CN114796966A - 一种电气降温、灭弧、灭火试剂及其制备方法 - Google Patents

一种电气降温、灭弧、灭火试剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电气降温、灭弧、灭火试剂及其制备方法，包括以下质量组分的物质：全氟己酮50~70份，有机硅阻燃剂30~50份，5,5‑二甲基‑2‑氯‑1,3,2‑二氧磷杂己内酰磷酸酯20~40份，金属氢氧化物5~12份，石墨粉20~30份，分散剂3~5份。本发明灭火试剂采用全氟己酮为灭火剂，辅以有机硅阻燃剂，5,5‑二甲基‑2‑氯‑1,3,2‑二氧磷杂己内酰磷酸酯以及无机阻燃剂金属氢氧化物，和具有多孔结构的石墨粉，解决了单独施用全氟己酮灭火剂容易发生复燃的问题，且石墨粉的多孔结构可以吸附全氟己酮在灭火过程中产生的HF有毒气体，减少了空气污染。

Description

一种电气降温、灭弧、灭火试剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及灭火剂制备技术领域，具体涉及一种电气降温、灭弧、灭火试剂及其制备方法。
背景技术
现有技术中，哈龙灭火剂因为破坏大气臭氧层，在全球范围内已被禁止使用，而全氟己酮类灭火剂作为一种高效、清洁、环保的灭火试剂而备受瞩目。全氟己酮类具有优良的灭弧性能和绝缘性能，主要用于电力系统频繁操作及要求高速开断场合的灭弧保护气体，也可以用氮气进行超级增压，并作为灭火系统的一部分存放在高压气瓶中。典型应用场所包括：计算机房，数据中心，航空，轮船，车辆，图书馆，采油和天然气生产等场所的火灾。但是，全氟己酮在实际使用中，由于沸点较低，在灭火中随高温很快会气化，很难抑制新能源汽车中的电池内部发生化学反应进而复燃。
有研究表明，作为一类含氟化合物，在相同火源的情况下此类灭火剂在灭火过程中产生的有毒、腐蚀性气体HF的量是哈龙1301的5-10倍。HF是一种有毒的强酸性气体，潮湿环境中会严重腐蚀金属器材、电子设备，吸入人体后会对火场的灭火人员造成不可修复的损害。如何能够降低此类洁净化学气体灭火剂在灭火过程中有毒气体HF的产量，对于更好地保护人们的生命安全具有重要意义。
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。由于新能源汽车对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，但当前技术上不成熟。随着电池动力汽车保有量逐年增加，车辆的安全问题越来越重要，每年三线以上城市动力汽车火灾都在几十起甚至上百起，不仅车辆报废，更有甚至造成人员伤亡。而新能源汽车火灾多为电池起火造成的。该类火灾，既不同于普通的建筑类火灾，也有别于一般的电器类火灾，是以C类深火为主的兼有电器类和化学类的复合型火灾。常规的灭火剂以及灭火方法已经无法有效地解决新能源汽车电池的安全问题。
因此，如何提供一种电气降温、灭弧、灭火试剂，特别是针对电池电气起火的灭火是本领域技术人员有待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种电气降温、灭弧、灭火试剂及其制备方法，解决现有技术单独施用全氟己酮灭火剂，新能源汽车电池容易发生复燃，且产生大量HF气体使空气受到污染的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：
一种电气降温、灭弧、灭火试剂，包括以下质量组分的物质：全氟己酮50~70份，有机硅阻燃剂30~50份，5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯20~40份，金属氢氧化物5~12份，石墨粉20~30份，分散剂3~5份。
进一步优化为，全氟己酮60份，有机硅阻燃剂40份，5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯30份，金属氢氧化物10份，石墨粉25份，分散剂4份。
进一步，所述有机硅阻燃剂为聚硅氧烷、硅树脂、聚硅硼烷中的一种或多种。
进一步，所述金属氢氧化物为氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或多种。
