CN116059575B - 一种防结块干粉灭火剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防结块干粉灭火剂及其制备方法，属于消防技术领域。该灭火剂按照重量百分比计包括：防潮剂3.5‑4.2%和润滑分散剂3.8‑6.5%，余量为灭火基料；其中，灭火基料以磷酸一铵为基体，与氯酸钾共同结晶，晶型呈现类球型，具有良好的流动性，再由羧甲基纤维素钠包膜，减轻晶体表层形成架桥结块，氯酸钾的不稳定使得在喷射口处形成小规模低强度爆炸，破坏包覆层，使得粉体均匀雾化分散，达到良好的灭火效果；防潮剂以扩孔处理的沸石微粉为基体，通过填充法在孔隙中沉积吸潮材料，具有良好的吸潮离散作用，达到防潮效果。

Description

一种防结块干粉灭火剂及其制备方法

技术领域

本发明属于消防技术领域，具体地，涉及一种防结块干粉灭火剂及其制备方法。

背景技术

干粉灭火剂是一种干燥、流动性好的微细固体粉末，主要由一种或多种具有灭火能力的无机盐组分和疏水组分、惰性填料组成；依据干粉灭火剂的应用范围可划分为三类：ABC类、BC类和D类，其中，以ABC类具有良好的灭火性能和灭火安全性，被广泛应用于室内场所消防。

磷酸一铵是ABC干粉灭火剂中的有效成分，其含量直接影响灭火剂的灭火能效，通常要求其含量不低于75％；但是，磷酸一铵易从大气中吸潮而发生自身结块的，无法均匀随气流喷出，造成结块的原因一般认为是：磷酸一铵吸潮后表面反复溶解和重结晶，从而在粉体间隙处形成晶体架桥，从而形成硬质难分离的结块。

现有技术中针对磷酸一铵易结块的处理方案主要有两类：其一，向粉体中掺杂一定量的干燥剂，如中国专利CN109045548A、CN113413569B等在灭火剂中掺杂硅胶作为干燥剂，利用其具有吸潮性，减轻磷酸一铵的吸潮结块，但是干燥剂也易形成结块，且掺杂量过大对灭火能效有影响，通过添加干燥剂的防结块方案效果受限；其二，对磷酸一铵进行胶囊化修饰，如中国专利CN109304003A、CN107648783A等在表面包覆不易潮解的包覆层，将相邻的磷酸一铵分隔开，避免接触潮解结块，防结块效果良好，但是对磷酸一铵的灭火性能影响较大。

发明内容

为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种防结块干粉灭火剂及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种防结块干粉灭火剂，按照重量百分比计包括：防潮剂3.5-4.2％和润滑分散剂3.8-6.5％，余量为灭火基料。

所述灭火基料由以下方法制备：

步骤A1：将磷酸一铵和十二烷基硫酸钠在室温下加水配制成饱和溶液，施加240-360rpm机械搅拌，缓慢加入无水乙醇，磷酸一铵从溶解液中析出形成初生晶型，直至溶液出现浑浊状态，加入饱和氯酸钾溶液混合，再施加28-33kHz超声震荡，向混合中缓慢加入丙酮，磷酸一铵和氯酸钾继续共同析出，并以初生磷酸一铵晶体为核心结晶，直至混合液状态无明显变化，静置去除液相、真空干燥，制成修型复合微晶；

进一步地，磷酸一铵、氯酸钾和十二烷基硫酸钠的用量比为1kg：25-35g：8-12g。

步骤A2：将羧甲基纤维素钠用水溶解作为包膜液，氨气氛围，温度为72-88℃，将包膜液通过喷雾法包覆在修型复合微晶表面，热风干燥，制成灭火基料；

进一步地，修型复合微晶和羧甲基纤维素钠的用量比为1kg：2.5-3.2g，包膜液的质量分数为1.6-2.0％，喷雾过程中氨气占比不低于55％。

所述防潮剂由以下方法制备：

步骤B1：将沸石粉在450-500℃煅烧，排出至酸性氯化钠溶液中浸泡3-5d，对沸石粉进行侵蚀和离子交换，扩大沸石粉的孔隙，取底层沉淀干燥，制成扩孔沸石粉；

进一步地，酸性氯化钠溶液的质量分数为5-8％，pH值为4.5-5。

步骤B2：将蒙脱土粉、皂土粉、硅灰、海藻酸钠和水混合均匀作为填充液，之后将扩孔沸石粉置于真空室内，抽真空至2kPa，注入填充液至恒压，压滤取滤饼干燥恒重，研磨筛分，制成防潮剂；

