CN115678575B - 用于快速阻隔森林火灾的硅基固化泡沫材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于快速阻隔森林火灾的硅基固化泡沫材料及其制备方法，所述硅基固化泡沫材料包括基料、发泡剂、促凝剂、骨料和水，其中以水为100质量份计，基料为4.5～6质量份，发泡剂为0.9～1.2质量份，促凝剂为7.5～10质量份，骨料与水的质量比为1：(10～20)；所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱的组合物；或着是十四烷基二甲基苄基氯化铵与十二烷基二甲基甜菜碱的组合物。本发明实施例形成的硅基固化泡沫材料由于凝胶特性具有较高的粘性且弹性好，又因为固体颗粒附在气泡壁上，支撑其骨架，使泡沫破灭后仍然能形成一层含颗粒覆盖层，隔绝植被与氧气接触，能够用于快速阻隔森林火灾。
Description
技术领域
本发明涉及消防技术领域，具体涉及一种用于快速阻隔森林火灾的硅基固化泡沫材料及其制备方法和应用。
背景技术
近年来全球森林火灾事故频发，对人类生命财产安全和生态环境造成了极大地危害。森林火灾的特点是突发性强、蔓延速度快、破坏性大、波及范围广，如果不能及时将林火阻隔，往往会造成不可估量的损失。
森林防火隔离带可以将森林分割成小块状，有效抑制森林火灾的蔓延，在森林防灭火工作中发挥了不可替代的作用。开设森林防火隔离带，可以控制可燃物的量，是防止火灾蔓延的有效手段。传统的人工割打法、机耕法、火烧法，工作量大、时效性差、成本较高；利用炸药爆破法开设隔离带，劳动强度大、效率低、危险性高。将阻火材料直接喷洒在未燃烧的林区地面或树冠上，是一种快速开设森林防火隔离带的方法，可有效防止森林火灾的蔓延。目前相关技术用于开设森林防火隔离带使用的材料主要有天然水、干粉、泡沫和凝胶。其中天然水附着力小、流动性大、不易在森林植被表面停留，难以起到阻隔树冠火的作用；干粉材料阻隔效果较好，但其存在污染重、无法远距离喷洒、易复燃等缺点；水基泡沫存在气泡破灭速度快、不含固体成分、比重太轻、粘度低附着力差、不易在森林植被表面堆积等缺点；三相泡沫则由于没有实现固化、保水能力不强，且泡沫破灭后没有粘性，无法长时间的阻隔森林火灾；凝胶材料存在制备方法复杂、原料昂贵、不易溶解等缺点，限制了其在森林快速防火隔离方面的应用。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，为此本发明实施例提供了一种用于快速阻隔森林火灾的硅基固化泡沫材料及其制备方法和应用。本发明实施例通过将发泡剂单体进行复配，以提高单一发泡剂的发泡倍数，延长析液半衰期，从而制备出发泡与稳泡性能较好的固化泡沫材料，并通过加入合适浓度的骨料提高泡沫稳定性和耐烧性，使其喷洒后能够长时间附着在森林植被表面，显著降低火源温度，在泡沫破灭后还能形成一层含固体颗粒覆盖层，隔绝氧气，不易复燃。
本发明实施例提供了一种硅基固化泡沫材料，包括基料、发泡剂、促凝剂、骨料和水，其中以水为100质量份计，基料为4.5～6质量份，发泡剂为0.9～1.2质量份，促凝剂为7.5～10质量份，骨料与水的质量比为1：(10～20)；
所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱的组合物；或着是十四烷基二甲基苄基氯化铵与十二烷基二甲基甜菜碱的组合物。
在一些实施例中，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱质量比为8：2的组合物。
在一些实施例中，所述发泡剂为十四烷基二甲基苄基氯化铵和十二烷基二甲基甜菜碱质量比为6:4的组合物。
在一些实施例中，所述基料为无机硅酸盐。
在一些实施例中，所述基料为硅酸钠、硅酸锂、硅酸钾、硅酸铵中的至少一种。
在一些实施例中，所述基料优选为硅酸钠(水玻璃)。
在一些实施例中，所述促凝剂为磷酸二氢钠。
在一些实施例中，所述骨料为粉煤灰、纳米二氧化硅、石英粉中的至少一种。
本发明实施例还提供了上述硅基固化泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将发泡剂，基料及促凝剂分别溶于水中，配制成发泡剂溶液、基料溶液和促凝剂溶液；
(2)将步骤(1)的发泡剂溶液、基料溶液和促凝剂溶液倒入搅拌器中，再加入骨料；得混合溶液；
(3)采用机械搅拌与注入气体相结合的方法对混合溶液进行发泡，即得。
在一些实施例中，步骤(3)中采用的气体为空气。
本发明实施例还提供了上述硅基固化泡沫材料作为阻隔森林火灾的材料中的用途。
本发明所具有的优点和有益效果为：
(1)本发明所用的原料价格低廉，获取方便；无毒无害，制备过程中不会产生有毒害等物质；易溶解，不使用难溶解的高分子凝胶，所用固化体系为溶解度高的无机盐；且制备方法简单，操作方便。
(2)当发泡剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱复配时，十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱复配具有协同作用，比单一发泡剂发泡倍数更高；
当发泡剂为十四烷基二甲基苄基氯化铵和十二烷基二甲基复配时，形成的泡沫具有粘度高，不易破裂的特点，且析液半衰期可长达3天以上。
(3)本发明所使用的成胶固化体系固化效果良好，固化时间可控。通过调节基料与促凝剂的比例和浓度，泡沫固化时间从1分钟至10分钟可调。
(4)本发明实施例的硅基固化泡沫材料保水性好，稳定性高。与水基泡沫相比，它的连续外相是凝胶，保证了良好的覆盖性能，当泡沫破裂以后，泡沫中的凝胶继续发挥覆盖作用，从而保证了阻燃的持久性和有效性；与三相泡沫相比，硅基固化泡沫材料添加了胶凝体系，可在短时间内固化，增加了泡沫强度，起到稳定泡沫的作用；与无机水凝胶和高分子凝胶相比，它在凝胶内含有大量均匀分布的气体，极大的提高了凝胶的流动性，并且具有较高的发泡膨胀倍数，使得单位体积的硅基固化泡沫材料成本大幅度下降。
(5)本发明实施例的硅基固化泡沫材料阻燃降温效果好。在实际应用中，大流量的硅基固化泡沫材料能够快速覆盖在植被表面，起到很好的降温和隔绝氧气作用，有效隔绝火区，经燃烧实验测定，其阻燃降温效果极佳。即使在水份被蒸发后，由于骨料附在气泡壁上，支撑其骨架，使其破灭后仍然能形成一层含颗粒的覆盖层，隔绝植被与氧气接触。此外，它还具有机械强度较好、滤失量少及对地表伤害小等特点。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是仅添加发泡剂的水基泡沫尺寸变化图。
图2是添加了发泡剂与胶凝体系的凝胶泡沫尺寸变化图。
图3是本发明实施例1制备的硅基固化泡沫材料的泡沫尺寸变化图。
图4是分别用等量的水、凝胶泡沫、硅基固化泡沫材料处理的木粉样品的热重实验数据图。
图5是覆盖本发明实施例1制备的硅基固化泡沫材料的木条部位在加热过程中没有被点燃的演示图以及在加热后立即测量木条表面温度仅65.4℃的测量图。
图6是未覆盖本发明硅基固化泡沫材料的木条部位在加热后立马被点燃并产生旺盛的火苗演示图以及在点燃后立即测量木条表面温度达到420℃的测量图。
图7是未覆盖本发明硅基固化泡沫材料的木垛被引燃情况。
图8是覆盖本发明实施例1制备的硅基固化泡沫材料的木垛未被引燃情况。
图9是覆盖本发明实施例1制备的硅基固化泡沫材料的左右两侧木垛未被引燃情况。
图10为未覆盖本发明硅基固化泡沫材料的松针的燃烧测试情况。
图11为一半面积的松针覆盖实施例1制备的硅基固化泡沫材料的阻火测试情况。
图12为测试本发明的硅基固化泡沫材料的阻化降温效果的加热升温实验装置的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
硅基固化泡沫材料是一种无机复合材料，制备工艺简单、原料易得、易溶解，而且固化时间短，可迅速在森林植被表面形成阻燃层，在短时间内形成大面积的防火隔离带。这种方法的优势是时效性非常强，可在短时间内大面积布置，节省大量的劳动力，非常适用于当林火威胁到居民建筑的安全时，应急开设防火带。硅基固化泡沫材料依靠自身特殊的三维交联结构可以长时间固定大量水分，并牢牢粘附于植被表面，其燃烧脱水后形成硅基非晶态阻燃层，可有效阻止火焰传播。此外，硅基固化泡沫材料中含有磷酸基团，在高温作用下分解，形成依靠硅氧磷键结合的黏稠保护膜，阻断可燃物和氧气接触，进一步阻止可燃物燃烧。因此，开发新型的硅基固化泡沫材料用于快速阻断林火蔓延是十分有意义的。
为此，本发明实施例提供了一种硅基固化泡沫材料，包括基料、发泡剂、促凝剂、骨料和水，其中以水为100质量份计，基料为4.5～6质量份，发泡剂为0.9～1.2质量份，促凝剂为7.5～10质量份，骨料与水的质量比为1：(10～20)；
所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱的组合物；或着是十四烷基二甲基苄基氯化铵与十二烷基二甲基甜菜碱的组合物。
非限制性的举例如：以水为100份计，基料可以为4.5份、4.8份、5份、5.2份、5.5份、6份等；发泡剂可以为0.9份、1.0份、1.05份、1.1份、1.15份、1.2份等，促凝剂可以为7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份、10份等；骨料与水的质量比可以为1：10、1：12、1：14、1：15、1：18、1：20等。
本发明实施例形成的硅基固化泡沫材料由于凝胶特性具有较高的粘性且弹性好，又因为固体颗粒附在气泡壁上，支撑其骨架，使泡沫破灭后仍然能形成一层含颗粒覆盖层，隔绝植被与氧气接触，阻止可燃物燃烧。
在一些实施例中，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱质量比为8：2的组合物。
在一些实施例中，所述发泡剂为十四烷基二甲基苄基氯化铵和十二烷基二甲基甜菜碱质量比为6:4的组合物。
在一些实施例中，所述基料为无机硅酸盐。
在一些实施例中，所述基料为硅酸钠、硅酸锂、硅酸钾、硅酸铵中的至少一种。非限制性的举例如：所述基料可以为硅酸钠、硅酸锂、硅酸钾、硅酸铵、硅酸钠与硅酸锂的混合物、硅酸钠与硅酸钾的混合物、硅酸钠与硅酸锂与硅酸铵的混合物等。
在一些实施例中，所述基料优选为硅酸钠(水玻璃)。
在一些实施例中，所述促凝剂为磷酸二氢钠。
在一些实施例中，所述骨料为粉煤灰、纳米二氧化硅、石英粉中的至少一种。非限制性的举例如：所述骨料可以为粉煤灰、纳米二氧化硅、石英粉、粉煤灰与纳米二氧化硅的混合物、粉煤灰与石英粉的混合物、粉煤灰与纳米二氧化硅与石英粉的混合物等。
本发明实施例还提供了上述硅基固化泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将发泡剂，基料及促凝剂分别溶于水中，配制成发泡剂溶液、基料溶液和促凝剂溶液；
(2)将步骤(1)的发泡剂溶液、基料溶液和促凝剂溶液倒入搅拌器中，再加入骨料；得混合溶液；
(3)采用机械搅拌与注入气体相结合的方法对混合溶液进行发泡，即得。
在一些实施例中，步骤(3)中采用的气体为空气。
在一些实施例中，步骤(3)机械搅拌的速度大于100r/min，例如，100～1000r/min。在一个具体的实例中，搅拌转速可以为100r/min、150r/min、200r/min、300r/min、500r/min、800r/min、1000r/min等。
在一些实施例中，步骤(3)中气液混合比例(体积比)为(5～20)：1。非限制性的举例如比例可以为5：1、8：1、10：1、15：1、20：1等。
本发明实施例还提供了上述硅基固化泡沫材料作为阻隔森林火灾的材料中的用途。
需要说明的是，
本发明实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明实施例中，如无特殊说明，所涉及的份数均为质量份数。本发明实施例中，步骤(3)的机械搅拌速率为100r/min，气液混合比例为20：4。
以下为本发明非限制性实施例。
实施例1
一种硅基固化泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取48份的十二烷基硫酸钠和12份的十二烷基二甲基甜菜碱溶于2000份的水中，得发泡剂溶液；称取225份的硅酸钠溶于1500份水中，得硅酸钠溶液，称取375份的磷酸二氢钠溶于1500份的水中，得磷酸二氢钠溶液；
(2)将发泡剂溶液、硅酸钠溶液和磷酸二氢钠溶液同时倒入搅拌器中，并加入500份的粉煤灰，得混合溶液；
(3)采用机械搅拌与注入空气相结合的方法对混合溶液进行发泡，即得。
实施例2
一种硅基固化泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取27份的十四烷基二甲基苄基氯化铵和18份的十二烷基二甲基甜菜碱溶于2000份水中，得发泡剂溶液；称取225份的硅酸钠溶于1500份水中，得硅酸钠溶液，称取375份的磷酸二氢钠溶于1500份的水中，得磷酸二氢钠溶液；
(2)将发泡剂溶液、硅酸钠溶液和磷酸二氢钠溶液同时倒入搅拌器中，并加入500份的粉煤灰，得混合溶液；
(3)采用机械搅拌与注入空气相结合的方法对混合溶液进行发泡，即得到所需硅基固化泡沫材料。
实施例3
一种硅基固化泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取48份的十二烷基硫酸钠和12份的十二烷基二甲基甜菜碱溶于2000份的水中，得发泡剂溶液；称取225份的硅酸钠溶于1500份水中，得硅酸钠溶液，称取375份的磷酸二氢钠溶于1500份的水中，得磷酸二氢钠溶液；
(2)将发泡剂溶液、硅酸钠溶液和磷酸二氢钠溶液同时倒入搅拌器中，并加入250份的纳米二氧化硅，得混合溶液；
(3)采用机械搅拌与注入空气相结合的方法对混合溶液进行发泡，即得到所需硅基固化泡沫材料。
实施例4
一种硅基固化泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取48份的十二烷基硫酸钠和12份的十二烷基二甲基甜菜碱溶于2000份的水中，得发泡剂溶液；称取225份的硅酸钠溶于1500份水中，得硅酸钠溶液，称取375份的磷酸二氢钠溶于1500份的水中，得磷酸二氢钠溶液；
(2)将发泡剂溶液、硅酸钠溶液和磷酸二氢钠溶液同时倒入搅拌器中，并加入500份的石英粉，得混合溶液；
(3)采用机械搅拌与注入空气相结合的方法对混合溶液进行发泡，即得。
实施例5
一种硅基固化泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取48份的十二烷基硫酸钠和12份的十二烷基二甲基甜菜碱溶于2000份的水中，得发泡剂溶液；称取300份的硅酸钠溶于1500份水中，得硅酸钠溶液，称取500份的磷酸二氢钠溶于1500份的水中，得磷酸二氢钠溶液；
(2)将发泡剂溶液、硅酸钠溶液和磷酸二氢钠溶液同时倒入搅拌器中，并加入500份的粉煤灰，得混合溶液；
(3)采用机械搅拌与注入空气相结合的方法对混合溶液进行发泡，即得。
试验例1
为测试硅基固化泡沫材料的发泡与稳泡性能，将上述实施例1-5中制备的硅基固化泡沫材料倒入量筒中，观察其发泡倍数、析液半衰期及固化时间等特征参数。
发泡倍数指的是泡沫体积与基液体积之比，析液半衰期指的是泡沫中析出基液体积一半时所用的时间，固化时间指的是泡沫倒入量筒中至成胶体系凝胶所用的时间。结果见表1：
表1
| 硅基固化泡沫材料 | 发泡倍数 | 析液半衰期/h | 固化时间/min |
| 实施例1 | 30.5 | 48 | 3 |
| 实施例2 | 9.5 | 48 | 1 |
| 实施例3 | 15.9 | 120 | 8 |
| 实施例4 | 22.2 | 72 | 5 |
| 实施例5 | 26.7 | 48 | 3 |
试验例2
为测试硅基固化泡沫材料的流变性能，采用数显粘度计测试实施例1-5中硅基固化泡沫材料的粘度值，并与常见液体介质对比，结果见表2：
表2
以上数据表明，硅基固化泡沫材料具有较高的粘度，在阻燃森林火灾时可较好的附着在森林植被表面，隔绝氧气，有效的阻止火灾的进一步蔓延与复燃。
试验例3
为验证硅基固化泡沫材料的长时间稳定性，采用体视显微镜观察水基泡沫、凝胶泡沫以及硅基固化泡沫在初始时刻以及半小时后的气泡变化并用图像分析软件计算其平均气泡尺寸。
水基泡沫：将48份的十二烷基硫酸钠和12份的十二烷基二甲基甜菜碱溶于5000份的水中，采用机械搅拌与注入空气相结合的方法对溶液进行发泡即得。
凝胶泡沫：称取48份的十二烷基硫酸钠和12份的十二烷基二甲基甜菜碱溶于2000份的水中，得发泡剂溶液；称取300份的硅酸钠溶于1500份水中，得硅酸钠溶液；称取500份的磷酸二氢钠溶于1500份的水中，得磷酸二氢钠溶液；将上述三种溶液同时倒入搅拌器中，采用机械搅拌与注入空气相结合的方法对混合溶液进行发泡即得。
硅基固化泡沫：即实施例1制备的硅基固化泡沫材料。
仅添加发泡剂的水基泡沫气泡平均尺寸由初始时刻的0.4mm增长到半小时后的1.09mm，如图1所示；添加发泡剂与胶凝体系的凝胶泡沫则由0.37mm增长到0.56mm，如图2所示；而实施例1中的硅基固化泡沫仅从0.18mm增长到0.29mm，如图3所示，且可看出材料已经固化，具有优异的稳定性。
试验例4
为验证硅基固化泡沫材料的阻燃性，将三组分别用等量的水、凝胶泡沫(试验例3中的凝胶泡沫)以及硅基固化泡沫材料(实施例1)处理的木粉进行热重实验。如图4所示，第一阶段为水分和其他挥发组分的粗挥发阶段，此时用水处理的木粉样品的失重率超过后两种样品，说明凝胶泡沫和硅基固化泡沫材料具有一定的保水性；第二阶段是木粉中的半纤维素、纤维素和木质素的氧化及受热分解阶段，用水处理的木粉样品的峰值失重速率远大于后两者，而经硅基固化泡沫处理的木粉样品失重速率最低，说明硅基固化泡沫材料具有很好的阻燃性；第三阶段为焦炭的燃烧分解，三组样品的失重率变化不大。最终，经过水、凝胶泡沫、硅基固化泡沫材料处理的木粉的残碳率分别为2.5％，19.1％和23.3％，可见硅基固化泡沫材料的阻燃效果明显优于凝胶泡沫和水。
试验例5
为测试硅基固化泡沫材料的阻化降温效果，进行了加热升温实验。实验装置如图12所示，将纯木粉以及加入了水或硅基固化泡沫材料的木粉倒入盛样罐中，并将盛样罐置于加热面板上，加热面板设为350℃，通过热电偶温度传感器测量各组木粉样品内部温度随时间的变化规律，并在加热25分钟时，从盛样罐顶部抽取出分解的气体1mL，用气相色谱仪检测气体一氧化碳含量，并与纯木粉在相同条件下一氧化碳的产生量进行对比，二者差值与纯木粉一氧化碳的产生量之比为阻化率，在加热45min后结束实验。各组样品的最终温度及硅基固化泡沫材料的阻化率见下表3：
表3
注：上述各组实验样品中，木粉使用量均为20g，水与硅基固化泡沫材料使用量为10g。由上述实验可知，硅基固化泡沫材料具有优良的阻化降温性能，不仅降低了木粉的升温速率，并且大幅减少了一氧化碳的产生，阻化效果明显。
试验例6
为测试硅基固化泡沫材料的实际阻燃与降温效果，进行了木条燃烧实验。将一根木条顶端部分涂抹覆盖了本发明硅基固化泡沫材料，材料配方见实施例1。用点燃的液化气灼烧该木条，覆盖了本发明硅基固化泡沫材料的木条部位并没有被点燃，且在灼烧后立即测量该木条部位表面温度仅65.4℃，如图5所示。对同一根木条没有覆盖本发明硅基固化泡沫材料的部位进行灼烧，木条瞬间被点燃并产生旺盛的火苗，在灼烧后立即测量该木条部位表面温度达到420℃，如图6所示。说明硅基固化泡沫材料具有显著的阻燃与降温效果。
试验例7
为测试硅基固化泡沫材料的耐火阻燃效果，进行了木垛引燃对比实验。如图7和图8所示，利用两个相同大小的木垛分别开展了引燃测试，引燃燃料用量都是1.1L汽油，汽油被放置在相同尺寸的方形油盘内，其中一个木垛未做任何处理(如图7)，另外一个木垛表面喷洒了实施例1的硅基固化泡沫材料(如图8)。通过图7可以看出，未做任何处理的木垛很快被汽油油池火引燃。通过图8可以看出，覆盖了硅基固化泡沫材料的木垛在引燃汽油燃尽后也未被引燃，说明硅基固化泡沫材料起到了很好的耐火阻燃作用。
试验例8
为了测试硅基固化泡沫材料的耐火抗烧性能，进一步开展了木垛引燃对比实验。如图9所示，利用三个相同大小的木垛开展了材料耐火性能测试，左侧和右侧木垛均喷洒了硅基固化材料，中间的木垛未做任何处理，其中左侧边缘距离中间木垛边缘40cm，右侧木垛边缘距离中间木垛边缘10cm。在中间木垛正下方放置了引燃油盘，并加入了1.1L汽油作为引燃燃料。点燃油盘内的燃料后，中间的木垛很快被引燃，在中间木垛持续燃烧直至烧尽的40多分钟过程中，左侧较远的木垛完好无损，右侧木垛仅是距离中间木垛较近的边缘出现了轻微的烧焦熏黑，但并未被引燃，说明硅基固化泡沫材料有非常强的耐火抗烧性能。
试验例9
测试硅基固化泡沫材料的阻断森林火蔓延的性能，进行了森林火蔓延阻火实验，所用的材料是松针。第一组实验，如图10所示，松针用量10斤，均匀铺撒在长2.4m宽1.2m的防火板上，所有松针未做任何阻燃处理，松针被引燃后，完全被烧尽。第二组实验，如图11所示，松针用量10斤，均匀铺撒在长2.4m宽1.2m的防火板上，一半松针覆盖实施例1的硅基固化泡沫材料，另外一半松针未做处理，当未覆盖硅基固化泡沫材料的一半松针被点燃后，火势逐渐蔓延，在火焰蔓延到覆盖硅基固化泡沫材料的松针时，火焰逐渐熄灭，最终未引燃覆盖硅基固化泡沫材料的松针，说明硅基固化泡沫材料起到了很好的阻火作用。
发泡性能比较
发泡剂性能的好坏对于泡沫整体性能发挥着至关重要的作用，采用十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基甜菜碱、山梨醇九种发泡剂进行了单独发泡和复配发泡的试验,发泡剂质量百分比浓度为0.3％，将发泡剂加入水中后采用孔盘打击法进行发泡，分别测定其发泡倍数和析液半衰期，具体如下表4：
表4
从表4可以看出，在选择单一的发泡剂进行发泡时,大部分发泡剂的发泡倍数均不高,且析液半衰期短，而选择发泡剂两两复配时，发泡倍数和析液半衰期都有较为明显的提高，其中将十二烷基硫酸钠与十二烷基二甲基甜菜碱按8：2的比例复配以及十四烷基二甲基苄基氯化铵与十二烷基二甲基甜菜碱按6：4的比例复配发泡与稳泡性能最佳。
促凝剂性能比较
采用不同的促凝剂(磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸钠、硫酸铝)与基料(硅酸钠)配合，具体实验中，基料与促凝剂的质量比为3：5，测定成胶时间及凝胶状态，结果见下表5：
表5
| 促凝剂 | 成胶时间(min) | 凝胶状态 |
| 磷酸一氢钠 | >24h | 未凝胶 |
| 磷酸二氢钠 | 75 | 凝胶软、易碎 |
| 磷酸钠 | >24h | 未凝胶 |
| 硫酸铝 | 0 | 白色沉淀 |
通过表5可以看出，四种促凝剂中磷酸二氢钠和硫酸铝效果较好，成胶时间可以通过调节浓度进行控制，其中硫酸铝反应迅速，与基料混合后立刻反应，且凝胶状态为白色沉淀，不符合实际要求，因此磷酸二氢钠为最佳的促凝剂选择。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (3)
1.一种用于快速阻隔森林火灾的硅基固化泡沫材料，其特征在于，包括基料、发泡剂、促凝剂、骨料和水，其中以水为100质量份计，基料为4.5～6质量份，发泡剂为0.9～1.2质量份，促凝剂为7.5～10质量份，骨料与水的质量比为1：(10～20)；
所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱质量比为8：2的组合物；所述基料为硅酸钠；所述促凝剂为磷酸二氢钠；所述骨料为粉煤灰、纳米二氧化硅、石英粉中的至少一种；
所述硅基固化泡沫材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将发泡剂，基料及促凝剂分别溶于水中，配制成发泡剂溶液、基料溶液和促凝剂溶液；
(2)将步骤(1)的发泡剂溶液、基料溶液和促凝剂溶液倒入搅拌器中，再加入骨料；得混合溶液；
(3)采用机械搅拌与注入空气相结合的方法对混合溶液进行发泡，即得。
2.权利要求1所述的硅基固化泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将发泡剂，基料及促凝剂分别溶于水中，配制成发泡剂溶液、基料溶液和促凝剂溶液；
(2)将步骤(1)的发泡剂溶液、基料溶液和促凝剂溶液倒入搅拌器中，再加入骨料；得混合溶液；
(3)采用机械搅拌与注入空气相结合的方法对混合溶液进行发泡，即得。
3.硅基固化泡沫材料作为阻隔森林火灾的材料中的用途，其特征在于，所述硅基固化泡沫材料为权利要求1所述的硅基固化泡沫材料。
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