热分解产物收集后可用作氮磷肥料，绿色经济无污染。
附图说明
图1为普通磷酸二氢铵粉体的SEM电镜扫描图。
图2为实施例2中中制备的改性磷酸二氢铵超细粉体的SEM电镜扫描图。
具体实施方式
本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明下面结合实施例作进一步详述：
实施例1
一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法，步骤为：
S1、将总质量分数占比90％磷酸二氢铵、5％石英砂、3％白云母粉、2％硅酸镁搅拌均匀，共10g，60℃鼓风干燥机干燥30min，放入行星式球磨机，其中大中小球数量之比为1：1：2，粉体质量与球体质量比为1：3。研磨时间为6h，平均转速为400r/min，3h正向转动，3h反向转动。
S2、将S1中研磨的粉体放入剪切机内剪切5次，每次时间为2s，随后放入60℃鼓风干燥机内干燥30min。取2500目的筛网，筛取粒径为5μm的粉体，筛选后放置备用。
S3、将含氢量为1.65％的甲基含氢硅油与3倍的丙酮溶剂混合，加入甲基含氢硅油的量为S1研磨后粉体的质量的3％，即0.3g，丙酮添加量为0.9g，两者混合均匀后，在50℃水浴加热条件下加入S2过筛后的粉体，同时加入1.2g疏水白炭黑和0.6g硬脂酸钠，充分搅拌15-20分钟后，在鼓风干燥机内90℃烘干6h。
S4、将S3中烘干成膜后的粉体继续重复S2中的筛选步骤，筛选后的粉体室温下冷却40分钟后，得到改性粉体，粒径5μm，含水量不高于0.5％。
S5、七氟丙烷/空气混合气体催动改性磷酸二氢铵超细粉体的用量要求为：通入0.08g/L的磷酸二氢铵改性粉体搭配上七氟丙烷体积分数4％的七氟丙烷/空气混合气体，催动粉体后形成冷气溶胶。
实施例2
一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法，步骤为：
S1、将总质量分数占比90％磷酸二氢铵、5％石英砂、3％白云母粉、2％硅酸镁搅拌均匀，共10g，60℃鼓风干燥机干燥30min，放入行星式球磨机，其中大中小球数量之比为1：1：2，粉体质量与球体质量比为1：3。研磨时间为4h，平均转速为400r/min，2h正向转动，2h反向转动。
S2、将S1中研磨的粉体放入剪切机内剪切5次，每次时间为2s，随后放入60℃鼓风干燥机内干燥30min。取1250目的筛网，筛取粒径为10μm的粉体，筛选后放置备用。
S3、将含氢量为1.65％的甲基含氢硅油与3倍的丙酮溶剂混合，加入甲基含氢硅油的量为S1研磨后粉体的质量的3％，即0.3g，丙酮添加量为0.9g，两者混合均匀后，在50℃水浴加热条件下加入S2过筛后的粉体，同时加入1.2g疏水白炭黑和0.6g硬脂酸钠，充分搅拌15-20分钟后，在鼓风干燥机内90℃烘干6h。
S4、将S3中烘干成膜后的粉体继续重复S2中的筛选步骤，筛选后的粉体室温下冷却40分钟后，得到改性粉体，粒径10μm，含水量不高于0.5％。
S5、七氟丙烷/空气混合气体催动改性磷酸二氢铵超细粉体的用量要求为：通入0.08g/L的磷酸二氢铵改性粉体搭配上七氟丙烷体积分数4％的七氟丙烷/空气混合气体，催动粉体后形成冷气溶胶。
实施例3
一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法，步骤为：
S1、将总质量分数占比90％磷酸二氢铵、5％石英砂、3％白云母粉、2％硅酸镁搅拌均匀，共10g，60℃鼓风干燥机干燥30min，放入行星式球磨机，其中大中小球数量之比为1：1：2，粉体质量与球体质量比为1：3。研磨时间为6h，平均转速为400r/min，3h正向转动，3h反向转动。
S2、将S1中研磨的粉体放入剪切机内剪切5次，每次时间为2s，随后放入60℃鼓风干燥机内干燥30min。取2500目的筛网，筛取粒径为5μm的粉体，筛选后放置备用。
S3、将含氢量为1.65％的甲基含氢硅油与3倍的丙酮溶剂混合，加入甲基含氢硅油的量为S1研磨后粉体的质量的3％，即0.2g，丙酮添加量为0.6g，两者混合均匀后，在50℃水浴加热条件下加入S2过筛后的粉体，同时加入1.2g疏水白炭黑和0.6g硬脂酸钠，充分搅拌15-20分钟后，在鼓风干燥机内90℃烘干6h。
S4、将S3中烘干成膜后的粉体继续重复S2中的筛选步骤，筛选后的粉体室温下冷却40分钟后，得到改性粉体，粒径5μm，含水量不高于0.5％。
S5、七氟丙烷/空气混合气体催动改性磷酸二氢铵超细粉体的用量要求为：通入0.08g/L的磷酸二氢铵改性粉体搭配上七氟丙烷体积分数4％的七氟丙烷/空气混合气体，催动粉体后形成冷气溶胶。
实施例4
一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法，步骤为：
S1、将总质量分数占比90％磷酸二氢铵、5％石英砂、3％白云母粉、2％硅酸镁搅拌均匀，共10g，60℃鼓风干燥机干燥30min，放入行星式球磨机，其中大中小球数量之比为1：1：2，粉体质量与球体质量比为1：3。研磨时间为6h，平均转速为400r/min，3h正向转动，3h反向转动。