进一步地，蒙脱土粉、皂土粉、硅灰和海藻酸钠的用量比为10g：3-5g：0.8-1.2g：0.1-0.14g，填充液的比重为1.9-2.1。

进一步地，润滑分散剂包括云母粉、硬脂酸钙和微晶纤维素。

一种防结块干粉灭火剂的制备方法，具体方法为：将防潮剂和润滑分散剂预混，采用包胶搅拌杆，低速搅拌下缓慢加入灭火基料混合均匀，制成防结块干粉灭火剂。

本发明的有益效果：

1.本发明制备一种包膜结构的灭火基料，以市售磷酸一铵为原料，配制成饱和溶液，先加入无水乙醇为结晶剂，形成初生磷酸一铵晶体，之后掺杂氯酸钾，以丙酮为结晶剂在超声下重结晶，晶型呈现类球型，与现有通过气流粉碎而成的磷酸一铵粉体相比，具有更好的流动性，从晶体形态上可以减轻结块，再由羧甲基纤维素钠为包膜材料，高温碱气体氛围下，包膜液粘度增大，快速成膜包覆在修型复合微晶表层，加之氯酸钾的掺杂，减轻晶体表层形成架桥，从而达到减轻结块的目的；此外，表层掺杂的氯酸钾具有较强的不稳定性，当粉体在喷射口处产生剧烈摩擦冲击，氯酸钾形成小规模低强度爆炸，破坏包覆层，同时使得粉体均匀雾化分散，达到良好的灭火效果。

2.本发明制备一种复合结构的防潮剂，以沸石粉为基体，通过酸蚀和离子交换进行扩孔，制成具有大孔隙的沸石粉料，以超细蒙脱土和皂土为吸水材料，以硅灰为分散材料，通过液体填充法注入沸石粉料的孔隙中，具有优异的吸潮性，优先吸附空气中的水分，减轻灭火基料潮解结块，同时，沸石粉的表层多孔结构，具有良好的离散作用，即使防潮剂吸潮，仍能保持良好的分散作用，减轻灭火基料结块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例制备防结块干粉灭火剂，具体操作如下：

1)制备灭火基料

1.1、取磷酸一铵和十二烷基硫酸钠投加到结晶釜中，室温下加水搅拌配制成饱和溶液，之后施加360rpm机械搅拌，缓慢加入无水乙醇，约加入溶液1/2的无水乙醇，溶液中出现明显浑浊状态，再加入预先配制的饱和氯酸钾溶液混合，其中，磷酸一铵、氯酸钾和十二烷基硫酸钠的用量比为1kg：35g：12g，之后施加33kHz超声震荡，同时匀速加入丙酮，丙酮的加入量约为浑浊液体积的1/4，混合液的浑浊状态基本不变化，停止加入丙酮，静置5h，去除上层液相，取底层沉淀真空干燥，得到修型复合微晶；

1.2、取羧甲基纤维素钠加入配制成质量分数为2.0％的水溶液，将其作为包膜液，向包衣机中加入修型复合微晶，控制转盘转速为80rpm，倾角为20°，包衣机内通入氨气，并调控氨气含量为55％，温度为88℃，将包膜液以1.8MPa压力下喷雾，控制修型复合微晶和羧甲基纤维素钠的用量比为1kg：3.2g，完全喷雾后排出至流化床干燥中，采用50℃热风干燥，得到灭火基料。

2)制备防潮剂

2.1、取沸石粉(细度为80目)置于马弗炉中，升温至500℃煅烧20min，配制质量分数为8％的氯化钠溶液，用盐酸调节pH值为4.5，将煅烧后沸石粉排出至酸性氯化钠溶液中，静置浸泡3d，之后取底层沉淀，采用热风干燥恒重，得到扩孔沸石粉；

