CN116159276B - 自冷却无焰热气溶胶灭火剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自冷却无焰热气溶胶灭火剂及制备方法，该灭火剂按质量百分数计，由90‑98%产气成分、1‑5%冷却成分和1‑5%导热添加剂组成；其中产气成分包括氧化剂、还原剂和粘合剂；冷却成分为钾盐和含氮有机物；导热添加剂为导热金属。由于热气溶胶灭火剂燃烧可能会产可燃气体，形成表面火焰，本发明加入冷却成分能够有效降低药剂表面可燃气体和氧气浓度，抑制可燃气体在药剂表面发生燃烧链反应，使气溶胶灭火剂能够发生自冷却达到无焰效果；而加入导热添加剂能避免药剂因冷却成分的加入出现难引燃或燃烧中断的问题。
Description
技术领域
本发明涉及消防灭火技术领域，具体涉及一种自冷却无焰热气溶胶灭火剂及制备方法。
背景技术
气溶胶灭火剂因灭火效率高、无毒、对臭氧层无破坏作用和常压储存等特点而受到了广泛研究。气溶胶灭火剂主要由氧化剂、还原剂和粘合剂组成，通过燃烧反应产生大量的灭火介质来扑灭火灾。根据产生气溶胶温度的不同，气溶胶灭火剂被分为热气溶胶灭火剂和冷气溶胶灭火剂。与冷气溶胶灭火剂不同，热气溶胶灭火剂需要经过燃烧反应产生。而在燃烧反应发生的过程中伴有高温火焰是一种常见的现象，但在更苛刻的使用场景下，这将会对灭火器或灭火装置提出更高的要求。
为了消除燃烧反应产生的高温火焰，适应各种场景需求，在灭火器或灭火装置中添加化学冷却剂层是一种常用的方法。这种方法避免了热气溶胶灭火剂与冷却剂混合装药对灭火性能的不利影响，但也增加了生产工艺步骤，增多了冷却剂的使用量，从而提高了灭火器或灭火装置的制造成本。更重要的是，发明人发现在灭火器或灭火装置中添加化学冷却剂层的方法存在冷却剂大量聚集的现象，冷却剂反应不完全，导致冷却剂利用率较低，降温消焰效果不够理想，药剂燃烧产生的火焰仍可能冒出，这也为灭火器或灭火装置的安全使用埋下了隐患。
发明内容
本发明提供了一种自冷却无焰热气溶胶灭火剂及制备方法，在产气成分中直接加入冷却成分和导热添加剂，使得燃烧反应过程中气溶胶灭火剂能够发生自冷却达到无焰效果。
本发明的技术方案是，一种自冷却无焰热气溶胶灭火剂，按质量百分数计，该灭火剂由90-98%产气成分、1-5%冷却成分和1-5%导热添加剂组成；其中产气成分包括氧化剂、还原剂和粘合剂；冷却成分为钾盐和含氮有机物；导热添加剂为导热金属。
进一步地，所述产气成分中氧化剂为60-80%、还原剂为10-25%和粘合剂10-15%。
进一步地，所述氧化剂为硝酸钾、硝酸钠、硝酸锶、硝酸镁或硝酸钡中的一种或几种组合。
进一步地，所述还原剂为碳、硝酸胍、硝基胍或水杨酸中的一种或几种。
进一步地，所述粘合剂为水玻璃、羟丙基甲基纤维素、酚醛树脂、环氧树脂、虫胶、淀粉、山梨糖醇、葡萄糖、糊精或橡胶中的一种或几种组合。
进一步地，所述冷却成分中钾盐为碳酸氢钾、氯化钾、硫酸钾、柠檬酸钾或山梨酸钾中的一种或几种组合；含氮有机物为亚硝胺、三聚氰胺、尿素、邻苯二胺、乙酰胺或己内酰胺中的一种或几种组合。
进一步地，所述导热添加剂为铜粉。
进一步地，冷却成分中钾盐和含氮有机物的质量比为50-60:40-50。
本发明还涉及所述灭火剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将各原料粉碎过80-100目筛，并烘干，分别按比例配制产气成分和冷却成分；
S2、将产气成分、冷却成分和导热添加剂混匀，再加入乙醇混匀，最后过20-40目筛造粒，干燥去除乙醇即得。
进一步地，乙醇加入量为产气成分、冷却成分和导热添加剂总质量的4-5%。
本发明的有益效果在于：
由于热气溶胶灭火剂中的产气成分经过燃烧反应会产生CO、H2等可燃气体，这些可燃气体在与O2发生化合作用的过程中会形成表面火焰。本发明在热气溶胶进一步地，中加入冷却成分，冷却成分中含有大量钾离子和含氮有机物，含氮有机物经过氧化还原反应形成N2等不燃气体在药剂表面产生保护层，从而降低了药剂表面可燃气体和氧气浓度，钾离子则通过与H•、HO•及O•等自由基结合从而起到抑制可燃气体在药剂表面发生燃烧链反应的作用。