S2、将S1中研磨的粉体放入剪切机内剪切5次，每次时间为2s，随后放入60℃鼓风干燥机内干燥30min。取2500目的筛网，筛取粒径为5μm的粉体，筛选后放置备用。
S3、将含氢量为1.65％的甲基含氢硅油与3倍的丙酮溶剂混合，加入甲基含氢硅油的量为S1研磨后粉体的质量的3％，即0.3g，丙酮添加量为0.9g，两者混合均匀后，在50℃水浴加热条件下加入S2过筛后的粉体后，在鼓风干燥机内90℃烘干6h。
S4、将S3中烘干成膜后的粉体继续重复S2中的筛选步骤，筛选后的粉体室温下冷却40分钟后，得到改性粉体，粒径5μm，含水量不高于1.5％。
S5、七氟丙烷/空气混合气体催动改性磷酸二氢铵超细粉体的用量要求为：通入0.08g/L的磷酸二氢铵改性粉体搭配上七氟丙烷体积分数4％的七氟丙烷/空气混合气体，催动粉体后形成冷气溶胶。
实施例5
一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法，步骤为：
S1、将总质量分数占比90％磷酸二氢铵、5％石英砂、3％白云母粉、2％硅酸镁搅拌均匀，共10g，60℃鼓风干燥机干燥30min，放入行星式球磨机，其中大中小球数量之比为1：1：2，粉体质量与球体质量比为1：3。研磨时间为6h，平均转速为400r/min，3h正向转动，3h反向转动。
S2、将S1中研磨的粉体放入剪切机内剪切5次，每次时间为2s，随后放入60℃鼓风干燥机内干燥30min。取2500目的筛网，筛取粒径为5μm的粉体，筛选后放置备用，此时粉体含水量为3.2％。
S3、七氟丙烷/空气混合气体催动未改性的磷酸二氢铵超细粉体的用量要求为：通入0.08g/L的磷酸二氢铵改性粉体搭配上七氟丙烷体积分数4％的七氟丙烷/空气混合气体，催动粉体后形成冷气溶胶。
实施例6
只通入七氟丙烷体积分数4％的七氟丙烷/空气混合气体，测试其对甲烷爆炸的抑制效果。
实施例7
一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法，步骤为：
S1、将总质量分数占比90％磷酸二氢铵、5％石英砂、3％白云母粉、2％硅酸镁搅拌均匀，共10g，60℃鼓风干燥机干燥30min，放入行星式球磨机，其中大中小球数量之比为1：1：2，粉体质量与球体质量比为1：3。研磨时间为6h，平均转速为400r/min，3h正向转动，3h反向转动。
S2、将S1中研磨的粉体放入剪切机内剪切5次，每次时间为2s，随后放入60℃鼓风干燥机内干燥30min。取2500目的筛网，筛取粒径为5μm的粉体，筛选后放置备用。
S3、将含氢量为1.65％的甲基含氢硅油与3倍的丙酮溶剂混合，加入甲基含氢硅油的量为S1研磨后粉体的质量的3％，即0.3g，丙酮添加量为0.9g，两者混合均匀后，在50℃水浴加热条件下加入S2过筛后的粉体，同时加入1.2g疏水白炭黑和0.6g硬脂酸钠，充分搅拌15-20分钟后，在鼓风干燥机内90℃烘干6h。
S4、将S3中烘干成膜后的粉体继续重复S2中的筛选步骤，筛选后的粉体室温下冷却40分钟后，得到改性粉体，粒径5μm，含水量不高于0.5％。
S5、七氟丙烷/空气混合气体催动改性磷酸二氢铵超细粉体的用量要求为：通入0.12g/L的磷酸二氢铵改性粉体搭配上七氟丙烷体积分数3％的七氟丙烷/空气混合气体，催动粉体后形成冷气溶胶。
实施例8
一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法，步骤为：
S1、将总质量分数占比90％磷酸二氢铵、5％石英砂、3％白云母粉、2％硅酸镁搅拌均匀，共10g，60℃鼓风干燥机干燥30min，放入行星式球磨机，其中大中小球数量之比为1：1：2，粉体质量与球体质量比为1：3。研磨时间为6h，平均转速为400r/min，3h正向转动，3h反向转动。
S2、将S1中研磨的粉体放入剪切机内剪切5次，每次时间为2s，随后放入60℃鼓风干燥机内干燥30min。取2500目的筛网，筛取粒径为5μm的粉体，筛选后放置备用。
S3、将含氢量为1.65％的甲基含氢硅油与3倍的丙酮溶剂混合，加入甲基含氢硅油的量为S1研磨后粉体的质量的3％，即0.3g，丙酮添加量为0.9g，两者混合均匀后，在50℃水浴加热条件下加入S2过筛后的粉体，同时加入1.2g疏水白炭黑和0.6g硬脂酸钠，充分搅拌15-20分钟后，在鼓风干燥机内90℃烘干6h。
S4、将S3中烘干成膜后的粉体继续重复S2中的筛选步骤，筛选后的粉体室温下冷却40分钟后，得到改性粉体，粒径5μm，含水量不高于0.5％。
S5、七氟丙烷/空气混合气体催动改性磷酸二氢铵超细粉体的用量要求为：通入0.04g/L的磷酸二氢铵改性粉体搭配上七氟丙烷体积分数5％的七氟丙烷/空气混合气体，催动粉体后形成冷气溶胶。
为研究惰性气体催动粉体的协同抑爆效果，在实施例1-8的基础上，给出对比实施1-6进行补充说明。
对比实施例1
与实施例6的区别在于，不通入七氟丙烷/空气混合气体。
对比实施例2
与实施例6的区别在于，将通入七氟丙烷体积分数4％的七氟丙烷/空气混合气体改为通入七氟丙烷体积分数1％的七氟丙烷/空气混合气体。
对比实施例3
