CN109078288B

CN109078288B - 一种抗复燃bc类超细干粉灭火剂及其制备方法

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Publication number: CN109078288B
Application number: CN201811251432.4A
Authority: CN
Inventors: 张和平; 赵军超; 陆松; 付阳阳
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2018-10-25
Filing date: 2018-10-25
Publication date: 2021-03-09
Anticipated expiration: 2038-10-25
Also published as: CN109078288A

Abstract

本发明提供了一种抗复燃BC类超细干粉灭火剂，由以下组分经2～5重量份的全氟壬烯氧基苯磺酸钠与0.5～3重量份的硅烷偶联剂改性得到：碳酸氢盐70～90重量份；亲水型气相白炭黑2.5～10重量份。与现有技术相比，本发明提供的灭火剂以碳酸氢钠为基料，利用全氟壬烯氧基苯磺酸钠对其进行改性可赋予粉体疏油性，且由于全氟壬烯氧基苯磺酸钠具有降低水溶液表面张力的效果，也解决了使用时超微粉体附着在使用场所难以清理并造成腐蚀的问题，同时改性中加入硅烷偶联剂可促使全氟壬烯氧基苯磺酸钠与粉体基质的结合，降低超细粉体的吸潮以及团聚性能。

Description

一种抗复燃BC类超细干粉灭火剂及其制备方法

技术领域

本发明属于超细干粉灭火剂技术领域，尤其涉及一种抗复燃BC类超细干粉灭火剂及其制备方法。

背景技术

哈龙灭火剂由于其高效的灭火效能，曾一度在消防工业中大范围使用。然而，由于其在大气中不易降解，并且在紫外光的照射下能够分解并消耗臭氧层，因而已经被禁止使用。

以碳酸盐为基材的BC类干粉灭火剂广泛应用于扑灭液体和气体火灾，但普通的碳酸盐类灭火剂由于粒径大、悬浮能力差以及分解速度慢，灭火效能较低，而超细干粉灭火剂因其灭火效率高、GWP值低的特性，成为哈龙灭火剂的良好替代物之一。

但灭火剂经过超细化处理之后，比表面积增大，表面能较高，易吸潮团聚，因此必须对超细化的粉体进行改性，以改善其吸潮特性。此外，在进行油池火的扑救时，现有的超细干粉灭火剂由于其全淹没特性，对于油池火也有一定的扑灭效果，但灭火剂与油面接触后即沉降，油池残留温度将会造成燃油的持续挥发，此时若有残留火焰以及引火源的存在，火焰即会“复燃”。因此需要对灭火剂进行改性，使其具有疏油效果。

在制备灭火剂的过程中，为了具有较好的改性效果，大多数采用的是浸渍的手段进行改性，如公开号为CN108314063A以及CN 108295413A的中国专利，但该制备过程复杂且无法进行大批量生产。

而且目前对于灭火剂进行的疏水疏油改性中，均未提及超细干粉灭火剂清理的问题。而在灭火完成后，对于普通超细干粉灭火剂而言，由于粒径小且经硅油进行防潮处理，具有一定的疏水性，粉体微粒将会大量附着于火场的壁面，不易用水等进行清理。

为了解决现有的抗复燃灭火剂当中的清理问题，以及提高粉体的疏油性以及解决制备过程的复杂性，需要对灭火剂的配方以及制备过程进行更深入的研究。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种抗复燃BC类超细干粉灭火剂及其制备方法，该灭火剂具有防潮、抗复燃且易清理的特性，同时还可避免对火区的腐蚀，可在石油化工、家庭厨房等场所大规模使用。

本发明提供了一种抗复燃BC类超细干粉灭火剂，由以下组分经2～5重量份的全氟壬烯氧基苯磺酸钠与0.5～3重量份的硅烷偶联剂改性得到：

碳酸氢盐 70～90重量份；

亲水型气相白炭黑 2.5～10重量份。

优选的，所述全氟壬烯氧基苯磺酸钠与硅烷偶联剂的质量比为(2.5～4)：(0.5～2.5)。

优选的所述碳酸氢盐选自碳酸氢钠和/或碳酸氢钾。

优选的所述硅烷偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和/或乙烯基三氯硅烷。

优选的所述组分还包括2.5～10重量份的粉碎助剂。

优选的所述碳酸氢盐的粒径小于等于5μm。

本发明还提供了一种抗复燃BC类超细干粉灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

S1)将70～90重量份的碳酸氢盐与2.5～10重量份的亲水型气相白炭黑混合，得到混合物；

S2)将所述混合物、2～5重量份的全氟壬烯氧基苯磺酸钠与0.5～3重量份的硅烷偶联剂混合反应，得到抗复燃BC类超细干粉灭火剂。

优选的，所述步骤S1)中混合的时间为1～2h。

优选的，所述步骤S2)中混合反应的温度为60℃～80℃；混合反应的时间为1.5～2.5h。

优选的，所述步骤S2)具体为：

将2～5重量份的全氟壬烯氧基苯磺酸钠与0.5～3重量份的硅烷偶联剂溶于溶剂中，然后滴加至所述混合物中，混合反应，得到抗复燃BC类超细干粉灭火剂；所述溶剂包括醇溶剂与水。