冷却剂的加入量如果控制在0.5%~1%，也能起到一定的冷却效果，但是药剂整体的安全性难以保障，药剂在制造以及使用过程中会存在一定的安全隐患，如果增加冷却剂用量，药剂又存在难以引燃，需要的启动能量大的问题。本发明在药剂制造过程中加入一定量导热添加剂，在药剂制作过程中因为碰撞产生的温度可以通过导热添加剂迅速导出，在药剂的使用过程中导热添加剂可以保证引燃药柱的热量会被迅速吸收并局部扩散，保证了药剂能够持续燃烧而不中断，解决药剂因冷却成分的加入而出现难引燃或燃烧中断的问题，达到启动药柱的效果，在提高药剂安全性的情况下让药剂能够引燃。
附图说明
图1为实施例1中灭火剂使用时的火焰情况照片。
图2为对比例1中灭火剂使用时的火焰情况照片。
图3为实施例1中灭火剂使用时装置喷口火焰和温度测试情况照片。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
实施例1
灭火剂组成：按质量百分数计，含93%产气成分（硝酸锶70%、水杨酸15%、环氧树脂15%）、4%冷却成分（氯化钾60%、三聚氰胺40%）和3%导热添加剂（铜粉）。
将原料分别进行粉碎处理并过100目标准筛，后将产气成分和冷却成分分别按比例配制，再加入导热添加剂按相应比例混合。混合均匀后向其中加入产气成分、冷却成分和导热添加剂总质量4%的乙醇并搅拌均匀，后将混合物过20目标准筛进行造粒，再在50℃条件下干燥除去乙醇后即得到热气溶胶灭火剂A1-1。最后将灭火剂压制成药柱，并将药柱组装进小型灭火装置，分别对裸药柱和装置进行喷放测试，观察两者在喷放过程中的火焰情况，同时测试距装置喷口1cm处的温度。经测试，A1-1裸药柱在燃烧过程中的火焰高度为h1=3.0cm，装置喷口最高温度为279.3℃。
实施例2
灭火剂组成：按质量百分数计，含91%产气成分（硝酸锶70%、水杨酸15%、环氧树脂15%）、6%冷却成分（氯化钾60%、三聚氰胺40%）和3%导热添加剂（铜粉）。
按照实施例1的方法制备得到热气溶胶灭火剂A1-2，并进行相同的测试。经测试，A1-2裸药柱无法引燃。
实施例3
灭火剂组成：按质量百分数计，含95%产气成分（硝酸锶70%、水杨酸15%、环氧树脂15%）、2%冷却成分（氯化钾60%、三聚氰胺40%）和3%导热添加剂（铜粉）。
按照实施例1的方法制备得到热气溶胶灭火剂A1-3，并进行相同的测试。经测试，A1-3裸药柱在燃烧过程中的火焰高度为h3=5.5cm，装置喷口最高温度为325.7℃。
实施例4
灭火剂组成：按质量百分数计，含93%产气成分（硝酸钾73%、碳粉12%、酚醛树脂15%）、4%冷却成分（碳酸氢钾60%、尿素40%）和3%导热添加剂（铜粉）。
按照实施例1的方法制备得到热气溶胶灭火剂A1-4，并进行相同的测试。经测试，A1-4裸药柱在燃烧过程中的火焰高度为h4=4.5cm，装置喷口最高温度为301.4℃。
实施例5
灭火剂组成：按质量百分数计，含93%产气成分（硝酸镁75%、水杨酸10%、淀粉15%）、4%冷却成分（硫酸钾60%、邻苯二胺40%）和3%导热添加剂（铜粉）。
按照实施例1的方法制备得到热气溶胶灭火剂A1-5，并进行相同的测试。经测试，A1-5裸药柱在燃烧过程中的火焰高度为h5=5.0cm，装置喷口最高温度为312.8℃。
实施例6
灭火剂组成：按质量百分数计，含93%产气成分（硝酸锶70%、水杨酸15%、环氧树脂15%）、4%冷却成分（氯化钾50%、三聚氰胺50%）和3%导热添加剂（铜粉）。
按照实施例1的方法制备得到热气溶胶灭火剂A1-6，并进行相同的测试。经测试，A1-6裸药柱在燃烧过程中的火焰高度为h6=3.5cm，装置喷口最高温度为292.1℃。
实施例7：
灭火剂组成：按质量百分数计，含93%产气成分（硝酸钡70%、硝基胍15%、水玻璃15%）、4%冷却成分（柠檬酸钾50%、邻苯二胺50%）和3%导热添加剂（铜粉）。
按照实施例1的方法制备得到热气溶胶灭火剂A1-7，并进行相同的测试。经测试，A1-7裸药柱在燃烧过程中的火焰高度为h7=4.6cm，装置喷口最高温度为301.4℃。
实施例8：
灭火剂组成：按质量百分数计，含95%产气成分（硝酸锶80%、水杨酸10%、环氧树脂10%）、3%冷却成分（氯化钾50%、乙酰胺50%）和2%导热添加剂（铜粉）。
按照实施例1的方法制备得到热气溶胶灭火剂A1-8，并进行相同的测试。经测试，A1-8裸药柱在燃烧过程中的火焰高度为h8=5.6cm，装置喷口最高温度为331.2℃。
对比例1
灭火剂组成：按质量百分数计，含100%产气成分（硝酸锶70%、水杨酸15%、环氧树脂15%）。
