CN115501512A - 一种森林防火装置及构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种森林防火装置及构建方法，本发明通过对森林火场按块状进行区域划分，使用消防飞机携带若干隔离带单元，将隔离带单元沿着森林火场区块的区域边界进行铺设，在森林火场区块的外围构成由若干隔离带单元所组成的环状防火隔离带，使用消防飞机携带灭火液进行喷洒。由于环状防火隔离带能够吸掉本身几十倍、几百倍的水，蓄水能力强，能够将森林火场分割为互相独立的一块块，消防人员可依次对森林火场区块按块逐步灭火，防止死灰复燃，灭火、防火效果好。相对于常规直接喷水灭火的方式来说，能够节水十几倍，还能有效提高灭火效率。

Description

一种森林防火装置及构建方法

技术领域

本发明涉及一种森林防火装置及构建方法，属于森林防火技术领域。

背景技术

森林火灾会给森林带来严重危害，所以森林防火意义重大。按照燃烧部位、蔓延速度和危害程度的不同，森林火灾又可分为地表火、树冠火和地下火三类。

目前最常规的森林灭火方式，仍然是采用水灭火。但是，对明火的灭火方式最有效的是水灭火。但是森林火灾的灭火需要用到大量的水。在对明火消灭之后，暗火（地表火、地下火）的灭火，仍是难点。因为，为防止“死灰复燃”，最保险的方式仍然是对暗火使用大量的水进行水冲。但是，这种做法无疑会浪费大量的水。

在森林防火的应用研究中，对地表火、地下火等火情的防火、灭火研究为森林防火应用技术提供支撑。

森林航空消防是森林防火的重要手段，在处置突发森林火灾、重大火场侦查和快速灭火等方面具有明显优势，已成为现代森林防火的一项重要的、不可或缺的手段。优点主要表现在：

1）、能及时发现和确定林火的位置、范围、火势，并能承担灭火指挥任务。

2）、可迅速实施灭火或空投森林消防队员和物资，并可多次往返于火场与基地（或水源）实施连续灭火与补给装备和食物。

3）、飞机从空中喷洒化学灭火剂和水，如人工降雨，可有效地扑灭大面积火灾，尤其是对扑灭初期林火有显著的效果，一架载重4500L灭火剂的直升机在低速飞行喷洒时，喷洒覆盖面积可达到2500m²以上。

4）、不受地面交通限制，可以在空中任意往返而不受制于周围的环境。

5）、空中巡护瞭望视野开阔，火情发现率高。

航空灭火从飞机类型可以分为固定翼飞机、直升机和无人机等3种，从采用灭火材料的种类分为直接洒水灭火、喷洒化学剂灭火或两者的结合。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种森林防火装置及构建方法，具体技术方案如下：

一种森林防火装置，包括防火隔离带、消防飞机，所述防火隔离带包括若干个隔离带单元，所述隔离带单元包括两层导水防火层、用来封住两层导水防火层边沿的防火封边，所述防火封边与导水防火层的边沿固定连接，所述防火封边与两层导水防火层构成容纳腔，所述容纳腔设置有多个锥簧，所述容纳腔内还填充有防火填充层，所述防火填充层包括多个设置在导水防火层内侧的防火填充单元；所述消防飞机携带有灭火液。

上述技术方案的进一步优化，所述导水防火层和防火封边均采用防火吸水网制成，所述防火吸水网的制作方法包括如下步骤：

步骤S1、将玻璃纤维浸入质量分数为1%的氢氧化钠溶液中，使用超声振动，超声频率为25~26KHz，氢氧化钠溶液的温度保持在5~10℃；超声振动30min后，将玻璃纤维捞出，放入到质量分数为21~25%的稀盐酸中进行超声振动，超声频率为35~40KHz，清洗1h后得到预处理玻璃纤维；将预处理玻璃纤维与玻璃纤维按照质量比为1:3的比例进行纺纱制成增强纤维纱；

步骤S2、将淀粉和水按照质量比2:（3~5）的比例在90±3℃制成淀粉糊，将硝酸铈铵溶于硝酸制成硝酸铈铵的硝酸溶液，将硝酸铈铵的硝酸溶液加入到淀粉糊中搅拌均匀后，加入丙烯腈，在35±5℃下反应得到聚丙烯腈改性淀粉糊；丙烯腈、淀粉、硝酸铈铵的质量比为35:13:2；

把聚丙烯腈改性淀粉糊在90±3℃的氢氧化钾溶液中搅拌，加入硝酸酸化反应后水洗，再用氢氧化钾调节pH值为6.6~7.6，然后稀释成固含量为1.5%的第一浆液；

将第一浆液、三聚氰胺按照质量比100:（3~4）混合分散后，使用质量分数为65%的磷酸调节pH值为5.6~6.3，反应1h以上得到第二浆液；之后，将第二浆液、三聚氰胺按照质量比100:（5~7）混合分散后，使用质量分数为12%的氢氧化钾溶液调节pH值为7~7.6，反应2h以上得到第三浆液；

将棉纱在澄清石灰水中煮1h之后，再将其放入到-5~0℃的稀盐酸中冷藏1h后，得到预处理棉纱；稀盐酸的质量分数为3%；

将预处理棉纱浸在第三浆液中，取出后压去多余的浆液，得到第一浸渍纱，第一浸渍纱的带液量为55~66%；然后将第一浸渍纱在150~160℃的烘箱中干燥3h，便制得高吸水性纤维纱；

步骤S3、将高纯硅酸铝纤维纱、增强纤维纱、高吸水性纤维纱按照混纺比为2:1:2的比例进行混纺制成第一粗纱，将第一粗纱制成防火吸水网。

上述技术方案的进一步优化，所述防火填充单元包括热熔网，所述热熔网与导水防火层的内侧固定连接且构成存储腔，所述存储腔内填充有吸水树脂球；

所述吸水树脂球包括球壳、位于球壳外部的球状吸水树脂层、位于吸水树脂层外部的石棉纤维层、位于石棉纤维层外部的防水层，所述球壳由两个半球状的壳体构成，两个壳体之间采用PE-DJU90型的TPU热熔胶膜进行密封；所述球壳内填充有硝酸铵粉体，所述吸水树脂层的制作方法包括如下步骤：