实验表明，本发明制备的抗复燃BC类超细干粉灭火剂的灭火效能可比普通的超细干粉灭火剂灭火效能提高1倍(按灭火时间)。

附图说明

图1为本发明实施例1中得到的混合物的扫描电镜图；

图2为本发明实施例1中得到的抗复燃BC类超细干粉灭火剂的扫描电镜图；

图3为本发明实施例1～实施例3中得到的抗复燃BC类超细干粉灭火剂元素含量柱形图。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种抗复燃BC类超细干粉灭火剂，由以下组分经2～5重量份的全氟壬烯氧基苯磺酸钠与0.5～3重量份的硅烷偶联剂改性得到，所述组分包括：碳酸氢盐70～90重量份；亲水型气相白炭黑2.5～10重量份。

本发明提供的抗复燃BC类超细干粉灭火剂以碳酸氢盐为基料；所述碳酸氢盐为本领域技术人员熟知的碳酸氢盐即可，并无特殊的限制，本发明中优选为碳酸氢钠和/或碳酸氢钾；所述碳酸氢盐的含量优选为75～90重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述碳酸氢盐的含量优选为75重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述碳酸氢盐的含量优选为80重量份；在本发明提供的另一些实施例中，所述碳酸氢盐的含量优选为90重量份；所述碳酸氢盐的粒径优选小于等于5μm，更优选小于5μm。

本发明在灭火剂中加入亲水型气相白炭黑，提高了超细干粉灭火剂的易清理性；在本发明提供的一些实施例中，所述亲水型气相白炭黑的含量优选为2.5重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述亲水型气相白炭黑的含量优选为7.5重量份；在本发明提供的另一些实施例中，所述亲水型气相白炭黑的含量优选为10重量份。

本发明以全氟壬烯氧基苯磺酸钠与硅烷偶联剂作为改性剂，由于全氟壬烯氧基苯磺酸钠具有降低水溶液表面张力的效果，利用其对灭火剂基质进行改性，可使得到的灭火剂在灭火完成后，仅用水进行冲洗即可去除灭火微粒，同时还可以清理池火燃烧产生的油污和炭黑并且不产生腐蚀性。所述全氟壬烯氧基苯磺酸钠的含量优选为2.5～4.5重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述全氟壬烯氧基苯磺酸钠的含量优选为2.5重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述全氟壬烯氧基苯磺酸钠的含量优选为4.5重量份；在本发明提供的另一些实施例中，所述全氟壬烯氧基苯磺酸钠的含量优选为4重量份。

所述硅烷偶联剂为本领域技术人员熟知的硅烷偶联剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和/或乙烯基三氯硅烷；所述硅烷偶联剂的含量优选为0.5～2.5重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述硅烷偶联剂的含量优选为0.5重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述硅烷偶联剂的含量优选为1重量份；在本发明提供的另一些实施例中，所述硅烷偶联剂的含量优选为2.5重量份。硅烷偶联剂可促进全氟壬烯氧基苯磺酸钠与粉体基质的结合，同时还可降低超细粉体的吸潮以及团聚性能。

按照本发明，所述抗复燃BC类超细干粉灭火剂中优选还包括2.5～10重量份的粉碎助剂；所述粉碎助剂为本领域技术人员熟知的粉碎助剂即可，并无特殊的限制；在本发明提供的一些实施例中，所述粉碎助剂的含量优选为10重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述粉碎助剂的含量优选为7.5重量份；在本发明提供的另一些实施例中，所述粉碎助剂的含量优选为2.5重量份；所述粉碎助剂的粒径优选小于等于5μm，更优选小于5μm。

本发明提供的灭火剂以碳酸氢钠为基料，利用全氟壬烯氧基苯磺酸钠对其进行改性可赋予粉体疏油性，且由于全氟壬烯氧基苯磺酸钠具有降低水溶液表面张力的效果，也解决了使用时超微粉体附着在使用场所难以清理并造成腐蚀的问题，同时改性中加入硅烷偶联剂可促使全氟壬烯氧基苯磺酸钠与粉体基质的结合，降低超细粉体的吸潮以及团聚性能。

本发明还提供了一种上述抗复燃BC类超细干粉灭火剂的制备方法，包括以下步骤：S1)将70～90重量份的碳酸氢盐与2.5～10重量份的亲水型气相白炭黑混合，得到混合物；S2)将所述混合物、2～5重量份的全氟壬烯氧基苯磺酸钠与0.5～3重量份的硅烷偶联剂混合反应，得到抗复燃BC类超细干粉灭火剂。

本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。

其中，所述碳酸氢盐、亲水型气相白炭黑、全氟壬烯氧基苯磺酸钠与硅烷偶联剂均同上所述，在此不再赘述。

按照本发明，所述碳酸氢盐的粒径优选小于等于5μm，更优选小于5μm，其优选按照以下步骤制备：将碳酸氢盐原料粉碎后得到碳酸氢盐；在本发明中其可粉碎后再与亲水型气相白炭黑混合，也可先与亲水型气相白炭黑共同粉碎后再混合；所述粉碎的方法为本领域技术人员熟知的方法即可，并无特殊的限制，本发明中优选为气流粉碎，更优选采用超音速气流粉碎；为提高粉碎效率及粉碎效果，优选还加入2.5～10重量份的粉碎助剂；所述混合的方法为本领域技术人员熟知的混合方法即可，并无特殊的限制，本发明中优选通过高速搅拌混合；所述高速搅拌的速度优选为1000～3000rpm，更优选为1500～2000rpm，再优选为1500rpm；所述混合的时间优选为1～2h；混合后，得到混合物。

将所述混合物、全氟壬烯氧基苯磺酸钠与硅烷偶联剂混合反应，优选先将全氟壬烯氧基苯磺酸钠与硅烷偶联剂溶于溶剂中，然后滴加至所述混合物中，混合反应；所述溶剂包括醇溶剂与水；所述醇溶剂为本领域技术人员熟知的醇溶剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为乙醇；所述醇溶剂与水的质量比优选为1：(20～25)；所述全氟壬烯氧基苯磺酸钠与溶剂的质量比优选为1：(10～15)；所述滴加优选在高速搅拌的条件下进行；所述高速搅拌的速度优选为1000～3000rpm，更优选为1500～2000rpm，再优选为1500rpm；所述滴加的速度优选为1～5g/min，更优选为2～4g/min，再优选为3g/min；所述混合反应的温度优选为60℃～80℃；所述混合反应的时间优选为1.5～2.5h，更优选为2～2.5h，再优选为2h。

混合反应后，优选冷却、干燥后得到抗复燃BC类超细干粉灭火剂。

本发明提供的抗复燃BC类超细干粉灭火剂，制备方法简单，可进行批量生产。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种抗复燃BC类超细干粉灭火剂及其制备方法进行详细描述。

以下实施例中所用的试剂均为市售。

实施例1

一种易清理的抗复燃BC类超细干粉灭火剂，其原料按质量比包括，碳酸氢钠75％，亲水型气相白炭黑10％、粉碎助剂10％、全氟壬烯氧基苯磺酸钠2.5％、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷2.5％。

按照质量比称取碳酸氢钠和粉碎助剂，在超音速气流粉碎机当中进行充分粉碎至粒径小于5μm。在反应釜当中混合粉碎后的原料与亲水型气相白炭黑，并进行高速搅拌分散2h，得到混合物；将全氟壬烯氧基苯磺酸钠与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷按照质量比例充分溶解于乙醇和水的混合液(乙醇与水质量比为20:1；全氟壬烯氧基苯磺酸钠与混合溶液的质量比为1:10)中，并在高速搅拌(1500rpm)下缓慢滴加(滴加速度3g/min)至混合物中，滴加完毕后，升温至70℃，充分反应2h，经冷却、干燥，得到抗复燃BC类超细干粉灭火剂。

利用扫描电子显微镜对实施例1中得到的混合物及抗复燃BC类超细干粉灭火剂进行分析，得到其扫描电镜图如图1与图2所示，其中图1为混合物的扫描电镜图，图2为抗复燃BC类超细干粉灭火剂的扫描电镜图。

称取10g制备的粉体，将其洒在油面(航空煤油)上，利用玻璃棒进行搅拌，记录粉体全部下沉所用的时间，以此来证明疏油性的强弱。利用此疏油时间测量方法进行测量，得到疏油时间为5min。

实施例2

一种易清理的抗复燃BC类超细干粉灭火剂，其原料按质量比包括，碳酸氢钾80％，亲水型气相白炭黑7.5％、粉碎助剂7.5％、全氟壬烯氧基苯磺酸钠4.5％、乙烯基三氯硅烷0.5％。