2.2、取蒙脱土粉、皂土粉、硅灰和海藻酸钠按照重量比为10g：3g：1.2g：0.1g混合均匀，加水搅拌直至比重为2.1，制成填充液，再将扩孔沸石粉投加到真空室内，抽真空至2kPa，注入填充液至恒压，排料压滤，取滤饼烘干至恒重，干法研磨并用50目筛网筛分，得到防潮剂。

3)配制灭火剂

3.1、取云母粉(细度为200目)、硬脂酸钙(细度为325目)和微晶纤维素(细度为200目)，均为市售干燥粉体，以下实施例使用相同原料，按照质量比为1：1：0.5混合，得到润滑分散剂；

3.2、以配制1kg灭火剂取料，取35防潮剂和65g润滑分散剂投加装有包胶搅拌杆的混料釜中，将两者预混均匀，之后以80rpm缓慢加入900g灭火基料混合均匀，得到防结块干粉灭火剂。

实施例2

本实施例制备防结块干粉灭火剂，具体操作如下：

1)制备灭火基料

1.1、取磷酸一铵和十二烷基硫酸钠投加到结晶釜中，室温下加水搅拌配制成饱和溶液，之后施加240rpm机械搅拌，缓慢加入无水乙醇，直至溶液中出现明显浑浊状态，再加入预先配制的饱和氯酸钾溶液混合，其中，磷酸一铵、氯酸钾和十二烷基硫酸钠的用量比为1kg：30g：10g，之后施加28kHz超声震荡，同时匀速加入丙酮，直至混合液的浑浊状态基本不变化，停止加入丙酮，静置5h，去除上层液相，取底层沉淀真空干燥，得到修型复合微晶；

1.2、取羧甲基纤维素钠加入配制成质量分数为1.6％的水溶液，将其作为包膜液，向包衣机中加入修型复合微晶，控制转盘转速为60rpm，倾角为15°，包衣机内通入氨气，并调控氨气含量为55％，温度为72℃，将包膜液以1.5MPa压力下喷雾，控制修型复合微晶和羧甲基纤维素钠的用量比为1kg：2.5g，完全喷雾后排出至流化床干燥中，采用50℃热风干燥，得到灭火基料。

2)制备防潮剂

2.1、取沸石粉置于马弗炉中，升温至450℃煅烧30min，配制质量分数为5％的氯化钠溶液，用盐酸调节pH值为5，将煅烧后沸石粉排出至酸性氯化钠溶液中，静置浸泡5d，之后取底层沉淀，采用热风干燥恒重，得到扩孔沸石粉；

2.2、取蒙脱土粉、皂土粉、硅灰和海藻酸钠按照重量比为10g：5g：0.8g：0.14g混合均匀，加水搅拌直至比重为1.9，制成填充液，再将扩孔沸石粉投加到真空室内，抽真空至2kPa，注入填充液至恒压，排料压滤，取滤饼烘干至恒重，干法研磨并用50目筛网筛分，得到防潮剂。

3)配制灭火剂

3.1、取云母粉、硬脂酸钙和微晶纤维素，按照质量比为1：0.8：0.6混合，得到润滑分散剂；

3.2、以配制1kg灭火剂取料，取42g防潮剂和38g润滑分散剂投加装有包胶搅拌杆的混料釜中，将两者预混均匀，之后以60rpm缓慢加入920g灭火基料混合均匀，得到防结块干粉灭火剂。

实施例3

本实施例制备防结块干粉灭火剂，具体操作如下：

1)制备灭火基料

1.1、取磷酸一铵和十二烷基硫酸钠投加到结晶釜中，室温下加水搅拌配制成饱和溶液，之后施加300rpm机械搅拌，缓慢加入无水乙醇，直至溶液中出现明显浑浊状态，再加入预先配制的饱和氯酸钾溶液混合，其中，磷酸一铵、氯酸钾和十二烷基硫酸钠的用量比为1kg：25g：10g，之后施加28kHz超声震荡，同时匀速加入丙酮，直至混合液的浑浊状态基本不变化，停止加入丙酮，静置5h，去除上层液相，取底层沉淀真空干燥，得到修型复合微晶；

1.2、取羧甲基纤维素钠加入配制成质量分数为1.8％的水溶液，将其作为包膜液，向包衣机中加入修型复合微晶，控制转盘转速为60rpm，倾角为15°，包衣机内通入氨气，并调控氨气含量为60％，温度为80℃，将包膜液以1.7MPa压力下喷雾，控制修型复合微晶和羧甲基纤维素钠的用量比为1kg：2.8g，完全喷雾后排出至流化床干燥中，采用50℃热风干燥，得到灭火基料。