步骤P1、将250质量份的丙稀酸用质量分数为30%的氢氧化钠溶液中和，碱中和度为20%，再依次加入100质量份淀粉、0.8质量份的NN-亚甲基双丙烯酰胺、12质量份的过硫酸钾、23质量份的几丁聚糖，在73℃预糊化5~7min，转入真空恒温干燥箱，抽真空至-0.1MPa，65~68℃恒温反应4h，取出、干燥、粉碎，得树脂粉；

步骤P2、将树脂粉、质量分数为40%的水玻璃溶液按照质量比100:（5~8）的比例混合后，以球壳（322）为芯，制成球体，干燥后即得球壳与吸水树脂层连接的半成品；

所述防水层由熔融范围在70-85℃的TPU热熔胶膜制成。

上述技术方案的进一步优化，所述消防飞机为直升飞机、无人机中的一种或数种。

上述技术方案的进一步优化，所述灭火液为水、溶液中的一种。

上述技术方案的进一步优化，相邻两个锥簧的上下两端的朝向呈相反设置。

上述技术方案的进一步优化，所述容纳腔的内部呈网状设置有吸水增强纱线，所述吸水增强纱线包括线体，所述线体的一侧连接有多根第一短线，所述线体的另一侧连接有多根波浪状第二短线，所述第二短线的线径与第一短线的线径之比为x，2≤x≤3，所述第二短线的吸水倍数与第一短线的吸水倍数之比为y，1.1≤y≤2；所述线体绕经锥簧。

上述技术方案的进一步优化，所述第二短线的制作方法为：将高吸水性纤维纱与石棉纤维按照混纺比为2:1的比例进行混纺制成第二粗纱，将多根第二粗纱进行纺线制成第三粗纱，将第三粗纱在70~80℃下热压成波浪状，冷却后即制成所述第二短线。

上述技术方案的进一步优化，所述第一短线的制作方法包括如下步骤：

步骤R1、将棉纱浸在第一浆液中，取出后压去多余的浆液，得到第二浸渍纱，第二浸渍纱的带液量为55~66%；然后将第二浸渍纱在150~160℃的烘箱中干燥2h，制得吸水粗纱；

步骤R2、将磷酸三苯酯、三异硬酯酰基钛酸异丙酯、丙酮按照质量比100:35:（3~5）的比例混合后，在均质机中分散1.5h以上，得到阻燃液料；

步骤R3、将吸水粗纱浸渍在阻燃液料中，取出后压去多余的阻燃液料，得到第三浸渍纱，第三浸渍纱的带液量为10~15%；将第三浸渍纱在60~70℃的烘箱中干燥1h以上，取出得到半成品纱线；

步骤R4、将半成品纱线浸渍在阻燃液料中，取出后压去多余的阻燃液料，得到第四浸渍纱，第四浸渍纱的带液量为7~10%；将第四浸渍纱在60~70℃的烘箱中干燥1h以上，取出得到第一短线。

一种森林防火装置的构建方法，包括以下步骤：

步骤Q1、对森林火场按块状进行区域划分，森林火场的火焰高度小于或等于30cm，得到若干块森林火场区块；

步骤Q2、使用消防飞机携带若干隔离带单元，将隔离带单元沿着森林火场区块的区域边界进行铺设，相邻两块隔离带单元之间采用重叠设置，在森林火场区块的外围构成由若干隔离带单元所组成的环状防火隔离带；

步骤Q3、使用消防飞机携带灭火液，消防飞机所携带的灭火液对着环状的防火隔离带进行喷洒，每隔一段时间对防火隔离带进行喷洒灭火液；

步骤Q4、当被环状的防火隔离带所围着的森林火场区块内出现明火时，使用消防水枪对明火进行灭火。

本发明的有益效果：

本发明通过对森林火场按块状进行区域划分，使用消防飞机携带若干隔离带单元，将隔离带单元沿着森林火场区块的区域边界进行铺设，在森林火场区块的外围构成由若干隔离带单元所组成的环状防火隔离带，使用消防飞机携带灭火液进行喷洒。由于环状防火隔离带能够吸掉本身几十倍、几百倍的水，蓄水能力强，能够将森林火场分割为互相独立的一块块，消防人员可依次对森林火场区块按块逐步灭火，防止死灰复燃，灭火、防火效果好。相对于常规直接喷水灭火的方式来说，能够节水十几倍，还能有效提高灭火效率。

附图说明

图1为本发明所述隔离带单元的结构示意图；

图2为本发明所述导水防火层与防火填充单元的连接示意图；

图3为本发明所述吸水树脂球的结构示意图；

图4为本发明所述吸水增强纱线的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，所述森林防火装置，包括防火隔离带、消防飞机，所述防火隔离带包括若干个隔离带单元，所述隔离带单元包括两层导水防火层10、用来封住两层导水防火层10边沿的防火封边12，所述防火封边12与导水防火层10的边沿固定连接，所述防火封边12与两层导水防火层10构成容纳腔13，所述容纳腔13设置有多个锥簧20，所述容纳腔13内还填充有防火填充层，所述防火填充层包括多个设置在导水防火层10内侧的防火填充单元30；所述消防飞机携带有灭火液。

其中，在图1中，从左侧开始计数，第一个锥簧20的上端为大端，第一个锥簧20的下端为小端；与第一个锥簧20相邻的第二个锥簧20，第一个锥簧20的上端为小端，第一个锥簧20的下端为大端。在锥簧20中，大端是外径最大的一端，小端是外径最小的一端。

由于相邻两个锥簧20的上下两端的朝向呈相反设置，一方面，不但使得隔离带单元的上下两面受力均匀，无论正面朝上还是反面朝上，可以使用使用，使用效果相同，方便现场应用。

