抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂及其制备方法.pdf

一种抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂，在超细磷酸铵盐干粉基料表面依次包覆上硅油膜和氟碳物膜而成，超细磷酸铵盐干粉基料的配方为：磷酸铵盐50～90份、硫酸铵2～20份、滑石粉2～10份、云母粉1～5份、白碳黑1～10份、碳酸钙1～10份，上述组分中，磷酸铵盐、硫酸铵的平均粒度≤5μm。制备方法的工艺流程为：配料、气流粉碎与混合；包覆硅油膜；包覆氟碳物膜。氟碳表面活性剂为：C8F17 SO2NH (CH2) 3N+ (CH3) 2I－或C8F17SO2NH(CH2) 3N(CH3) 2·O。本发明所述抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂既疏水又疏油，能扑救A、B、C类火灾，尤其适用于扑救油类火灾，其灭火效能约为普通型磷酸铵盐干粉灭火剂的5倍。

1、  一种抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂，其特征在于此种干粉灭火剂是在超细磷酸铵盐干粉基料表面依次包覆上硅油膜和氟碳物膜而成，超细磷酸铵盐干粉基料的配方有以下组分，各组分按重量计，配方为：
磷酸铵盐    50～90份        硫酸铵    2～20份
滑石粉      2～10份         云母粉    1～5份
白碳黑      1～10份         碳酸钙    1～10份

2、  根据权利要求1所述的抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂，其特征在于磷酸铵盐干粉基料配方中的磷酸铵盐、硫酸铵的平均粒度≤5μm，干粉灭火剂的平均粒度≤10μm。

3、  根据权利要求1或2所述的抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂，其特征在于磷酸铵盐可以是磷酸二氢铵或磷酸氢二铵或磷酸三铵或焦磷酸铵或聚磷酸铵。

4、  一种权利要求1或2或3所述的抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂的制备方法，其特征在于工艺流程为：
(1)配料、气流粉碎与混合
将磷酸铵盐和硫酸铵按权利要求1所述配方配料并混合后在室温下采用超音速气流干法粉碎的方式粉碎成平均粒度≤5μm的超细干粉，再按权利要求1所述的配方配备其他基料并混合均匀，
(2)包覆硅油膜
混合均匀的超细磷酸铵盐干粉基料     100份
硅油                               0.5～2份
各组分按重量计，
在搅拌下将硅油加入磷酸铵盐干粉基料中，混合均匀，升温至100～150℃反应1～3小时，获得表面包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料，
(3)包覆氟碳物膜
包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料    100份
氟碳表面活性剂                        0.05～0.2份
氟碳表面活性剂为C₈F₁₇SO₂NH(CH₂)₃N⁺(CH₃)₂I^-或C₈F₁₇SO₂NH(CH₂)₃N(CH₃)₂·O，各组分按重量计，
将氟碳表面活性剂加入包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料中，充分混合，搅拌升温至50～150℃反应1～3小时，即可获得权利要求1所述的抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂，将温度降至室温出料。

5、  根据权利要求4所述的抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂的制备方法，其特征在于在磷酸铵盐和硫酸铵的气流粉碎过程中加入粉碎助剂碳酸钠或氯化钠或碳酸氢钠，粉碎助剂按以下重量比加入：
磷酸铵盐和硫酸铵∶粉碎助剂＝100∶(0.5～2)。

抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂及其制备方法
                               技术领域
本发明属于磷铵干粉灭火剂领域，特别涉及抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂及其制备方法。
                              背景技术
以磷酸铵盐为主体制备的干粉灭火剂对环境友好，灭火范围宽，灭火速率快，灭火效能高，是Halon灭火剂的最佳替代品之一。将磷酸铵盐进行超微细化后制备的干粉灭火剂比表面积大，表面活性高，灭火效能远远高于普通型，是国内外磷铵干粉灭火剂发展的方向。
张巍等人曾采用水相合成法来制备超微磷酸铵盐干粉灭火剂(见“超微磷酸铵盐干粉灭火剂的制备”，张巍、肖春红、景晓燕、徐宏斌、张密林，《消防科学与技术》，2001年7月第4期，P39-40)，但该法需要二次粉碎，其粒子的超微细度不能保证；同时在水相中其超微粒子的表面处理不好，存在易吸潮结块，流动性差，喷射性能不好等问题；而且该法流程复杂，干燥、粉碎的成本高，难于工业化。
唐聪明、徐卡秋等人在“超细磷酸铵盐干粉灭火剂研究”(见《精细化工》第21卷第5期，2004年5月，P398-400)中公开了一种固相合成法制备超细磷酸铵盐干粉灭火剂的方法，该方法以磷酸二氢铵(NH₄H₂PO₄)、硫酸铵((NH₄)₂SO₄)、滑石粉、硅油为原料，工艺流程为：将磷酸二氢铵(NH₄H₂PO₄)和硫酸铵((NH₄)₂SO₄)混合好，采用超音速气流粉碎设备对上述混合物料进行干法超细化粉碎，然后，取出被超细化粉碎的混合物料添加流动促进剂并在搅拌下滴加硅油，升温至硅油聚合成膜温度，使硅油在干粉颗粒表面交联聚合成膜，恒温搅拌反应40min后停止反应，制得超细磷酸铵盐干粉灭火剂。该方法虽然工艺流程简单，易于工业化，但却存在以下不足：1、干粉灭火剂经硅化处理后可具有很好的防潮、防腐性能，但在扑灭油类火灾时，一旦干粉粒子喷射到油面上，由于粒子表面的疏水膜具有很强的亲油性，干粉粒子很快沉入油中，不能对油面形成保护作用，又由于干粉灭火剂的冷却作用甚微，局部残存的小火苗又会引燃整个油面，因而在扑灭油类火灾中存在着“复燃”问题。2、由于表面硅油包膜温度低，反应时间短，不利于粉料中水分的充分挥发，影响产品的斥水性、流动性、储存性和喷射性。3、磷酸二氢铵(NH₄H₂PO₄)的超细粒径已是该工艺条件下所能达到的极限值，单纯靠机械粉碎已不可能使粉体粒度更细，采用此法进一步降低干粉粒度已不可能。
公安部天津消防科研所吴颐伦在“干粉灭火剂配方一般原理”(见《消防技术与产品信息》，2000(2)P23-24)一文中介绍了干粉灭火过程中的防复燃途径和防复燃干粉的制备，其途径之一是在干粉中添加氟碳化物，使干粉具有斥油性，但所公开的干粉处理过程中用的具体氟碳表面活性剂配制工艺复杂，且制备工艺是在干粉表面先包覆氟碳物膜，然后再包覆硅油膜，这样处理所获得的干粉灭火剂其抗复燃性较差。
                               发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂及其制备方法，所制得的磷酸铵盐干粉灭火剂具有粒度小，比表面积大，灭火效能高，且既疏水又疏油，不易吸潮结块，流动性好、可均匀分散飘浮于着火空间和油面，隔绝空气，阻止油品复燃的性能。
本发明所述的抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂，是在超细磷酸铵盐干粉基料表面依次包覆上硅油膜和氟碳物膜而成，其平均粒度≤10μm。磷酸铵盐干粉基料的配方有以下组分，各组分按重量计，配方为：
磷酸铵盐    50～90份    硫酸铵    2～20份
滑石粉      2～10份     云母粉    1～5份
白碳黑      1～10份     碳酸钙    1～10份
上述组分中，磷酸铵盐、硫酸铵的平均粒度≤5μm，磷酸铵盐可以是磷酸二氢铵(NH₄H₂PO₄)或磷酸氢二铵((NH₄)₂HPO₄)或磷酸三铵((NH₄)₃PO₄)或焦磷酸铵或聚磷酸铵。
制备上述抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂的工艺流程如下：
1、配料、气流粉碎与混合
将磷酸铵盐和硫酸铵按上述配方配料并混合后在室温下采用超音速气流干法粉碎的方式粉碎成平均粒度≤5μm的超细干粉，再按上述磷酸铵盐干粉基料的配方配备其他基料并混合均匀；
2、包覆硅油膜
混合均匀的超细磷酸铵盐干粉基料       100份
硅油                               0.5～2份
各组分按重量计；
在搅拌下将硅油加入超细磷酸铵盐干粉基料中，混合均匀，升温至100～150℃反应1～3小时，获得表面包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料。
3、包覆氟碳物膜
包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料         100份
氟碳表面活性剂                       0.05～0.2份
氟碳表面活性剂为C₈F₁₇SO₂NH(CH₂)₃N⁺(CH₃)₂I^-或C₈F₁₇SO₂NH(CH₂)₃N(CH₃)₂·O，各组分按重量计；