2)制备防潮剂

2.1、取沸石粉置于马弗炉中，升温至500℃煅烧25min，配制质量分数为7％的氯化钠溶液，用盐酸调节pH值为4.5，将煅烧后沸石粉排出至酸性氯化钠溶液中，静置浸泡4d，之后取底层沉淀，采用热风干燥恒重，得到扩孔沸石粉；

2.2、取蒙脱土粉、皂土粉、硅灰和海藻酸钠按照重量比为10g：4g：0.9g：0.12g混合均匀，加水搅拌直至比重为2.0，制成填充液，再将扩孔沸石粉投加到真空室内，抽真空至2kPa，注入填充液至恒压，排料压滤，取滤饼烘干至恒重，干法研磨并用50目筛网筛分，得到防潮剂。

3)配制灭火剂

3.1、取云母粉、硬脂酸钙和微晶纤维素，按照质量比为1：0.5：0.5混合，得到润滑分散剂；

3.2、以配制1kg灭火剂取料，取38g防潮剂和52g润滑分散剂投加装有包胶搅拌杆的混料釜中，将两者预混均匀，之后以60-80rpm缓慢加入910g灭火基料混合均匀，得到防结块干粉灭火剂。

实施例4

本实施例制备防结块干粉灭火剂，具体操作如下：

1)制备灭火基料

1.1、取磷酸一铵和十二烷基硫酸钠投加到结晶釜中，室温下加水搅拌配制成饱和溶液，之后施加300rpm机械搅拌，缓慢加入无水乙醇，溶液中出现明显浑浊状态，再加入预先配制的饱和氯酸钾溶液混合，其中，磷酸一铵、氯酸钾和十二烷基硫酸钠的用量比为1kg：30g：8g，之后施加33kHz超声震荡，同时匀速加入丙酮，混合液的浑浊状态基本不变化，停止加入丙酮，静置5h，去除上层液相，取底层沉淀真空干燥，得到修型复合微晶；

1.2、取羧甲基纤维素钠加入配制成质量分数为1.8％的水溶液，将其作为包膜液，向包衣机中加入修型复合微晶，控制转盘转速为80rpm，倾角为20°，包衣机内通入氨气，并调控氨气含量为60％，温度为82℃，将包膜液以1.6MPa压力下喷雾，控制修型复合微晶和羧甲基纤维素钠的用量比为1kg：3.0g，完全喷雾后排出至流化床干燥中，采用50℃热风干燥，得到灭火基料。

2)制备防潮剂

2.1、取沸石粉置于马弗炉中，升温至480℃煅烧28min，配制质量分数为8％的氯化钠溶液，用盐酸调节pH值为5，将煅烧后沸石粉排出至酸性氯化钠溶液中，静置浸泡4d，之后取底层沉淀，采用热风干燥恒重，得到扩孔沸石粉；

2.2、取蒙脱土粉、皂土粉、硅灰和海藻酸钠按照重量比为10g：4g：1.1g：0.12g混合均匀，加水搅拌直至比重为2.0，制成填充液，再将扩孔沸石粉投加到真空室内，抽真空至2kPa，注入填充液至恒压，排料压滤，取滤饼烘干至恒重，干法研磨并用50目筛网筛分，得到防潮剂。

3)配制灭火剂

3.1、取云母粉、硬脂酸钙和微晶纤维素，按照质量比为1：0.8：0.6混合，得到润滑分散剂；

3.2、以配制1kg灭火剂取料，取35g防潮剂和55g润滑分散剂投加装有包胶搅拌杆的混料釜中，将两者预混均匀，之后以80rpm缓慢加入910g灭火基料混合均匀，得到防结块干粉灭火剂。

取实施例1-实施例4制备的灭火基料，采用激光微米粒度测试仪进行粒度检测，具体测试数据如表1所示：

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					粒度分布/μm	8.4-42.1	6.7-56.0	7.9-36.4	6.2-32.9
D90/μm	13.1	13.8	12.5	11.2