在一些实施例中，锥簧20优选防腐性能好的不锈钢制成。

在一些实施例中，所述消防飞机为直升飞机、无人机中的一种或数种。直升飞机的运载量大。无人机更灵活，方便易得。

在一些实施例中，所述灭火液为水、溶液中的一种。水的成本最低。如果想进一步提高灭火效果，可使用一些水基灭火液，如可采用河南省新消消防安全设备有限公司的Sx型阻燃灭火剂，其是溶液。

实施例2

一种森林防火装置的构建方法，包括以下步骤：

步骤Q1、对森林火场按块状进行区域划分，森林火场的火焰高度小于或等于30cm，得到若干块森林火场区块。本发明主要是对明火较小的火场进行灭火，因此森林火场的火焰高度不能过高。由于隔离带单元的高度不超过30cm，因此，森林火场的火焰高度不能超过30cm。

隔离带单元的高度过高，不利于其折叠、码放，占用空间大，不利于使用消防飞机运输。

步骤Q2、使用消防飞机携带若干隔离带单元，将隔离带单元沿着森林火场区块的区域边界进行铺设，相邻两块隔离带单元之间采用重叠设置，在森林火场区块的外围构成由若干隔离带单元所组成的环状的防火隔离带。

步骤Q3、使用消防飞机携带灭火液，消防飞机所携带的灭火液对着环状的防火隔离带进行喷洒，每隔一段时间对防火隔离带进行喷洒灭火液。

灭火液优选水，例如可每隔30min对防火隔离带进行喷水。

步骤Q4、当被环状的防火隔离带所围着的森林火场区块内出现明火时，使用消防水枪对明火进行灭火。

采用环状的防火隔离带将森林火场分隔成一块块的，然后对着每块森林火场区块进行灭火或监督。为防止“死灰复燃”，可通过消防水枪持续对防火隔离带进行喷水作业。

导水防火层10和防火封边12构成外壳，均具有防火、快速导水的作用。

防火填充单元30在吸水后，发生溶胀，从而将容纳腔13内给充满，构成防火填充层。即使高温烘烤着防火填充层，在防火填充层失去水分之前，其不会燃烧。因此，消防员可每隔一段时间给防火填充层补水。

另外，还可对火焰较大的森林火场区块内持续喷水，该森林火场区块外围由于被环状的防火隔离带给阻挡，能够蓄有大量的水，大量的水可在该森林火场区块处蓄积，能够很快的完成灭火，避免死灰复燃。

容纳腔13的设置，给防火填充单元30溶胀提供空间。锥簧20的设置，一方面，在初始阶段，能够撑开隔离带单元；另一方面，如果将锥簧20替换为圆柱螺旋弹簧，弯曲倾向较大，导致隔离带单元的横向稳定性较差，由此是采用相邻两个锥簧20的上下两端的朝向呈相反设置，进一步提高隔离带单元的横向稳定性。

实施例3

基于实施例1，所述导水防火层10和防火封边12均采用防火吸水网制成，所述防火吸水网的制作方法包括如下步骤：

步骤S1、将玻璃纤维浸入质量分数为1%的氢氧化钠溶液中，使用超声振动，超声频率为25~26KHz，氢氧化钠溶液的温度保持在5~10℃；超声振动30min后，将玻璃纤维捞出，放入到质量分数为21~25%的稀盐酸中进行超声振动，超声频率为35~40KHz，清洗1h后得到预处理玻璃纤维；将预处理玻璃纤维与玻璃纤维按照质量比为1:3的比例进行纺纱制成增强纤维纱。

玻璃纤维在低浓度的氢氧化钠溶液中被腐蚀，使用超声振动使得腐蚀更均匀，超声频率不能太高，优选为25~26KHz；氢氧化钠溶液的温度不能太高，否则会发生大面积腐蚀。腐蚀之后采用酸洗，除去残留的氢氧化钠。最终得到的预处理玻璃纤维，其表面布满大量被腐蚀出来的小孔，其表面积显著增大。由于预处理玻璃纤维是被腐蚀过的，其机械强度或多或少会下降，因此，采用预处理玻璃纤维与玻璃纤维按照特定比例进行纺纱制成增强纤维纱，即可满足使其具有一定的表面积，机械强度又不会损失太多；经过多次试验发现，在质量比为1:3的比例时，制成的增强纤维纱，效果最好。

步骤S2、将淀粉和水按照质量比2:（3~5）的比例在90±3℃制成淀粉糊，将硝酸铈铵溶于硝酸制成硝酸铈铵的硝酸溶液，将硝酸铈铵的硝酸溶液加入到淀粉糊中搅拌均匀后，加入丙烯腈，在35±5℃下反应得到聚丙烯腈改性淀粉糊；丙烯腈、淀粉、硝酸铈铵的质量比为35:13:2。其中，淀粉和水之间的质量比优选为2:3。

把聚丙烯腈改性淀粉糊在90±3℃的氢氧化钾溶液中搅拌，加入硝酸酸化反应后水洗，再用氢氧化钾调节pH值为6.6~7.6，然后稀释成固含量为1.5%的第一浆液。

将第一浆液、三聚氰胺按照质量比100:（3~4）混合分散后，使用质量分数为65%的磷酸调节pH值为5.6~6.3，反应1h以上得到第二浆液；之后，将第二浆液、三聚氰胺按照质量比100:（5~7）混合分散后，使用质量分数为12%的氢氧化钾溶液调节pH值为7~7.6，反应2h以上得到第三浆液。其中，第一浆液、三聚氰胺之间的质量比优选为100:3.6。第二浆液、三聚氰胺之间的质量比优选为100:6.7。

将棉纱在澄清石灰水中煮1h之后，再将其放入到-5~0℃的稀盐酸中冷藏1h后，得到预处理棉纱；稀盐酸的质量分数为3%。

将预处理棉纱浸在第三浆液中，取出后压去多余的浆液，得到第一浸渍纱，第一浸渍纱的带液量为55~66%；然后将第一浸渍纱在150~160℃的烘箱中干燥3h，便制得高吸水性纤维纱。

步骤S3、将高纯硅酸铝纤维纱、增强纤维纱、高吸水性纤维纱按照混纺比为2:1:2的比例进行混纺制成第一粗纱，将第一粗纱制成防火吸水网。

对照例1

步骤S1、将玻璃纤维制成玻璃纤维纱，玻璃纤维纱的加工参数如捻度、线径等均与增强纤维纱相同。

步骤S2、将淀粉和水按照质量比2:3的比例在90±3℃制成淀粉糊，将硝酸铈铵溶于硝酸制成硝酸铈铵的硝酸溶液，将硝酸铈铵的硝酸溶液加入到淀粉糊中搅拌均匀后，加入丙烯腈，在35±5℃下反应得到聚丙烯腈改性淀粉糊；丙烯腈、淀粉、硝酸铈铵的质量比为35:13:2。

把聚丙烯腈改性淀粉糊在90±3℃的氢氧化钾溶液中搅拌，加入硝酸酸化反应后水洗，再用氢氧化钾调节pH值为6.6~7.6，然后稀释成固含量为1.5%的第一浆液。

将第一浆液、三聚氰胺按照质量比100:3.6混合分散后，使用质量分数为65%的磷酸调节pH值为5.6~6.3，反应1h以上得到第二浆液；之后，将第二浆液、三聚氰胺按照质量比100:6.7混合分散后，使用质量分数为12%的氢氧化钾溶液调节pH值为7~7.6，反应2h以上得到第三浆液。

将棉纱在澄清石灰水中煮1h之后，再将其放入到-5~0℃的稀盐酸中冷藏1h后，得到预处理棉纱；稀盐酸的质量分数为3%。

将预处理棉纱浸在第三浆液中，取出后压去多余的浆液，得到第一浸渍纱，第一浸渍纱的带液量为55~66%；然后将第一浸渍纱在150~160℃的烘箱中干燥3h，便制得高吸水性纤维纱。

将高纯硅酸铝纤维纱、玻璃纤维纱、高吸水性纤维纱按照混纺比为2:1:2的比例进行混纺制成第四粗纱，将第四粗纱制成网状样品D1，样品D1的参数如网格尺寸、经纬比等均与防火吸水网相同。

对照例2

将淀粉和水按照质量比2:3的比例在90±3℃制成淀粉糊，将硝酸铈铵溶于硝酸制成硝酸铈铵的硝酸溶液，将硝酸铈铵的硝酸溶液加入到淀粉糊中搅拌均匀后，加入丙烯腈，在35±5℃下反应得到聚丙烯腈改性淀粉糊；丙烯腈、淀粉、硝酸铈铵的质量比为35:13:2。

把聚丙烯腈改性淀粉糊在90±3℃的氢氧化钾溶液中搅拌，加入硝酸酸化反应后水洗，再用氢氧化钾调节pH值为6.6~7.6，然后稀释成固含量为1.5%的第一浆液。

将棉纱在澄清石灰水中煮1h之后，再将其放入到-5~0℃的稀盐酸中冷藏1h后，得到预处理棉纱；稀盐酸的质量分数为3%。

将预处理棉纱浸在第一浆液中，取出后压去多余的浆液，得到第五浸渍纱，第五浸渍纱的带液量为55~66%；然后将第五浸渍纱在150~160℃的烘箱中干燥3h，便制得样品SX1。样品SX1的加工参数如捻度、线径等均与高吸水性纤维纱相同。

将高纯硅酸铝纤维纱、增强纤维纱、样品SX1按照混纺比为2:1:2的比例进行混纺制成第五粗纱，将第五粗纱制成网状样品D2，样品D2的参数如网格尺寸、经纬比等均与防火吸水网相同。

对照例3

将淀粉和水按照质量比2:3的比例在90±3℃制成淀粉糊，将硝酸铈铵溶于硝酸制成硝酸铈铵的硝酸溶液，将硝酸铈铵的硝酸溶液加入到淀粉糊中搅拌均匀后，加入丙烯腈，在35±5℃下反应得到聚丙烯腈改性淀粉糊；丙烯腈、淀粉、硝酸铈铵的质量比为35:13:2。

把聚丙烯腈改性淀粉糊在90±3℃的氢氧化钾溶液中搅拌，加入硝酸酸化反应后水洗，再用氢氧化钾调节pH值为6.6~7.6，然后稀释成固含量为1.5%的第一浆液。

将第一浆液、三聚氰胺按照质量比100:6.7混合搅拌3h以上得到第四浆液。

将棉纱在澄清石灰水中煮1h之后，再将其放入到-5~0℃的稀盐酸中冷藏1h后，得到预处理棉纱；稀盐酸的质量分数为3%。

将预处理棉纱浸在第四浆液中，取出后压去多余的浆液，得到第六浸渍纱，第六浸渍纱的带液量为55~66%；然后将第六浸渍纱在150~160℃的烘箱中干燥3h，便制得样品SX2。样品SX2的加工参数如捻度、线径等均与高吸水性纤维纱相同。

将高纯硅酸铝纤维纱、增强纤维纱、样品SX2按照混纺比为2:1:2的比例进行混纺制成第六粗纱，将第六粗纱制成网状样品D3，样品D3的参数如网格尺寸、经纬比等均与防火吸水网相同。

对照例4

将淀粉和水按照质量比2:3的比例在90±3℃制成淀粉糊，将硝酸铈铵溶于硝酸制成硝酸铈铵的硝酸溶液，将硝酸铈铵的硝酸溶液加入到淀粉糊中搅拌均匀后，加入丙烯腈，在35±5℃下反应得到聚丙烯腈改性淀粉糊；丙烯腈、淀粉、硝酸铈铵的质量比为35:13:2。

把聚丙烯腈改性淀粉糊在90±3℃的氢氧化钾溶液中搅拌，加入硝酸酸化反应后水洗，再用氢氧化钾调节pH值为6.6~7.6，然后稀释成固含量为1.5%的第一浆液。

将棉纱（与预处理棉纱参数规格一样）浸在第一浆液中，取出后压去多余的浆液，得到第七浸渍纱，第七浸渍纱的带液量为55~66%；然后将第七浸渍纱在150~160℃的烘箱中干燥3h，便制得样品SX2。样品SX2的加工参数如捻度、线径等均与高吸水性纤维纱相同。

将高纯硅酸铝纤维纱、增强纤维纱、样品SX3按照混纺比为2:1:2的比例进行混纺制成第七粗纱，将第七粗纱制成网状样品D4，样品D4的参数如网格尺寸、经纬比等均与防火吸水网相同。

对照例5

将高纯硅酸铝纤维纱、增强纤维纱按照混纺比为2:3的比例进行混纺制成第八粗纱，将第八粗纱制成网状样品D5，样品D5的参数如网格尺寸、经纬比等均与防火吸水网相同。

《UL94防火等级试验》

将样品1、样品D1~D4使用两根铁丝撑开并制成长125±5mm、宽为13.0±0.5mm的长条，按照UL94标准进行测试，结果为：

样品1为V0级，样品D1为V0级，样品D2为V2级，样品D3为V1级，样品D4为V2级，样品D5为V0级。

由此可知，在防火吸水网中，影响其防火性能的是高吸水性纤维纱。在高吸水性纤维纱中，如果聚丙烯腈改性淀粉糊中直接添加三聚氰胺，三聚氰胺只发挥其阻燃剂性能，能够提升一部分阻燃性能（对比样品D3与样品D2）。但是，如果将三聚氰胺与聚丙烯腈改性淀粉糊进行改性，还能够进一步提高其阻燃性（对比样品D3与样品1）。

高吸水性纤维纱在吸水后，不会被点燃，火焰只会烘烤使其失水。在水分未大量失去之时，其不会被点燃。具体表现为：50g的高吸水性纤维纱在吸水200g之后，使用酒精灯外焰灼烧5min未发现燃烧灰烬。50g的高吸水性纤维纱在吸水400g之后，使用酒精灯外焰灼烧10min未发现燃烧灰烬。

《长距离吸水速率测试试验》

将待测物料裁剪成长3m、宽1m的标样，将标样的一端浸入到测试液中，同时开始计时，当在标样的另一端检测到测试液时，停止计时，得到测试时间。测试液为纯水或质量分数为1%的氯化钠溶液。测试时间越长，说明长距离吸水速率越小。

取实施例3中的防火吸水网，将其标记为样品1。待测物料分别为样品1、样品D1~D5时，所测得的长距离吸水速率见表1：

表1

通过对比样品1、样品D1可知：对玻璃纤维按照步骤S1的方法进行特殊处理，能够一定程度上提高长距离吸水速率。

虽然采用三聚氰胺与聚丙烯腈改性淀粉糊进行枝接改性，能够提高阻燃性能。但是研究还发现，通过对比样品1、样品D2可知：如果聚丙烯腈改性淀粉糊不与三聚氰胺进行枝接改性，无论是只添加三聚氰胺或不添加三聚氰胺，其对长距离吸水速率的改善并无帮助。而三聚氰胺与聚丙烯腈改性淀粉糊的改性，只能是在酸性条件、碱性条件下才能改性，直接添加混合，并不会发生改性反应。

《附着力测试试验》

将待测物料裁剪成长30cm、宽30cm的标样，将标样放置在老化试验烘箱中，按照GB/T 3512-2014中的规定要求进行老化试验，试验3个月后，取出老化后的标样，称重得到其质量为M₁；使用3M胶带粘贴在标样表面，然后撕去；重复粘贴、撕去动作50次后，使用清洗剂清洗掉标样表面的残胶，烘干，称重得到标样的质量为M₂；脱落率=（M₁-M₂）/M₁。脱落率越小，说明附着力越大。

在吸水纤维的常规制法中，直接涂覆是最简单的方法。通常是在一般纤维中加入吸水性粉末，或者将高吸水性树脂的分散液直接涂覆在天然纤维或纤维产品上，借此提高纤维的吸水倍数。另外，还可将常规纤维直接浸渍在高吸水聚合物的溶液中，以得到具有一定吸水性的织物。但是，直接涂覆在纤维表面进行交联反应，制备出吸水纤维，由于吸水树脂是直接涂覆于纤维表面，因此所得吸水纤维吸水率提高并不大，且二者间的作用力小，吸水树脂难以长时间附着在纤维表面。

待测物料分别为样品1、样品D1~D5时，所测得的脱落率见表2：

表2

	脱落率（%）
		样品1	≤1.5
样品D1	2.9
		样品D2	5.3
样品D3	5.5
		样品D4	7.8
样品D5	≤0.3

由样品1、样品D1~D5可知：通过三聚氰胺与聚丙烯腈改性淀粉糊的改性，还能够提高最终的吸水树脂与纤维表面的附着力。

高纯硅酸铝纤维的耐高温和绝热保温性好，可在1260℃下长期使用。

高纯硅酸铝纤维本身具有防火、耐热性。增强纤维纱主要用来改善机械强度，同时其表面为多孔结构，有利于吸水。

高吸水性纤维纱具有长距离吸水速率高、吸水效果好的特点。

因此，最终制成的防火吸水网本身机械强度高，防火性能好，长距离吸水速率大。

实施例4

基于实施例3，如图2所示，所述防火填充单元30包括热熔网31，所述热熔网31与导水防火层10的内侧固定连接且构成存储腔，所述存储腔内填充有吸水树脂球32。

如图3所示，所述吸水树脂球32包括球壳322、位于球壳322外部的球状吸水树脂层323、位于吸水树脂层323外部的石棉纤维层324、位于石棉纤维层324外部的防水层325，所述球壳322由两个半球状的壳体构成，两个壳体之间采用PE-DJU90型的TPU热熔胶膜进行密封；所述球壳322内填充有硝酸铵粉体321，所述吸水树脂层323的制作方法包括如下步骤：

步骤P1、将250质量份的丙稀酸用质量分数为30%的氢氧化钠溶液中和，碱中和度为20%，再依次加入100质量份淀粉、0.8质量份的NN-亚甲基双丙烯酰胺、12质量份的过硫酸钾、23质量份的几丁聚糖，在73℃预糊化5~7min，转入真空恒温干燥箱，抽真空至-0.1MPa，65~68℃恒温反应4h，取出、干燥、粉碎，得树脂粉。

步骤P2、将树脂粉、质量分数为40%的水玻璃溶液按照质量比100:（5~8）的比例混合后，以球壳322为芯，制成球体，干燥后即得球壳322与吸水树脂层323连接的半成品。其中，水玻璃溶液作为粘结剂，用来粘结树脂粉，方便制球。水玻璃溶液中的水，会很快被树脂粉吸收，因此制作时，动作要快。另外，需要严格控制水玻璃溶液的质量分数以及其与树脂粉的比例，否则，易造成树脂粉大量吸水。

所述防水层325由熔融范围在70-85℃的TPU热熔胶膜制成。

本发明采用使用吸水树脂球32的方式，其在未吸水之前，方便运输，减轻运输总重量。一旦其大量吸水之后，隔离带单元变成一个巨大的“蓄水池”，在其内的水分蒸干之前，其不会被点燃。而在其大量蒸发水分时，会对其周围快速降温，有利于将其附近的火情给扑灭，尤其是无明火的暗火区域。

PE-DJU90型号的TPU热熔胶膜，其熔点范围在50-65℃之间。HJU80和XJU85的TPU热熔胶膜熔融范围在70-85℃之间。

两个壳体之间采用PE-DJU90型的TPU热熔胶膜进行密封，使得两个壳体之间在50-65℃时，能够被内部气体冲开。

所述防水层325在70-85℃可被热熔，这使得防火填充单元30在被放置的区域如果存在暗火，在持续高温烘烤下，能够使得防水层325被烤化，从而在被消防水枪喷水时，能够大量吸水。所述防水层325在平常，其起到防止空气中的水汽导致吸水树脂层323大量吸水导致溶胀。

石棉纤维层324起到初步防火作用，防止吸水树脂层323在未来得及大量吸水之前，就被高温或明火给烧毁。

硝酸铵粉体321的成分为硝酸铵，在110摄氏度时，硝酸铵受热分解生成氨气和硝酸；在185至200摄氏度时，硝酸铵受热分解生成一氧化二氮和水。当因为一些因素，导致防水层325未被大规模破坏，此时，由于高温的持续烘烤，所述球壳322内填充的硝酸铵粉体321会不断的被高温分解，从而导致球壳322内的气压急剧升高，最终能够将球壳322、吸水树脂层323和防水层325给破开，使得吸水树脂层323能够暴露在外，方便其吸水。

对照例6

将250质量份的丙稀酸用质量分数为30%的氢氧化钠溶液中和，碱中和度为20%，再依次加入100质量份淀粉、0.8质量份的NN-亚甲基双丙烯酰胺、12质量份的过硫酸钾，在73℃预糊化5~7min，转入真空恒温干燥箱，抽真空至-0.1MPa，65~68℃恒温反应4h，取出、干燥、粉碎，得样品SZ1。

《吸水倍数的测量试验》

在室温下，取1g待测试树脂，放在待吸液（纯水、质量分数为1%的氯化钠溶液）中，12h后，将吸水后的待测试树脂捞出，使用滤纸擦干、静置，称量吸水后的待测试树脂的质量m₃，单位为g。吸水倍数=（m₃-1）/1。

实施例4中的树脂粉标记为样品2。对样品2、样品SZ1按照《吸水倍数的测量试验》测试其吸水倍数，结果见表3：

表3

在丙稀酸体系中，通过添加几丁聚糖进行改性，能提高一部分树脂粉对纯水的吸水倍数，提升幅度33%。但是其对氯化钠溶液的吸水倍数提升效果显著，提升幅度为227%，也就是说，其耐盐性显著提高。

实施例5

基于实施例4，所述容纳腔13的内部呈网状设置有吸水增强纱线；如图4所示，所述吸水增强纱线包括线体51，所述线体51的一侧连接有多根第一短线52，所述线体51的另一侧连接有多根波浪状第二短线53，所述第二短线53的线径与第一短线52的线径之比为x，2≤x≤3，x优选为2.7；所述第二短线53的吸水倍数与第一短线52的吸水倍数之比为y，1.1≤y≤2；所述线体51绕经锥簧20。

由于第一短线52的线径粗、吸水倍数大，再加上其呈线状，因此在吸水后的吸水凝胶中，其通常会位于线体51的一侧。而第二短线53的线径粗、吸水倍数大，再加上其呈波浪状，因此在吸水后的吸水凝胶中，其通常会位于线体51的另一侧。

第一短线52和第二短线53本身具有一定的吸水能力，因此能够在初期运输一定的水。最重要的是其相当于增强材料，相当于吸水凝胶中的骨架，其有序、自然的分布，能够显著提高吸水凝胶的抗摔击性能。

由于吸水树脂在吸水后溶胀呈吸水凝胶，其本身的凝聚效果较差，在经过一定程度的外力作用下，其易被剥离、脱落，从而造成隔离带单元在吸足水后，被消防水枪的冲击，可能会造成大量的吸水凝胶被冲走。

而本发明由于采用第一短线52和第二短线53来增强吸水凝胶的抗摔击性能，因此，隔离带单元在吸水溶胀之后，吸水凝胶不易发生脱落。

其中，所述第二短线53的制作方法为：将高吸水性纤维纱与石棉纤维按照混纺比为2:1的比例进行混纺制成第二粗纱，将多根第二粗纱进行纺线制成第三粗纱，将第三粗纱在70~80℃下热压成波浪状，冷却后即制成所述第二短线53。石棉纤维能够改善防火性能。