按照实施例1的方法制备得到热气溶胶灭火剂A0-1，并进行相同的测试。经测试，A0-1裸药柱在燃烧过程中的火焰高度为h0=20.1cm，装置喷口最高温度为423.3℃。
对比例2
灭火剂组成：按质量百分数计，含96%产气成分（硝酸锶70%、水杨酸15%、环氧树脂15%）和4%冷却成分（氯化钾50%、三聚氰胺50%）。
按照实施例1的方法制备得到热气溶胶灭火剂A0-2，并进行相同的测试。经测试，A0-2裸药柱无法引燃。
对比例3
灭火剂组成：按质量百分数计，含93%产气成分（硝酸锶70%、水杨酸15%、环氧树脂15%）和4%冷却成分（氯化钾50%、三聚氰胺50%）和锌粉3%。
按照实施例1的方法制备得到热气溶胶灭火剂A0-3，并进行相同的测试。经测试，A0-3裸药柱在燃烧过程中的火焰高度为22.6cm，装置喷口最高温度为435.1℃。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以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，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种自冷却无焰热气溶胶灭火剂，其特征在于：按质量百分数计，该灭火剂由90-98%产气成分、1-5%冷却成分和1-5%导热添加剂组成；
其中产气成分包括氧化剂、还原剂和粘合剂；氧化剂为硝酸钾、硝酸钠、硝酸锶、硝酸镁或硝酸钡中的一种或几种组合；还原剂为碳、硝酸胍、硝基胍或水杨酸中的一种或几种；
冷却成分为钾盐和含氮有机物，钾盐为碳酸氢钾、氯化钾、硫酸钾、柠檬酸钾或山梨酸钾中的一种或几种组合；含氮有机物为亚硝胺、三聚氰胺、尿素、邻苯二胺、乙酰胺或己内酰胺中的一种或几种组合；导热添加剂为铜粉。
2.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于：所述产气成分中氧化剂为60-80%、还原剂为10-25%和粘合剂10-15%。
3.根据权利要求2所述的灭火剂，其特征在于：所述粘合剂为水玻璃、羟丙基甲基纤维素、酚醛树脂、环氧树脂、虫胶、淀粉、山梨糖醇、葡萄糖、糊精或橡胶中的一种或几种组合。
4.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于：冷却成分中钾盐和含氮有机物的质量比为50-60:40-50。
5.权利要求1-4任意一项所述灭火剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将各原料粉碎过80-100目筛，并烘干，分别按比例配制产气成分和冷却成分；
S2、将产气成分、冷却成分和导热添加剂混匀，再加入乙醇混匀，最后过20-40目筛造粒，干燥去除乙醇即得。
6.根据权利要求5所述灭火剂的制备方法，其特征在于：乙醇加入量为产气成分、冷却成分和导热添加剂总质量的4-5%。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310170143.6A CN116159276B (zh) | 2023-02-27 | 自冷却无焰热气溶胶灭火剂及制备方法 |
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Citations (2)
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| CN1323236A (zh) * | 1998-09-11 | 2001-11-21 | 皮罗根公司 | 灭火气溶胶形成材料 |
| CN112190865A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-01-08 | 北京星日消防技术有限公司 | 低温s型灭火剂及其制备方法 |
Patent Citations (2)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 提高水基热气溶胶灭火剂燃速途径的研究;周晓猛等;《火灾科学》;第11卷(第4期);第236-239页 * |
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