由表1数据可知，本发明制备的灭火基料为微粉结构，D₉₀＜14μm，具有超细粉体特性，可满足制备超细灭火剂的需求。

对比例

本对比例为市售ABC超细干粉灭火剂，由江西进贤消防化工实业有限公司提供。

取实施例1-实施例4以及对比例得到的干粉灭火剂为试样，按照如下方法进行防结块测试：

模拟吸潮：将试样平铺在玻璃板表面，平铺厚度为2mm，置于温度为20℃，湿度为60％的恒温室内，静置24h模拟吸潮变质；

模拟结块：将模拟吸潮后的灭火剂填充到直径为3cm的不锈钢圆筒内，施加1.2MPa压力，持压1h，灌入干燥氮气，保鲜膜封口，静置30d；

模拟使用：将模拟结块后的粉料顶出至直径为10cm，高度为40cm的圆柱状不锈钢圆筒内，封口后上下颠倒4次；

筛分：将颠倒的粉料从10目筛网上方20cm处倒出，筛网以45°倾角往复筛动10次，取筛上料和筛下料称重，计结块率＝(筛上料重量/总重量)×100％；

具体测试数据如表2所示：

表2

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例
						结块率/％	0.62	0.55	0.59	0.52	6.85

由表2数据可知，本发明者制备的灭火剂，模拟常规吸潮后使用，几乎无结块产生，试验中筛上残留均为细粉吸附残留，无可见结块，对比例筛上料出现不规则硬质结块。

为验证本发明制备的灭火剂的性能指标，参照GB 4066-2017标准进行相关性能测试，具体测试数据如表3：

表3

由表3数据可知，本发明制备的灭火剂完全符合国家标准，具有优异的灭火性能。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种防结块干粉灭火剂，其特征在于，按照重量百分比计包括：防潮剂3.5-4.2%和润滑分散剂3.8-6.5%，余量为灭火基料；

所述灭火基料由以下方法制备：

步骤A1：将磷酸一铵和十二烷基硫酸钠在室温下配制成饱和水溶液，240-360rpm搅拌下缓慢加入无水乙醇至浑浊，再加入饱和氯酸钾溶液混合，施加28-33kHz超声震荡，同时缓慢加入丙酮，直至浑浊状态无明显变化，静置去除液相、真空干燥，制成修型复合微晶；

步骤A2：将羧甲基纤维素钠用水溶解作为包膜液，氨气氛围，温度为72-88℃，将包膜液通过喷雾法包覆在修型复合微晶表面，热风干燥，制成灭火基料；

所述防潮剂由以下方法制备：

步骤B1：将沸石粉在450-500℃煅烧，排出至酸性氯化钠溶液中浸泡3-5d，取底层沉淀干燥，制成扩孔沸石粉；

步骤B2：将蒙脱土粉、皂土粉、硅灰、海藻酸钠和水混合均匀作为填充液，之后将扩孔沸石粉置于真空室内，抽真空至2kPa，注入填充液至恒压，压滤取滤饼干燥恒重，研磨筛分，制成防潮剂。

2.根据权利要求1所述的一种防结块干粉灭火剂，其特征在于，磷酸一铵、氯酸钾和十二烷基硫酸钠的用量比为1kg：25-35g：8-12g。

3.根据权利要求2所述的一种防结块干粉灭火剂，其特征在于，修型复合微晶和羧甲基纤维素钠的用量比为1kg：2.5-3.2g，包膜液的质量分数为1.6-2.0%，喷雾过程中氨气占比不低于55%。

4.根据权利要求1所述的一种防结块干粉灭火剂，其特征在于，酸性氯化钠溶液的质量分数为5-8%，pH值为4.5-5。

5.根据权利要求1所述的一种防结块干粉灭火剂，其特征在于，蒙脱土粉、皂土粉、硅灰和海藻酸钠的用量比为10g：3-5g：0.8-1.2g：0.1-0.14g，填充液的比重为1.9-2.1。

6.根据权利要求1所述的一种防结块干粉灭火剂，其特征在于，润滑分散剂包括云母粉、硬脂酸钙和微晶纤维素。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种防结块干粉灭火剂的制备方法，其特征在于，具体方法为：将防潮剂和润滑分散剂预混，60-80rpm搅拌下缓慢加入灭火基料混合均匀，制成防结块干粉灭火剂。