与实施例6的区别在于，将通入七氟丙烷体积分数4％的七氟丙烷/空气混合气体改为通入七氟丙烷体积分数2％的七氟丙烷/空气混合气体。
对比实施例4
与实施例1的区别在于，不包括S1-S4，S5中不通入七氟丙烷/空气混合气体，只通入0.08g/L的改性粉体。
对比实施例5
与实施例1的区别在于，不包括S1-S4，S5中通入0.08g/L的磷酸二氢铵改性粉体搭配上七氟丙烷体积分数1％的七氟丙烷/空气混合气体，催动粉体后形成冷气溶胶。
对比实施例6
与实施例1的区别在于，不包括S1-S4，S5中通入0.08g/L的磷酸二氢铵改性粉体搭配上七氟丙烷体积分数2％的七氟丙烷/空气混合气体，催动粉体后形成冷气溶胶。
表1为实施例1-8制备的抑爆材料在9.5％浓度甲烷的爆炸抑制试验后的最大爆炸压力实验数据。实施例1-8具体实验步骤为：往2.5L(50mm×50mm×1000mm) 的亚克力透明管道内通入体积分数为9.5％的甲烷，静置5-10min后通入七氟丙烷/空气预混气体催动改性磷酸二氢铵超细粉体使粉末扬起呈雾状，打开压力电信号采集系统，同步控制器控制电磁阀关闭预混气体释放，同时控制电子脉冲点火器打开产生甲烷爆炸，爆炸终止后记录压力变化。
表2为对比实施例1-6制备的抑爆材料在9.5％浓度甲烷的爆炸抑制试验后的最大爆炸压力实验数据。为了增强对比性，对比实施例1-6使用 3.2L(80mm×80mm×500mm)的短实验管道。
由表1可知，研究实施例1-8的实验结果可得出：
实施例1与实施例2相比，粉体的粒径越小，与火焰接触效果越好，因此实施例1的爆炸过程中断，实施例2的爆炸过程未中断；
实施例1与实施例3相比，改性剂的添加量不同，实施例3改性剂添加量少，部分粉体表面未能形成斥水膜产生结块，因此实施例3未能中断爆炸过程；
实施例1与实施例4相比，实施例4中未加入干燥剂硬脂酸钠和流动剂疏水白炭黑，粉体被惰性气体催动后未能在空气中弥散开，与火焰接触不均匀，因此未能中断爆炸过程；
实施例1与实施例5相比，实施例5中的粉体未改性，粉体颗粒在空气中会迅速的吸湿结块形成大颗粒，对抑爆效果产生影响，因此爆炸过程未中断；
实施例1与实施例6相比，实施例6中在不加入粉体的情况下，低浓度的七氟丙烷虽然能抑制火焰传播，但是抑制效果不如实施例1的冷气溶胶，因此爆炸过程未中断；
实施例1、实施例7、实施例8相比，气体和粉体量的配比不同，爆炸压力也不同，一定浓度的惰性气体配合上合适量的粉体会有较好的抑爆效果，不过高浓度七氟丙烷热分解会产生过量的HF并且产生过度浪费。
因此从节能环保和抑制效果多方面去对比分析，实施例1的工艺具有最佳效果。由表2可知，研究对比实施例1-6的实验结果可得出：
对比实施例1-3在原来实施例6的基础上，将混合气体中七氟丙烷的量改为 0％、1％和2％，1％、2％时的爆炸压力比0％时的爆炸压力分别增加了11.67％、 3.75％，但是对比实施例4-6在使用与原来实施例1同等用量的磷酸二氢铵超细粉体后，1％、2％时的爆炸压力比0％时的爆炸压力分别下降了20.53％、48.46％；由此可以看出磷酸二氢铵超细粉体与七氟丙烷混合气体具有很强的协同抑爆性，两者结合使用效果远比单独使用效果要好。
表1实施例1-8实验结果表
表2对比实施例1-6实验结果表
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、将纯度≥95%的磷酸二氢铵粉体、石英砂、白云母粉、硅酸镁混合均匀，放入鼓风干燥机内进行干燥后，放入行星球磨机内搅拌研磨；
S2、将S1中研磨后的粉体放入剪切机内剪切4-5次，每次时间不超过3s，随后放入鼓风干燥机内烘干，过筛后放置备用；
S3、将含氢量为1.65%的甲基含氢硅油作为改性剂，丙酮作为硅油分散剂，两者混合均匀后，在50℃-60℃水浴条件下加入到S2中过筛后的粉体中，加入硬脂酸钠和疏水白炭黑，充分搅拌15-20分钟后，放入鼓风干燥机内烘干成膜，使粉体表面形成憎水膜，S2中过筛的粉体、硬脂酸钠、疏水白炭黑三者添加质量比例为8.5：0.4-0.6：0.8-1.2，甲基含氢硅油的添加量为研磨后粉体总质量分数的2%-3%；
S4、将S3中烘干成膜后的粉体继续过筛，而后将粉体在室温下冷却后，得到改性磷酸二氢铵超细粉体，粒径为4.5μm-5.5μm；
S5、将七氟丙烷/空气混合气体催动S4中得到的改性磷酸二氢铵超细粉体，形成磷酸二氢铵冷气溶胶。
2.如权利要求1中所述的改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法，其特征在于：S1中，磷酸二氢铵、石英砂白云母粉硅酸镁的质量比为90:5:3:2。
3.如权利要求1中所述的改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法，其特征在于：S3中，丙酮加入的量为甲基含氢硅油添加质量的3倍。
4.如权利要求1中所述的改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法，其特征在于：S3中，鼓风干燥箱设置温度为90℃，干燥时间为6h。
