CN114904200B - 一种用于林草火灾扑救的纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于林草火灾扑救的纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于林草火灾扑救的纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂及其制备方法，属于林草火灾扑救技术领域，所述复合水溶胶灭火剂是由纳米金属氧化物与反应型阻燃剂通过水解缩聚而得，其中反应型阻燃剂是由含磷氮聚合物与氨基硅烷偶联剂通过离子置换反应而得，复合水溶胶灭火剂的纳米级尺寸和表面亲疏水基团的存在，赋予其良好的分散稳定性和林草表面浸润能力；同时，复合水溶胶灭火剂能够协同发挥纳米金属氧化物及其表面的含磷氮元素的阻隔/阻燃作用，赋予其良好的林草火灭火性能，制备方法成本低、操作简便、环境友好，所制备的复合水溶胶灭火剂具有优良的分散稳定性、林草表面浸润效果和林草火灭火性能。

Description

一种用于林草火灾扑救的纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂及其制备方法
技术领域
本发明属于林草火灾扑救技术领域，具体地说，涉及一种用于林草火灾扑救的纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂及其制备方法。
背景技术
当前水灭火是当今许多发达国家首选的林草火扑救方法，然而水分子内聚力大，对固体表面的附着力差，易造成大量水的损失，并且难以持续地吸收热量，灭火过程时间长。此外，水在自然或高温环境下易挥发，难以有效的防止火灾扩大蔓延。林草火灾防治实践表明，采用化学灭火剂扑灭林火比单一用水更为经济有效，还可用于开设防火隔离带。因此，迫切需要开发高效、抗复燃、环保、安全的新型化学灭火剂。
目前，磷酸铵、硫酸铵、金属氢氧化物等A类干粉灭火剂已广泛应用于林草火灾扑救，但在实际应用中仍存在一定的局限性，如粉体超细化过程需要借助特殊装备，且耗能高，生产成本大幅增加；粉体超细化后易出现团聚、结块现象，影响后续的表面改性；超细干粉灭火剂在使用过程中不可避免地会造成粉尘沉积，不利于环境保护。与超细干粉灭火剂相比，纳米氧化物粒子水溶胶的粒径更小，且粒径均一，同时具有良好的分散稳定性，能够在林草火灾防治中展现出优异的灭火和阻隔性能。通过调控纳米氧化物的种类、粒径、粘度、分散稳定性等重要参数，同时利用物理或化学手段在其表面修饰高效阻燃、环境友好、纳米尺寸的无卤高分子阻燃剂，基于纳米氧化物和无卤阻燃剂独特的力学、自由基链式反应中断、物理阻隔/吸附、热解成膜等特性，有望在保持纳米复合粒子溶胶在水体系稳定分散的同时，赋予其优异的灭火和阻隔性能。
迄今为止，国内外研究中用于林草火灾扑救的金属氧化物基纳米复合水溶胶灭火剂的产品和研究鲜有报道。本发明提供的纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂制备方法操作简便、环境友好，不仅为水溶性灭火剂与其它灭火剂产品的结合提供了更多的可能性，还能为林草火灾防治领域所出现的安全问题提供重要保障。因此，涉及一种用于林草火灾扑救的纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂及其制备方法是十分有必要的。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种用于林草火灾扑救的纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂及其制备方法，所述复合水溶胶灭火剂是由纳米金属氧化物与反应型阻燃剂通过水解缩聚而得。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种用于林草火灾扑救的纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂及其制备方法，包括以下特定步骤：(1)反应型阻燃剂的制备：将10～100g含磷氮聚合物与50～500mL无水乙醇混合置于配有磁力搅拌子的单口烧瓶中，加入1～10g的氨基硅烷偶联剂，室温搅拌1h，60～80℃反应12～24h，离心后得反应型阻燃剂，备用；
(2)纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂的制备：将反应型阻燃剂与纳米金属氧化物按质量比为1.0～3.0混合进行水解缩聚反应，在40～60℃反应12～24h，得到纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂。
优选地，所述纳米金属氧化物为氧化铝水溶胶、氧化锆水溶胶、氧化钛水溶胶中的一种；所用含磷氮聚合物为聚磷酸铵、聚乙烯醇磷酸铵、四正丁基磷酸铵中的一种；氨基硅烷偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的一种。