第二短线53的吸水倍数为503倍。第一短线52的吸水倍数为295倍。所述第二短线53的吸水倍数与第一短线52的吸水倍数之比为y，y=1.7。

其中，所述第一短线52的制作方法包括如下步骤：

步骤R1、将棉纱浸在第一浆液中，取出后压去多余的浆液，得到第二浸渍纱，第二浸渍纱的带液量为55~66%；然后将第二浸渍纱在150~160℃的烘箱中干燥2h，制得吸水粗纱。

步骤R2、将磷酸三苯酯、三异硬酯酰基钛酸异丙酯、丙酮按照质量比100:35:（3~5）的比例混合后，在均质机中分散1.5h以上，得到阻燃液料；其中，磷酸三苯酯、三异硬酯酰基钛酸异丙酯、水之间最优的质量比为100:35:5。

步骤R3、将吸水粗纱浸渍在阻燃液料中，取出后压去多余的阻燃液料，得到第三浸渍纱，第三浸渍纱的带液量为10~15%；将第三浸渍纱在60~70℃的烘箱中干燥1h以上，取出得到半成品纱线。

步骤R4、将半成品纱线浸渍在阻燃液料中，取出后压去多余的阻燃液料，得到第四浸渍纱，第四浸渍纱的带液量为7~10%；将第四浸渍纱在60~70℃的烘箱中干燥1h以上，取出得到第一短线52。

第一短线52纺织成布，按照《UL94防火等级试验》，其防火等级能达到V0级。采用多次浸渍的方式，能够提高阻燃剂（磷酸三苯酯）的附着率。三异硬酯酰基钛酸异丙酯的添加，能够显著提高磷酸三苯酯的附着率。如果不添加三异硬酯酰基钛酸异丙酯，其防火等级只能达到V1级。

第一短线52的吸水倍数为295倍。

对照例7

本例与实施例5的区别仅在于，第二短线53是线状，而不是波浪状。最终所对应的隔离带单元标记为单元DY1。

对照例8

本例与实施例5的区别仅在于，本例中的第一短线52的材质与第二短线53相同，二者仅是线径与形状不一样，所述第二短线53的线径与第一短线52的线径之比为2.7，第二短线53是波浪状，第一短线52是线状。因此，在本例中，第一短线52的吸水倍率与第二短线53相同。最终所对应的隔离带单元标记为单元DY2。

对照例9

本例与实施例5的区别仅在于，所述第二短线53的线径与第一短线52的线径相等。最终所对应的隔离带单元标记为单元DY3。

《耐锤击试验》

将待测单元（长3m、宽1m）的两端固定并离地20cm，在待测单元的中段上方设置气缸锤（在气缸的活塞杆处安装圆形锤头，锤头的直径为0.5m），气缸锤对待测单元的中段施加1±0.1bar的锤击力，待测单元的中段受到锤击时，其向下弯曲的幅度超过10cm，气缸锤的锤击频率为每次5秒，总共会锤击300次，待测单元的下方铺有收集布，用来收集从待测单元掉落的吸水凝胶并称重。

本发明所述隔离带单元标记为单元1。单元1在80℃热水中浸泡，然后倒入常温水，使其被单元1吸收，单元1的总吸水重量控制在800kg。同理，单元DY1~单元DY3的总吸水重量也控制在800kg。结果见表4：

表4

	掉落的吸水凝胶总重（kg）
		单元1	3.8
单元DY1	80.3
		单元DY2	125.9
单元DY3	32.8

由表4可知，本发明所述隔离带单元的耐锤击性能好，即使在多次的锤击下，掉落的吸水凝胶不超过1%。单元DY1~单元DY3的耐锤击性能有限，掉落的吸水凝胶为4.1%~15.7%，说明第二短线53是不是波浪线、第一短线52的吸水倍率与第二短线53是否相差过大、第二短线53的线径与第一短线52的线径是否相等，这些因素都会影响吸水凝胶在隔离带单元内的附着、板结效果；如果吸水凝胶在隔离带单元内的附着、板结效果差，那么直接带来的影响就是，在《耐锤击试验》中，掉落的吸水凝胶总重会很大。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种森林防火装置，包括防火隔离带、消防飞机，其特征在于：所述防火隔离带包括若干个隔离带单元，所述隔离带单元包括两层导水防火层（10）、用来封住两层导水防火层（10）边沿的防火封边（12），所述防火封边（12）与导水防火层（10）的边沿固定连接，所述防火封边（12）与两层导水防火层（10）构成容纳腔（13），所述容纳腔（13）设置有多个锥簧（20），所述容纳腔（13）内还填充有防火填充层，所述防火填充层包括多个设置在导水防火层（10）内侧的防火填充单元（30）；所述消防飞机携带有灭火液。

2.根据权利要求1所述的一种森林防火装置，其特征在于，所述导水防火层（10）和防火封边（12）均采用防火吸水网制成，所述防火吸水网的制作方法包括如下步骤：

步骤S1、将玻璃纤维浸入质量分数为1%的氢氧化钠溶液中，使用超声振动，超声频率为25~26KHz，氢氧化钠溶液的温度保持在5~10℃；超声振动30min后，将玻璃纤维捞出，放入到质量分数为21~25%的稀盐酸中进行超声振动，超声频率为35~40KHz，清洗1h后得到预处理玻璃纤维；将预处理玻璃纤维与玻璃纤维按照质量比为1:3的比例进行纺纱制成增强纤维纱；

步骤S2、将淀粉和水按照质量比2:（3~5）的比例在90±3℃制成淀粉糊，将硝酸铈铵溶于硝酸制成硝酸铈铵的硝酸溶液，将硝酸铈铵的硝酸溶液加入到淀粉糊中搅拌均匀后，加入丙烯腈，在35±5℃下反应得到聚丙烯腈改性淀粉糊；丙烯腈、淀粉、硝酸铈铵的质量比为35:13:2；

把聚丙烯腈改性淀粉糊在90±3℃的氢氧化钾溶液中搅拌，加入硝酸酸化反应后水洗，再用氢氧化钾调节pH值为6.6~7.6，然后稀释成固含量为1.5%的第一浆液；

将第一浆液、三聚氰胺按照质量比100:（3~4）混合分散后，使用质量分数为65%的磷酸调节pH值为5.6~6.3，反应1h以上得到第二浆液；之后，将第二浆液、三聚氰胺按照质量比100:（5~7）混合分散后，使用质量分数为12%的氢氧化钾溶液调节pH值为7~7.6，反应2h以上得到第三浆液；

将棉纱在澄清石灰水中煮1h之后，再将其放入到-5~0℃的稀盐酸中冷藏1h后，得到预处理棉纱；稀盐酸的质量分数为3%；

将预处理棉纱浸在第三浆液中，取出后压去多余的浆液，得到第一浸渍纱，第一浸渍纱的带液量为55~66%；然后将第一浸渍纱在150~160℃的烘箱中干燥3h，便制得高吸水性纤维纱；

步骤S3、将高纯硅酸铝纤维纱、增强纤维纱、高吸水性纤维纱按照混纺比为2:1:2的比例进行混纺制成第一粗纱，将第一粗纱制成防火吸水网。

3.根据权利要求1所述的一种森林防火装置，其特征在于，所述防火填充单元（30）包括热熔网（31），所述热熔网（31）与导水防火层（10）的内侧固定连接且构成存储腔，所述存储腔内填充有吸水树脂球（32）；

所述吸水树脂球（32）包括球壳（322）、位于球壳（322）外部的球状吸水树脂层（323）、位于吸水树脂层（323）外部的石棉纤维层（324）、位于石棉纤维层（324）外部的防水层（325），所述球壳（322）由两个半球状的壳体构成，两个壳体之间采用PE-DJU90型的TPU热熔胶膜进行密封；所述球壳（322）内填充有硝酸铵粉体（321），所述吸水树脂层（323）的制作方法包括如下步骤：

步骤P1、将250质量份的丙稀酸用质量分数为30%的氢氧化钠溶液中和，碱中和度为20%，再依次加入100质量份淀粉、0.8质量份的NN-亚甲基双丙烯酰胺、12质量份的过硫酸钾、23质量份的几丁聚糖，在73℃预糊化5~7min，转入真空恒温干燥箱，抽真空至-0.1MPa，65~68℃恒温反应4h，取出、干燥、粉碎，得树脂粉；

步骤P2、将树脂粉、质量分数为40%的水玻璃溶液按照质量比100:（5~8）的比例混合后，以球壳（322）为芯，制成球体，干燥后即得球壳（322）与吸水树脂层（323）连接的半成品；

所述防水层（325）由熔融范围在70-85℃的TPU热熔胶膜制成。

4.根据权利要求1所述的一种森林防火装置，其特征在于：所述消防飞机为直升飞机、无人机中的一种或数种。

5.根据权利要求1所述的一种森林防火装置，其特征在于：所述灭火液为水、溶液中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种森林防火装置，其特征在于：相邻两个锥簧（20）的上下两端的朝向呈相反设置。

7.根据权利要求2所述的一种森林防火装置，其特征在于，所述容纳腔（13）的内部呈网状设置有吸水增强纱线，所述吸水增强纱线包括线体（51），所述线体（51）的一侧连接有多根第一短线（52），所述线体（51）的另一侧连接有多根波浪状第二短线（53），所述第二短线（53）的线径与第一短线（52）的线径之比为x，2≤x≤3，所述第二短线（53）的吸水倍数与第一短线（52）的吸水倍数之比为y，1.1≤y≤2；所述线体（51）绕经锥簧（20）。

8.根据权利要求7所述的一种森林防火装置，其特征在于，所述第二短线（53）的制作方法为：将高吸水性纤维纱与石棉纤维按照混纺比为2:1的比例进行混纺制成第二粗纱，将多根第二粗纱进行纺线制成第三粗纱，将第三粗纱在70~80℃下热压成波浪状，冷却后即制成所述第二短线（53）。

9.根据权利要求7所述的一种森林防火装置，其特征在于，所述第一短线（52）的制作方法包括如下步骤：

步骤R1、将棉纱浸在第一浆液中，取出后压去多余的浆液，得到第二浸渍纱，第二浸渍纱的带液量为55~66%；然后将第二浸渍纱在150~160℃的烘箱中干燥2h，制得吸水粗纱；

步骤R2、将磷酸三苯酯、三异硬酯酰基钛酸异丙酯、丙酮按照质量比100:35:（3~5）的比例混合后，在均质机中分散1.5h以上，得到阻燃液料；

步骤R3、将吸水粗纱浸渍在阻燃液料中，取出后压去多余的阻燃液料，得到第三浸渍纱，第三浸渍纱的带液量为10~15%；将第三浸渍纱在60~70℃的烘箱中干燥1h以上，取出得到半成品纱线；

步骤R4、将半成品纱线浸渍在阻燃液料中，取出后压去多余的阻燃液料，得到第四浸渍纱，第四浸渍纱的带液量为7~10%；将第四浸渍纱在60~70℃的烘箱中干燥1h以上，取出得到第一短线（52）。

10.如权利要求1~9任一项所述的一种森林防火装置的构建方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤Q1、对森林火场按块状进行区域划分，森林火场的火焰高度小于或等于30cm，得到若干块森林火场区块；

步骤Q2、使用消防飞机携带若干隔离带单元，将隔离带单元沿着森林火场区块的区域边界进行铺设，相邻两块隔离带单元之间采用重叠设置，在森林火场区块的外围构成由若干隔离带单元所组成的环状防火隔离带；

步骤Q3、使用消防飞机携带灭火液，消防飞机所携带的灭火液对着环状的防火隔离带进行喷洒，每隔一段时间对防火隔离带进行喷洒灭火液；

步骤Q4、当被环状的防火隔离带所围着的森林火场区块内出现明火时，使用消防水枪对明火进行灭火。

Images