5.如权利要求1中所述的改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法，其特征在于：S5中，爆炸空间内改性磷酸二氢铵超细粉体浓度为0.08g/L，混合气体中七氟丙烷体积占比为4%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210368416.3A CN114681855B (zh) | 2022-04-09 | 2022-04-09 | 一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210368416.3A CN114681855B (zh) | 2022-04-09 | 2022-04-09 | 一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114681855A CN114681855A (zh) | 2022-07-01 |
| CN114681855B true CN114681855B (zh) | 2023-05-23 |
Family
ID=82143012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210368416.3A Active CN114681855B (zh) | 2022-04-09 | 2022-04-09 | 一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114681855B (zh) |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9114504D0 (en) * | 1991-07-04 | 1991-08-21 | Graviner Ltd Kidde | Fire extinguishing and explosion suppressant substances |
| RU2368410C1 (ru) * | 2008-05-07 | 2009-09-27 | Учреждение Российской академии наук Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН | Газовый состав для предотвращения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей |
| CN102861397B (zh) * | 2012-10-11 | 2015-03-25 | 西安新竹防灾救生设备有限公司 | 一种油罐车干粉灭火抑爆系统 |
| CN102974066B (zh) * | 2012-11-19 | 2016-06-01 | 浙江福兴消防设备有限公司 | 一种高效能abc超细干粉灭火剂及其制备方法 |
| CN103550882A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-05 | 西安新竹防灾救生设备有限公司 | 一种自动抑爆灭火装置 |
| CN204476459U (zh) * | 2014-12-11 | 2015-07-15 | 安徽理工大学 | 一种气固混合灭火抑爆剂 |
| CN105536173A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-05-04 | 中国人民解放军后勤工程学院 | 一种气液两相抑爆剂抑制受限空间油气爆炸的方法 |
| CN109973136B (zh) * | 2019-03-26 | 2020-01-14 | 山东科技大学 | 一种抑制低浓度煤层气爆炸的复合型抑爆剂及其制备方法 |
| CN111054008A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-24 | 李宏伟 | 一种凝胶干水灭火剂的制备方法 |
| CN112657113B (zh) * | 2020-01-03 | 2022-03-04 | 华中科技大学 | 一种应用于电力系统火灾抗复燃型阻燃灭火剂及其制备方法 |
| CN212614860U (zh) * | 2020-08-06 | 2021-02-26 | 江苏钜熙矿用设备科技有限公司 | 一种用于瓦斯管道输送的七氟丙烷抑爆装置 |
| CN113856129B (zh) * | 2021-11-23 | 2022-08-12 | 中国民航大学 | 一种具有降温功能的复合灭火剂制备方法 |
-
2022
- 2022-04-09 CN CN202210368416.3A patent/CN114681855B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114681855A (zh) | 2022-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dai et al. | Experimental investigation on the inhibition of coal dust explosion by the composite inhibitor of carbamide and zeolite | |