按照质量比称取碳酸氢钾、粉碎助剂以及亲水型气相白炭黑，在超音速气流粉碎机当中进行充分分散粉碎至粒径小于5μm。将混合粉碎后的原料在反应釜中进行高速搅拌分散2h，得到混合物；将全氟壬烯氧基苯磺酸钠与乙烯基三氯硅烷按照质量比例充分溶解于乙醇和水的混合液(乙醇与水的质量比为23:1；全氟壬烯氧基苯磺酸钠与混合溶液的质量比为1:13)中，并在高速搅拌下(1500rpm)缓慢滴加(3g/min)至混合物中，滴加完毕后，升温至60℃，充分反应2h，经冷却、干燥，得到抗复燃BC类超细干粉灭火剂。

按照实施例1当中的疏油时间测量方法进行测量，得到疏油时间为4.5min。

实施例3

一种易清理的抗复燃BC类超细干粉灭火剂，其原料按质量比包括，碳酸氢钠90％，亲水气相白炭黑2.5％、粉碎助剂2.5％、全氟壬烯氧基苯磺酸钠4％、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1％。

按照质量比称取碳酸氢钠和粉碎助剂，在超音速气流粉碎机当中进行充分粉碎至粒径小于5μm。在反应釜当中混合粉碎后的原料与亲水气相白炭黑，并进行高速搅拌分散2h，得到混合物；将全氟壬烯氧基苯磺酸钠与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷按照质量比例充分溶解于乙醇和水的混合液(乙醇与水的质量比为25:1；全氟壬烯氧基苯磺酸钠与混合溶液的质量比为1:15)中，并在高速搅拌下(1500rpm)缓慢滴加(3g/min)至混合物中，滴加完毕后，升温至80℃，充分反应2.5h，经冷却、干燥，得到抗复燃BC类超细干粉灭火剂。

对实施例1～实施例3得到的抗复燃BC类超细干粉灭火剂表面元素F、S的含量进行检测，得到元素含量柱形图如图3所示。

按照实施例1当中的疏油时间测量方法进行测量，得到疏油时间为6min。

比较例1

抗复燃BC类超细干粉灭火剂，其原料按质量比包括，碳酸氢钠75％，疏水型气相白炭黑10％、粉碎助剂10％、全氟壬烯氧基苯磺酸钠2.5％、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷2.5％。

按照质量比称取碳酸氢钠和粉碎助剂，在超音速气流粉碎机当中进行充分粉碎至粒径小于5μm。在反应釜当中混合粉碎后的原料与亲水型气相白炭黑，并进行高速搅拌分散2h，得到混合物；将全氟壬烯氧基笨磺酸钠与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷按照质量比例充分溶解于乙醇和水的混合液乙醇与水的质量比为25:1中，并在高速搅拌下(1500rpm)缓慢滴加(3g/min)至混合物中，滴加完毕后，升温至70℃，充分反应2h，经冷却、干燥，得到抗复燃BC类超细干粉灭火剂。

按照实施例1当中的疏油时间测量方法进行测量，得到疏油时间为5s。

对未改性的粉体(碳酸氢钠)、实施例1～实施例3及比较例1中得到的抗复燃BC类超细干粉灭火剂的灭火效果进行检测，得到结果见表1。

表1 灭火效果检测结果

实施例	灭火时间/s
		未改性粉体	1.9
实施例1	1.2
		实施例2	1.0
实施例3	0.9
		对比例1	1.5

Claims

1.一种抗复燃BC类超细干粉灭火剂，其特征在于，由以下组分经2～5重量份的全氟壬烯氧基苯磺酸钠与0.5～3重量份的硅烷偶联剂改性得到：

碳酸氢盐 70～90重量份；

亲水型气相白炭黑 2.5～10重量份；

所述碳酸氢盐的粒径小于等于5μm；

所述全氟壬烯氧基苯磺酸钠与硅烷偶联剂的质量比为(2.5～4)：(0.5～2.5)；

所述硅烷偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和/或乙烯基三氯硅烷；

所述碳酸氢盐选自碳酸氢钠和/或碳酸氢钾；

所述组分还包括2.5～10重量份的粉碎助剂。

2.一种权利要求1所述的抗复燃BC类超细干粉灭火剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S2)将2～5重量份的全氟壬烯氧基苯磺酸钠与0.5～3重量份的硅烷偶联剂溶于溶剂中，然后滴加至所述混合物中，混合反应，得到抗复燃BC类超细干粉灭火剂；所述溶剂包括醇溶剂与水。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1)中混合的时间为1～2h。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2)中混合反应的温度为60℃～80℃；混合反应的时间为1.5～2.5h。