将氟碳表面活性剂加入包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料中并充分混合，搅拌升温至50～150℃反应1～3小时，即可获得抗复燃超细磷铵干粉灭火剂，将温度降至室温出料。
为了打破粉碎平衡，使平衡向更细化方向移动，进一步降低磷酸铵盐和硫酸铵粉体的粒径，在磷酸铵盐和硫酸铵的气流粉碎过程中加入了粉碎助剂碳酸钠或氯化钠或碳酸氢钠。粉碎助剂按以下重量比加入：
磷酸铵盐和硫酸铵∶粉碎助剂＝100∶(0.5～2)
对于普通粒度的磷酸铵盐干粉灭火剂和其它BC干粉灭火剂，也可采用本发明所述方法包覆硅油膜和氟碳物膜，使其既疏水又疏油。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂既疏水又疏油，能扑救A、B、C类火灾，尤其适用于扑救油类火灾；干粉粒度超细，比表面积大，灭火效能高，其灭火效能约为普通型磷酸铵盐干粉灭火剂的5倍；其斥水性、含水率、吸湿率、流动性、抗结块性等性能指标均超过了磷酸铵盐干粉灭火剂的国家标准GB 15060-1994、GB15060-2002，主要技术、性能指标如下：
磷酸铵盐                   50～90％
平均粒径                   ≤10μm
疏水率                     95～99％
疏油率                     95～99％
抗结块性(以针入度表示)     ≥30mm，
吸湿率                     ≤2％
含水率                     ≤0.20
斥水性                     不吸水，不结块
流动性                     6.2s
喷射性                     ≥95％
电绝缘性                    5.00kv
2、原料易得，制备工艺简单，无污染，便于工业化生产。
3、包覆硅油膜过程中提高了包膜温度并延长了包膜反应时间，因而提高了超细磷酸铵盐干粉灭火剂的斥水性、流动性、储存性、喷射性、抗振实性和抗结块性。
4、在磷酸铵盐和硫酸铵的气流粉碎过程中加入了粉碎助剂，进一步降低了磷酸铵盐和硫酸铵粉体的粒径。
5、粉碎助剂为无机盐碳酸钠或氯化钠或碳酸氢钠，不仅价廉，且具有灭火效能。
                            具体实施方式
实施例一
1、配料、气流粉碎与混合
磷酸铵盐干粉基料有以下组分，各组分按重量计：
磷酸二氢铵    50份            硫酸铵     17份
滑石粉        10份            云母粉     5份
白碳黑        8份             碳酸钙     10份
将上述干粉基料中的磷酸二氢铵和硫酸铵混合后在室温下采用超音速气流干法粉碎的方式粉碎成平均粒度≤5μm的超细干粉，再与其他基料混合均匀制得超细磷酸铵盐干粉基料，气流粉碎时加入粉碎助剂碳酸钠，碳酸钠按以下重量比加入：
磷酸二氢铵和硫酸铵∶碳酸钠＝100∶0.5
2、包覆硅油膜
混合均匀的超细磷酸铵盐干粉基料     100份
硅油                               0.5份
各组分按重量计；
在搅拌下将硅油加入超细磷酸铵盐干粉基料中，混合均匀，升温至100℃反应3小时，获得表面包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料；
3、包覆氟碳物膜
包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料微粒    100份
氟碳表面活性剂                            0.05份
氟碳表面活性剂为C₈F₁₇SO₂NH(CH₂)₃N⁺(CH₃)₂I^-，各组分按重量计；
将氟碳表面活性剂加入包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料中并充分混合，在50℃反应3小时，即可获得抗复燃超细磷铵干粉灭火剂，将温度降至室温出料。
实施例二
1、配料、气流粉碎与混合
磷酸铵盐干粉基料有以下组分，各组分按重量计：
磷酸二氢铵    75份            硫酸铵    10份
滑石粉        4份             云母粉    3份
白碳黑        3份             碳酸钙    5份
将上述干粉基料中的磷酸二氢铵和硫酸铵混合后在室温下采用超音速气流干法粉碎的方式粉碎成平均粒度≤5μm的超细干粉，再与其他基料混合均匀制得超细磷酸铵盐干粉基料，气流粉碎时加入粉碎助剂氯化钠，氯化钠按以下重量比加入：
磷酸二氢铵和硫酸铵∶氯化钠＝100∶1
2、包覆硅油膜
混合均匀的超细磷酸铵盐干粉基料    100份
硅油                                1份
各组分按重量计；
在搅拌下将硅油加入超细磷酸铵盐干粉基料中，混合均匀，升温至120℃反应2小时，获得表面包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料；
3、包覆氟碳化物膜
包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料    100份
氟碳表面活性剂                        0.1份
氟碳表面活性剂为C₈F₁₇SO₂NH(CH₂)₃N(CH₃)₂·O，各组分按重量计；