进一步，所述分散剂为异构十醇聚氧乙烯醚或异构十三醇聚氧乙烯醚。
一种电气降温、灭弧、灭火试剂的制备方法，具体步骤包括：将全氟己酮、有机硅阻燃剂、5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯、金属氢氧化物，石墨粉和分散剂搅拌混合均匀，即得到乳液状电气降温、灭弧、灭火试剂。
所述搅拌的时间为1~2 h，温度为25~35℃。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明灭火试剂采用全氟己酮为灭火剂，辅以有机硅阻燃剂，5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯以及无机阻燃剂金属氢氧化物，和具有多孔结构的石墨粉，解决了单独施用全氟己酮灭火剂，容易发生复燃的问题，且石墨粉的多孔结构可以吸附全氟己酮在灭火过程中产生的HF有毒气体，减少了空气污染。
2、本发明灭火试剂中添加了有机硅阻燃剂和5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯阻燃剂，有机硅阻燃剂在灭火的过程中会生成含有Si-O键和/或Si-C键的无机隔氧绝热保护层，能够组织燃烧分解产物外溢，达到阻燃、抑烟、低毒的目的。而5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯是一种阻燃性能优良的有机磷阻燃剂，具有低烟、无毒、低卤的优点；受热时能产生结构更趋稳定的碳化层；碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程，同时形成隔离层，阻止物质进一步燃烧。两种有机阻燃剂协同合作，加快了灭火的进程，减少了灭火的时间，也从源头上减少了HF有毒气体产生的可能，是一种高效环保的阻燃剂。
3、金属氢氧化物氢氧化铝和氢氧化镁同样是效果优良的阻燃剂，协同有机硅阻燃剂和5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯阻燃剂能够更好的达到阻燃效果，加快灭火的速度，且该阻燃剂具有阻燃、抑烟、覆盖三大功能而且无毒无腐蚀，稳定性好不挥发。
4、本发明所用分散剂为异构十醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚，属非离子型表面活性剂，具有优良的润湿、乳化、渗透性能，能够提升阻燃剂在整个灭火剂中的分散性，维持了整个灭火剂体系的稳定性，达到协同灭火、阻燃的目的。此外该分散剂易生物降解、生物毒性低，是一种环保的绿色表面活性剂，不会产生环境污染。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯结构式为：
Figure 614193DEST_PATH_IMAGE002
一、电气降温、灭弧、灭火试剂及其制备方法
实施例1
一种电气降温、灭弧、灭火试剂的制备方法，具体步骤包括：将60g全氟己酮，40g聚硅氧烷，30g 5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯，10g氢氧化镁，25g石墨粉，4g异构十醇聚氧乙烯醚在25℃搅拌混合1.5 h，得到乳液状电气降温、灭弧、灭火试剂。
实施例2
一种电气降温、灭弧、灭火试剂的制备方法，具体步骤包括：将50g全氟己酮，30g硅树脂，20g 5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯，5g氢氧化铝，20g石墨粉，3g异构十醇聚氧乙烯醚在30℃搅拌混合1 h，得到乳液状电气降温、灭弧、灭火试剂。
实施例3
一种电气降温、灭弧、灭火试剂的制备方法，具体步骤包括：将70g全氟己酮，50g聚硅硼烷，40g 5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯，6g氢氧化镁,6氢氧化铝，30g石墨粉，5g异构十三醇聚氧乙烯醚在35℃搅拌混合2 h，得到乳液状电气降温、灭弧、灭火试剂。
对比例1：全氟己酮灭火剂（江西剑安消防科技有限责任公司产品）。
对比例2：全氟己酮灭火剂与磷酸三甲苯酯阻燃剂混合形成的油系灭火剂。