| CN101239228A (zh) | 磷酸铵盐超细干粉灭火剂及其制备方法 | |
| JP2009509627A (ja) | 消火剤、その製造方法及び消火方法 | |
| Liu et al. | Synthesis and characteristic analysis of coal dust explosion suppressant based on surface modification of ammonium dihydrogen phosphate with methyl hydrogen-containing silicone oil | |
| Wei et al. | Preparation and performance of novel APP/NaY–Fe suppressant for coal dust explosion | |
| CN105999606A (zh) | 一种磷酸铵高效能超细干粉灭火剂及其生产方法 | |
| CN108421196A (zh) | 一种三相泡沫灭火剂及其制备方法 | |
| CN102133459A (zh) | 一种超细干粉灭火剂及其制备方法 | |
| Liang et al. | Inhibition characteristics of coal dust explosion at the gasification atmosphere | |
| Yin et al. | Inhibition evaluation of magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, and hydrotalcite on the flame propagation of coal dust | |
| CN107823835A (zh) | 一种复合多盐超细干粉灭火剂及其制备方法 | |
| CN114652992A (zh) | 一种降温型超细干粉灭火剂、制备方法及其灭火设备 | |
| CN114681855B (zh) | 一种改性磷酸二氢铵冷气溶胶甲烷爆炸抑制剂的制备方法 | |
| Wang et al. | Analysis of the effectiveness of Mg (OH) 2/NH4H2PO4 composite dry powder in suppressing methane explosion | |
| Luo et al. | Synergistic inhibition of H2/CH4 explosions by CO2/modified KHCO3 powder | |
| Guo et al. | Suppression effect and mechanism of fly ash on gas explosions | |
| Song et al. | Hybrid C2H2/dust/air explosion characteristics of CaC2 in the presence of water drops | |
| CN105903147A (zh) | 一种abc超细干粉灭火剂及其制备方法 | |
| Liang et al. | Preparation and fire extinguishing mechanism of novel fire extinguishing powder based on recyclable struvite | |
| CN111054015A (zh) | 一种新型组合式干粉灭火剂及其制备方法 | |
| Lin et al. | Effects of fire extinguishing agents on pyrolysis and explosion characteristics of optical brightener dust | |
| Wang et al. | Gas explosion suppression performance of modified gel-type dry waters | |
| Zhang et al. | Preparation and inhibition performance of dry water materials for preventing spontaneous combustion of coal | |
| UA83096C2 (uk) | Порошкоподібний діоксид титану та спосіб його одержання полуменевим гідролізом | |
| CN111420338B (zh) | 一种利用石英砂尾矿制备高效环保型灭火剂的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |