CN116943090A - 一种化学冷却剂及其在k型气溶胶灭火剂中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种化学冷却剂及其在K型气溶胶灭火剂中的应用；其中化学冷却剂包括按质量百分数计的以下成分：20~70%的有机酸、20~70%的无机酸性物质性物质和2~10%的粘结剂。本发明的有机酸‑无机酸性物质冷却剂与K型气溶胶组合使用之后其释放物具有很好的电绝缘性，对铜板的腐蚀性也非常弱，且沉降物溶液的pH接近中性。不仅解决了降低气溶胶喷口温度问题，还解决了气溶胶释放产物腐蚀性和电绝缘性问题。
Description
技术领域
本发明属于消防灭火技术领域，具体涉及一种化学冷却剂及其在K型气溶胶灭火剂中的应用。
背景技术
K型气溶胶灭火剂和S型气溶胶灭火剂是目前常见的气溶胶灭火剂。K型热气溶胶灭火剂作为新型灭火剂，通过燃烧反应产生含有钾盐的气溶胶，钾容易与H·、HO·等自由基发生反应，降低燃烧过程中产生的自由基，具有灭火效率高的优势。K型气溶胶灭火剂的释放产物主要包括CO2、N2和KOH和K2CO3等，其中KOH和K2CO3呈强碱性，且具有较强的吸湿性，吸湿后会形成强碱性的强电解质。吸湿的KOH和K2CO3具有较强的导电性和腐蚀性。一方面K型热气溶胶的导电性较强会对电器设备造成损坏，另一方面其较强的腐蚀性会对周围的金属物品有腐蚀作用。K型气溶胶灭火剂的腐蚀性和导电性问题一定程度上限制了其在精密仪器、带电设备和电池箱等场景中的应用。由于K型气溶胶的便携性、低成本和高灭火能力，依然是很多带电场景的首选，但是装置喷放后会引发短路和腐蚀性问题，对带电设备造成二次伤害。
现有K型气溶胶灭火剂释放产物的腐蚀性和导电性都很强，且很难从K型气溶胶发生剂本身入手解决腐蚀性问题。目前所使用的冷却剂也不能有效解决气溶胶喷放产物的腐蚀性和导电性问题。
CN114350326 A中公开了一种冷却剂，其采用有机酸、有机多元醇、粘结剂制备而成，其与以钾盐和锶盐为氧化剂的S型气溶胶组合使用具有低腐蚀性和高绝缘性；用于K型气溶胶灭火剂时，由于K型气溶胶的氧化剂成分全为钾氧化剂，碱性强，采用该冷却剂不能完全解决导电性和腐蚀性问题。
发明内容
本发明提供一种化学冷却剂及其在K型气溶胶灭火剂中的应用，不仅够低气溶胶喷口温度，还能解决气溶胶释放产物产生的腐蚀性和电绝缘性问题。
本发明的技术方案是，一种化学冷却剂，包括按质量百分数计的以下成分：20～70％的有机酸、20～70％的无机酸性物质性物质和2～10％的粘结剂。
进一步地，所述有机酸为苯甲酸、肉桂酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸、柠檬酸、草酸、酒石酸、乙二胺四乙酸、月桂酸、山梨酸中的一种或多种。
进一步地，所述无机酸性物质为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、氯化铵、硫酸铵、溴化铵、硼酸、偏磷酸中的一种或多种。
进一步地，所述粘结剂为羟丙基甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、酚醛树脂、环氧树脂、虫胶、聚乙烯醇、淀粉、糊精和橡胶中的一种或多种。
进一步优选方案中，包括以下成分：40～50％的有机酸、40～50％的无机酸性物质性物质和4～10％的粘结剂。
进一步地，所述有机酸、无机酸性物质和粘结剂在常温下均为固体状态。
本发明还涉及所述化学冷却剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将原料进行粉碎及过筛，然后按比例进行混合，后加入甲醇混匀；
S2、S1所得物料通过筛网造粒，干燥即得冷却剂颗粒；
S3、S2所得颗粒经压片机在8～10MPa打片得到柱状冷却剂。
进一步地，粉碎后过筛时，筛网为80～100目；造粒后过筛时，筛网为10～20目，干燥温度为40～60℃，干燥时间为8～12h。
进一步地，甲醇的加入量为物料质量的10～14％。
本发明还涉及所述化学冷却剂在K型气溶胶灭火剂中的应用。
本发明具有以下有益效果：
1、为了解决K型气溶胶腐蚀性和导电性问题，本发明通过使用合适的冷却剂，使气溶胶与冷却剂发生化学反应，减弱喷放物的碱性；这种方案只是改变了产物钾盐的类型，不会降低气溶胶的灭火能力。K型气溶胶的释放产物为碱性的氧化物K2O和钾盐K2CO3等，其吸湿性和腐蚀性都很强。在气溶胶装置出口处加入酸性冷却剂，气溶胶发生剂燃烧产生的K2O和K2CO3等碱性物质与酸性的冷却剂与发生中和反应，生产接近中性和吸湿性较弱的钾盐，释放物的腐蚀性和导电性都会很弱。该方案不仅解决了降低气溶胶喷口温度问题，还解决了气溶胶释放产物腐蚀性和电绝缘性问题。
2、本发明中有机酸能起到一定粘结剂的作用，无机酸主要与碱性钾盐发生中和反应。有机酸-无机酸性物质冷却剂与K型气溶胶组合使用之后其释放物具有很好的电绝缘性，对铜板的腐蚀性也非常弱，且沉降物溶液的pH接近中性。
3、K型气溶胶灭火装置启动后气溶胶药剂发生燃烧反应，同时产生高温气溶胶(CO2、N2、K2O、K2CO3等)，这种碱性的高温气溶胶进入到冷却剂仓室与酸性的冷却剂发生化学反应生成K3PO4、K2SO4、KCl、有机钾盐等接近中性的物质。一方面这些金属盐的吸湿性相对较弱，使得其导电性较弱；另一方面中性钾盐的腐蚀性相对较弱，因为缺少H+或OH-离子，不会发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀。可以有效解决K型气溶胶释放产物的电绝缘性和腐蚀性问题。
附图说明
图1为实施例1和对比例1腐蚀后的照片，其中A为实施例1，B为对比例1。
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
冷却剂组成：60％有机酸(肉桂酸)、35％无机酸性物质(磷酸二氢铵)和5％乙基纤维素。
分别将肉桂酸和磷酸二氢铵原料进行粉碎处理并过100目筛网。将过筛后的肉桂酸、磷酸二氢铵和乙基纤维素分别按比例进行混合。混合均匀后向其中加入12％的甲醇，再次混合均匀后，将混合物过20目筛网进行造粒得到冷却剂。所得冷却剂在60度下干燥12h后，经20目筛网再次过筛得到干燥的冷却剂，最后将冷却剂压制成药片。并取70g冷却剂与50g K型气溶胶药柱组装成气溶胶灭火装置。按照XF 499.1-2010标准模型进行电绝缘性、腐蚀性测试、pH和喷口温度测试。
实施例2
冷却剂组成：65％有机酸(肉桂酸)、30％无机酸性物质(氯化铵)和5％乙基纤维素。
分别将肉桂酸和氯化铵原料进行粉碎处理并过100目筛网。将过筛后的肉桂酸、氯化铵和乙基纤维素分别按比例进行混合。混合均匀后向其中加入12％的甲醇，再次混合均匀后，将混合物过20目筛网进行造粒得到冷却剂。所得冷却剂在60度下干燥12h后，经20目筛网再次过筛得到干燥的冷却剂，最后将冷却剂压制成药片。并取70g冷却剂与50g K型气溶胶药柱组装成气溶胶灭火装置。按照XF 499.1-2010标准模型进行电绝缘性、腐蚀性测试、pH和喷口温度测试。
实施例3
冷却剂组成：65％有机酸(肉桂酸)、30％无机酸性物质(溴化铵)和5％乙基纤维素。
分别将肉桂酸和溴化铵原料进行粉碎处理并过100目筛网。将过筛后的肉桂酸、溴化铵和乙基纤维素分别按比例进行混合。混合均匀后向其中加入10％的甲醇，再次混合均匀后，将混合物过20目筛网进行造粒得到冷却剂。所得冷却剂在60度下干燥12h后，经20目筛网再次过筛得到干燥的冷却剂，最后将冷却剂压制成药片。并取70g冷却剂与50g K型气溶胶药柱组装成气溶胶灭火装置。按照XF 499.1-2010标准模型进行电绝缘性、腐蚀性测试、pH和喷口温度测试。
实施例4
冷却剂组成：62％有机酸(肉桂酸)、30％无机酸性物质(硫酸铵)和8％乙基纤维素。
分别将肉桂酸和硫酸铵原料进行粉碎处理并过80目筛网。将过筛后的肉桂酸、硫酸铵和乙基纤维素分别按比例进行混合。混合均匀后向其中加入10％的甲醇，再次混合均匀后，将混合物过20目筛网进行造粒得到冷却剂。所得冷却剂在60度下干燥12h后，经20目筛网再次过筛得到干燥的冷却剂，最后将冷却剂压制成药片。并取70g冷却剂与50g K型气溶胶药柱组装成气溶胶灭火装置。按照XF 499.1-2010标准模型进行电绝缘性、腐蚀性测试、pH和喷口温度测试。
实施例5
冷却剂组成：70％有机酸(柠檬酸)、25％无机酸性物质(硼酸)和5％聚乙烯醇。
分别将柠檬酸和硼酸原料进行粉碎处理并过100目筛网。将过筛后的柠檬酸、硼酸和聚乙烯醇分别按比例进行混合。混合均匀后向其中加入14％的甲醇溶液，再次混合均匀后，将混合物过10目筛网进行造粒得到冷却剂。所得冷却剂在60度下干燥12h后，经20目筛网再次过筛得到干燥的冷却剂，最后将冷却剂压制成药片。并取70g冷却剂与50g K型气溶胶药柱组装成气溶胶灭火装置。按照XF 499.1-2010标准模型进行电绝缘性、腐蚀性测试、pH和喷口温度测试。
实施例6
冷却剂组成：50％有机酸(酒石酸)、48％无机酸性物质(硫酸铵)和2％酚醛树脂。
分别将酒石酸和硫酸铵原料进行粉碎处理并过80目筛网。将过筛后的酒石酸、硫酸铵和酚醛树脂分别按比例进行混合。混合均匀后向其中加入14％的甲醇，再次混合均匀后，将混合物过20目筛网进行造粒得到冷却剂。所得冷却剂在60度下干燥12h后，经20目筛网再次过筛得到干燥的冷却剂，最后将冷却剂压制成药片。并取70g冷却剂与50g K型气溶胶药柱组装成气溶胶灭火装置。按照XF 499.1-2010标准模型进行电绝缘性、腐蚀性测试、pH和喷口温度测试。
实施例7
冷却剂组成：20％有机酸(邻苯二甲酸)、70％无机酸性物质(35％磷酸二氢铵、35％磷酸氢二铵)和10％粘结剂(5％糊精和5％橡胶)。
分别将邻苯二甲酸、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵原料进行粉碎处理并过100目筛网。将过筛后的邻苯二甲酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和酚醛树脂分别按比例进行混合。混合均匀后向其中加入12％的甲醇，再次混合均匀后，将混合物过20目筛网进行造粒得到冷却剂。所得冷却剂在60度下干燥12h后，经20目筛网再次过筛得到干燥的冷却剂，最后将冷却剂压制成药片。并取70g冷却剂与50g K型气溶胶药柱组装成气溶胶灭火装置。按照XF 499.1-2010标准模型进行电绝缘性、腐蚀性测试、pH和喷口温度测试。
实施例8
冷却剂组成：35％有机酸(25％草酸、10％乙二胺四乙酸)、62％无机酸性物质(35％氯化铵、27％磷酸氢二铵)和3％环氧树脂。
分别将草酸、乙二胺四乙酸、氯化铵和磷酸氢二铵原料进行粉碎处理并过100目筛网。将过筛后的草酸、乙二胺四乙酸、氯化铵、磷酸氢二铵和环氧树脂分别按比例进行混合。混合均匀后向其中加入12％的甲醇，再次混合均匀后，将混合物过20目筛网进行造粒得到冷却剂。所得冷却剂在60度下干燥12h后，经20目筛网再次过筛得到干燥的冷却剂，最后将冷却剂压制成药片。并取70g冷却剂与50g K型气溶胶药柱组装成气溶胶灭火装置。按照XF499.1-2010标准模型进行电绝缘性、腐蚀性测试、pH和喷口温度测试。
实施例9
冷却剂组成：50％有机酸(10％月桂酸、15％苯甲酸、25％草酸)、48％无机酸性物质(30％磷酸二氢铵、18％硼酸)和2％虫胶。
分别将月桂酸、苯甲酸、草酸、磷酸二氢铵和硼酸原料进行粉碎处理并过100目筛网。将过筛后的月桂酸、苯甲酸、草酸、磷酸二氢铵、硼酸和环氧树脂分别按比例进行混合。混合均匀后向其中加入13％的甲醇，再次混合均匀后，将混合物过20目筛网进行造粒得到冷却剂。所得冷却剂在60度下干燥12h后，经20目筛网再次过筛得到干燥的冷却剂，最后将冷却剂压制成药片。并取70g冷却剂与50g K型气溶胶药柱组装成气溶胶灭火装置。按照XF499.1-2010标准模型进行电绝缘性、腐蚀性测试、pH和喷口温度测试。
对比例1
直接以Φ6的陶瓷球为物理冷却剂，并取70g陶瓷球与50g K型气溶胶药柱组装成小型灭火装置。按照XF 499.1-2010标准模型进行电绝缘性、腐蚀性测试、pH和喷口温度测试。
对比例2
冷却剂组成：98％有机酸(酒石酸)和2％酚醛树脂。
将酒石酸原料进行粉碎处理并过100目筛网。将过筛后的酒石酸和酚醛树脂分别按比例进行混合。混合均匀后向其中加入14％的甲醇，再次混合均匀后，将混合物过20目筛网进行造粒得到冷却剂。所得冷却剂在60度下干燥12h后，经20目筛网再次过筛得到干燥的冷却剂，最后将冷却剂压制成药片。并取70g冷却剂与50g K型气溶胶药柱组装成气溶胶灭火装置。按照XF 499.1-2010标准模型进行电绝缘性、腐蚀性测试、pH和喷口温度测试。
对比例3
冷却剂组成：98％无机酸性物质(硫酸铵)和2％酚醛树脂。
将硫酸铵原料进行粉碎处理并过100目筛网。将过筛后的硫酸铵和酚醛树脂分别按比例进行混合。混合均匀后向其中加入14％的甲醇，再次混合均匀后，将混合物过20目筛网进行造粒得到冷却剂。所得冷却剂在60度下干燥12h后，经20目筛网再次过筛得到干燥的冷却剂，最后将冷却剂压制成药片。并取70g冷却剂与50g K型气溶胶药柱组装成气溶胶灭火装置。按照XF 499.1-2010标准模型进行电绝缘性、腐蚀性测试、pH和喷口温度测试。
以上实施例和对比例所得产品的表征数据以及效果数据见下表1。
表1
| 实例 | 电绝缘性(MΩ) | 腐蚀性 | pH | 喷口温度 |
| 实施例1 | 2200 | 轻微腐蚀 | 6.6-7.5 | 453 |
| 实施例2 | 2200 | 轻微腐蚀 | 6.0-7.0 | 443 |
| 实施例3 | 2200 | 轻微腐蚀 | 6.5-7.2 | 448 |
| 实施例4 | 2200 | 轻微腐蚀 | 7.0-7.6 | 439 |
| 实施例5 | 2200 | 轻微腐蚀 | 6.6-7.4 | 459 |
| 实施例6 | 2200 | 轻微腐蚀 | 6.8-7.5 | 375 |
| 实施例7 | 2200 | 轻微腐蚀 | 6.5-7.1 | 345 |
| 实施例8 | 2200 | 轻微腐蚀 | 6.6-7.5 | 365 |
| 实施例9 | 2200 | 轻微腐蚀 | 6.4-7.2 | 384 |
| 对比例1 | 0-4 | 严重腐蚀 | 9.4-9.9 | 734 |
| 对比例2 | 2200 | 轻微腐蚀 | 6.5-6.9 | 684 |
| 对比例3 | 10-30 | 中度腐蚀 | 5.1-6.2 | 310 |
表中数据为实施例制备的冷却剂和对比例冷却剂与K型气溶胶组合之后的电绝缘性、腐蚀性、pH和喷口温度。对比例1可以看出，以陶瓷球作为冷却剂的K型气溶胶释放产物的电绝缘性很差且腐蚀性很强、沉降物溶液为碱性，喷口温度很高，发明人分析主要是因为陶瓷球的吸热能力有限。而有机酸-无机酸性物质冷却剂与K型气溶胶组合使用之后其释放物具有很好的电绝缘性，对铜板的腐蚀性也非常弱，沉降物溶液的pH接近中性，且喷口温度较低。
实施例1和对比例1的腐蚀性情况如图1所示，实施例1的腐蚀性很弱，而对比例1的腐蚀性很强。冷却剂组成全部为有机酸时，其电绝缘性很强和腐蚀性很弱，但是其喷口温度很高。对比例3可以看出，冷却剂组成全部为无机酸时，虽然其喷口温度较低，但是其电绝缘性较差、腐蚀性较强，且pH为酸性。有机酸-无机酸组合成的冷却剂既可以保持强的电绝缘性、低腐蚀性和较低的喷口温度。通过以上结果可以看出，从冷却剂出发可以有效解决K型气溶胶释放产物的电绝缘性和腐蚀性。
上述实施例只为说明本发明的技术思路和特点，所述内容仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此。在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等效变化或改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种化学冷却剂，其特征在于，包括按质量百分数计的以下成分：20~70%的有机酸、20~70%的无机酸性物质性物质和2~10%的粘结剂。
2.根据权利要求1所述的化学冷却剂，其特征在于：所述有机酸为苯甲酸、肉桂酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸、柠檬酸、草酸、酒石酸、乙二胺四乙酸、月桂酸、山梨酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的无焰热气溶胶灭火剂，其特征在于：所述无机酸性物质为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、氯化铵、硫酸铵、溴化铵、硼酸、偏磷酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的化学冷却剂，其特征在于：所述粘结剂为羟丙基甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、酚醛树脂、环氧树脂、虫胶、聚乙烯醇、淀粉、糊精和橡胶中的一种或多种。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的化学冷却剂，其特征在于：包括以下成分：40~50%的有机酸、40~50%的无机酸性物质性物质和4~10%的粘结剂。
6.根据权利要求1~4任意一项所述的化学冷却剂，其特征在于：所述有机酸、无机酸性物质和粘结剂在常温下均为固体状态。
7.权利要求1~6任意一项所述化学冷却剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将原料进行粉碎及过筛，然后按比例进行混合，后加入甲醇混匀；
S2、S1所得物料通过筛网造粒，干燥即得冷却剂颗粒；
S3、S2所得颗粒经压片机在8~10 MPa打片得到柱状冷却剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：粉碎后过筛时，筛网为80~100目；造粒后过筛时，筛网为10~20目，干燥温度为40~60℃，干燥时间为8~12h。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：甲醇的加入量为物料质量的10~14%。
10.权利要求1~6任意一项所述化学冷却剂在K型气溶胶灭火剂中的应用。
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