二、对比试验及结果
1、将实施例1至3的全氟己酮乳液状灭火剂通过管道注入3L手提式移动式灭火设备中，在室内60m2空间内，按设计浓度5%，释放时间3s，喷放至1.8m×1m×0.46m防爆箱中，对40Ah镍氢电池进行灭火，明火熄灭时间分别为7.2s、7.6s、7.4s。有机硅阻燃剂在灭火的过程中会生成含有Si-O键和/或Si-C键的无机隔氧绝热保护层，能够组织燃烧分解产物外溢，达到阻燃、抑烟、低毒的目的。而5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯在受热时能产生结构更趋稳定的碳化层，阻止物质进一步燃烧。两者协同合作，加快了灭火的进程，减少了灭火的时间，也从源头上减少了HF有毒气体产生的可能。同时，喷射的无机盐类阻燃剂颗粒作为起泡剂覆盖物直接覆盖在电池表面，隔绝氧气，充分降温。而石墨粉的多孔结构可以进一步吸收灭火过程中产生的HF气体，达到高效、环保灭火的目的。灭火过程中无烟产生，且3小时内电池无明显升温发热复燃现象。
、将对比例1中纯的全氟己酮灭火剂通过管道注入3L手提式移动式灭火设备中，在室内60m2空间内，按设计浓度5%，释放时间3s，喷放至1.8m×1m×0.46m防爆箱中，对40Ah镍氢电池进行灭火，全氟己酮可在8.1秒内扑灭明火，但10分钟内电池又有急剧发热现象。
、将对比例2灭火剂通过管道注入3L手提式移动式灭火设备中，在室内60m2空间内，按设计浓度5%，释放时间3s，喷放至1.8m×1m×0.46m防爆箱中，对40Ah镍氢电池进行灭火，灭火剂可在7.8秒内扑灭明火，有机磷系阻燃剂高温下分解的部分磷自由基随着汽化热一部分与氢、氧自由基或羟基结合，阻断燃烧链式反应，但30分钟内电池又有发热现象。
实施例及对比例 复燃情况 抑烟 HF浓度(ppm) 灭火时间（s）
实施例1 3小时内无明显升温 无烟 0.98 7.2
实施例2 3小时内无明显升温 无烟 1.05 7.6
实施例3 3小时内无明显升温 无烟 0.99 7.4
对比例1 10分钟内急剧升温 有烟 28.9 8.1
对比例2 30分钟内急剧升温 微烟 3.67 7.8
通过对比试验可知，本发明电气降温、灭弧、灭火试剂有效解决了容易发生复燃的问题，且石墨粉的多孔结构可以吸附全氟己酮在灭火过程中产生的HF有毒气体，减少了空气污染。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种电气降温、灭弧、灭火试剂，其特征在于，包括以下质量组分的物质：全氟己酮50~70份，有机硅阻燃剂30~50份，5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯20~40份，金属氢氧化物5~12份，石墨粉20~30份，分散剂3~5份。
2.一种根据权利要求1所述电气降温、灭弧、灭火试剂，其特征在于，包括以下质量组分的物质：全氟己酮60份，有机硅阻燃剂40份，5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯30份，金属氢氧化物10份，石墨粉25份，分散剂4份。
3.根据权利要求1或2所述电气降温、灭弧、灭火试剂，其特征在于，所述有机硅阻燃剂为聚硅氧烷、硅树脂中聚硅硼烷。
4.根据权利要求1或2所述电气降温、灭弧、灭火试剂，其特征在于，所述金属氢氧化物为氢氧化镁或/和氢氧化铝中。
5.根据权利要求1或2所述电气降温、灭弧、灭火试剂，其特征在于，所述分散剂为异构十醇聚氧乙烯醚或/和异构十三醇聚氧乙烯醚。
6.一种电气降温、灭弧、灭火试剂的制备方法，其特征在于，采用权利要求1~5所述任一电气降温、灭弧、灭火试剂，具体步骤包括：将全氟己酮、有机硅阻燃剂、5,5-二甲基-2-氯-1,3,2-二氧磷杂己内酰磷酸酯、金属氢氧化物，石墨粉和分散剂搅拌混合均匀，即得到乳液状电气降温、灭弧、灭火试剂。
7.根据权利要求6所述电气降温、灭弧、灭火试剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为1~2 h，温度为25~35℃。
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