有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明所述纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂是由纳米金属氧化物与反应型阻燃剂通过水解缩聚而得，其中反应型阻燃剂是由含磷氮聚合物与氨基硅烷偶联剂通过离子置换反应而得。所述复合水溶胶灭火剂的纳米级尺寸和表面亲疏水基团的存在，赋予其良好的分散稳定性和林草表面浸润能力；同时，复合水溶胶灭火剂能够协同发挥纳米金属氧化物及其表面的含磷氮元素的阻隔/阻燃作用，赋予其良好的林草火灭火性能。本发明提供的制备方法成本低、操作简便、环境友好，所制备的复合水溶胶灭火剂具有优良的分散稳定性、林草表面浸润效果和林草火灭火性能，可应用于林草火灾扑救领域。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明一优选实施方式的一种用于林草火灾扑救的纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂及其制备方法，本实施例中将100g聚磷酸铵与500mL无水乙醇混合置于配有磁力搅拌子的单口烧瓶中，加入5g的3-氨丙基三甲氧基硅烷，室温搅拌1h，80℃反应12h，离心后得反应型阻燃剂，备用。将反应型阻燃剂与纳米氧化铝水溶胶按质量比为1.0混合进行水解缩聚反应，在60℃反应24h，得到纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂。
实施例2
本发明一优选实施方式的一种用于林草火灾扑救的纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂及其制备方法，本实施例中将100g聚磷酸铵与500mL无水乙醇混合置于配有磁力搅拌子的单口烧瓶中，加入10g的3-氨丙基三甲氧基硅烷，室温搅拌1h，80℃反应12h，离心后得反应型阻燃剂，备用。将反应型阻燃剂与纳米氧化铝水溶胶按质量比为2.0混合进行水解缩聚反应，在60℃反应24h，得到纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂。
实施例3
本发明一优选实施方式的一种用于林草火灾扑救的纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂及其制备方法，本实施例中将100g聚磷酸铵与500mL无水乙醇混合置于配有磁力搅拌子的单口烧瓶中，加入10g的3-氨丙基三甲氧基硅烷，室温搅拌1h，80℃反应24h，离心后得反应型阻燃剂，备用。将反应型阻燃剂与纳米氧化锆水溶胶按质量比为2.0混合进行水解缩聚反应，在60℃反应24h，得到纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂。
实施例4
本发明一优选实施方式的一种用于林草火灾扑救的纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂及其制备方法，本实施例中将100g聚乙烯醇磷酸铵与500mL无水乙醇混合置于配有磁力搅拌子的单口烧瓶中，加入5g的氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，室温搅拌1h，80℃反应24h，离心后得反应型阻燃剂，备用。将反应型阻燃剂与纳米氧化铝水溶胶按质量比为1.0混合进行水解缩聚反应，在60℃反应24h，得到纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂。
实施例5
本发明一优选实施方式的一种用于林草火灾扑救的纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂及其制备方法，本实施例中将100g四正丁基磷酸铵与500mL无水乙醇混合置于配有磁力搅拌子的单口烧瓶中，加入5g的氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，室温搅拌1h，80℃反应24h，离心后得反应型阻燃剂，备用。将反应型阻燃剂与纳米氧化钛水溶胶按质量比为1.0混合进行水解缩聚反应，在60℃反应24h，得到纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂。
以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于林草火灾扑救的纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂，其特征在于，包括以下特定步骤：
（1）反应型阻燃剂的制备：将10~100 g含磷氮聚合物与50~500 mL无水乙醇混合置于配有磁力搅拌子的单口烧瓶中，加入1~10 g的氨基硅烷偶联剂，室温搅拌1 h， 60~80 ℃反应12~24 h，离心后得反应型阻燃剂，备用；
（2）纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂的制备：将反应型阻燃剂与纳米金属氧化物按质量比为1.0~3.0混合进行水解缩聚反应，在40~60 ℃反应12~24 h，得到纳米金属氧化物基复合水溶胶灭火剂；
所述纳米金属氧化物为氧化铝水溶胶、氧化锆水溶胶、氧化钛水溶胶中的一种；所用含磷氮聚合物为聚磷酸铵、聚乙烯醇磷酸铵、四正丁基磷酸铵中的一种；氨基硅烷偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷中的一种。
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