将氟碳表面活性剂加入包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料中并充分混合，搅拌升温至100℃反应2小时，即可获得抗复燃超细磷铵干粉灭火剂，将温度降至室温出料。
实施例三
1、配料、气流粉碎与混合
磷酸铵盐干粉基料有以下组分，各组分按重量计：
磷酸二氢铵    90份        硫酸铵    5份
滑石粉        2份         云母粉    1份
白碳黑        1份         碳酸钙    1份
将上述干粉基料中的磷酸二氢铵和硫酸铵混合后在室温下采用超音速气流干法粉碎的方式粉碎成平均粒度≤5μm的超细干粉，再与其他基料混合均匀制得超细磷酸铵盐干粉基料，气流粉碎时加入粉碎助剂碳酸氢钠，碳酸氢钠按以下重量比加入：
磷酸二氢铵和硫酸铵∶碳酸氢钠＝100∶2
2、包覆硅油膜
混合均匀的超细磷酸铵盐干粉基料     100份
硅油                               2份
各组分按重量计；
在搅拌下将硅油加入超细磷酸铵盐干粉基料中，混合均匀，升温至150℃反应1小时，获得表面包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料；
3、包覆氟碳物膜
包覆有硅油膜的超细磷铵盐干粉基料     100份
氟碳表面活性剂                       0.2份
氟碳表面活性剂为C₈F₁₇SO₂NH(CH₂)₃N(CH₃)₂·O，各组分按重量计；
将氟碳表面活性剂加入包覆有硅油膜的超细磷铵盐干粉基料中并充分混合，搅拌升温至150℃反应1小时，即可获得抗复燃超细磷铵干粉灭火剂，将温度降至室温出料。
实施例四
1、配料、气流粉碎与混合
磷酸铵盐干粉基料有以下组分，各组分按重量计：
磷酸氢二铵    75份        硫酸铵    8份
滑石粉        6份         云母粉    3份
白碳黑        3份         碳酸钙    5份
将上述干粉基料中的磷酸氢二铵和硫酸铵混合后在室温下采用超音速气流干法粉碎的方式粉碎成平均粒度≤5μm的超细干粉，再与其他基料混合均匀制得超细磷酸铵盐干粉基料，气流粉碎时加入粉碎助剂氯化钠，氯化钠按以下重量比加入：
磷酸氢二铵和硫酸铵∶氯化钠＝100∶1.2
2、包覆硅油膜
混合均匀的超细磷酸铵盐干粉基料    100份
硅油                              1.2份
各组分按重量计；
在搅拌下将硅油加入超细磷酸铵盐干粉基料中，混合均匀，升温至130℃反应1.5小时，获得表面包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料；
3、包覆氟碳化物膜
包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料     100份
氟碳表面活性剂                         0.15份
氟碳表面活性剂为C₈F₁₇SO₂NH(CH₂)₃N⁺(CH₃)₂I^-，各组分按重量计；将氟碳表面活性剂加入包覆有硅油膜地超细磷酸铵盐干粉基料中并充分混合，搅拌升温至100℃反应1.5小时，即可获得抗复燃超细磷铵干粉灭火剂，将温度降至室温出料。
实施例五
1、配料、气流粉碎与混合
磷酸铵盐干粉基料有以下组分，各组分按重量计：
磷酸三铵    90份        硫酸铵    2份
滑石粉      3份         云母粉    1份
白碳黑      2份         碳酸钙    2份
将上述干粉基料中的磷酸三铵和硫酸铵混合后在室温下采用超音速气流干法粉碎的方式粉碎成平均粒度≤5μm的超细干粉，再与其他基料混合均匀制得超细磷酸铵盐干粉基料，气流粉碎时加入粉碎助剂碳酸氢钠，碳酸氢钠按以下重量比加入：
磷酸三铵和硫酸铵∶碳酸氢钠＝100∶1.5
2、包覆硅油膜
混合均匀的超细磷酸铵盐干粉基料    100份
硅油                              1.8份
各组分按重量计；
在搅拌下将硅油加入超细磷酸铵盐干粉基料中，混合均匀，升温至140℃反应1小时，获得表面包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料；
3、包覆氟碳物膜
包覆有硅油膜的超细磷铵盐干粉基料     100份
氟碳表面活性剂                       0.18份
氟碳表面活性剂为C₈F₁₇SO₂NH(CH₂)₃N(CH₃)₂·O，各组分按重量计；将氟碳表面活性剂加入包覆有硅油膜的超细磷铵盐干粉基料中并充分混合，搅拌升温至120℃反应2小时，即可获得抗复燃超细磷铵干粉灭火剂，将温度降至室温出料。
实施例六
1、配料、气流粉碎与混合
磷酸铵盐干粉基料有以下组分，各组分按重量计：
焦磷酸铵    75份         硫酸铵    12份
滑石粉      5份          云母粉    2份
白碳黑      2份          碳酸钙    4份
将上述干粉基料中的焦磷酸铵和硫酸铵混合后在室温下采用超音速气流干法粉碎的方式粉碎成平均粒度≤5μm的超细干粉，再与其他基料混合均匀制得超细磷酸铵盐干粉基料，气流粉碎时加入粉碎助剂碳酸钠，碳酸钠按以下重量比加入：
焦磷酸铵和硫酸铵∶碳酸钠＝100∶1
2、包覆硅油膜
混合均匀的超细磷酸铵盐干粉基料    100份
硅油                              1.5份
各组分按重量计；
在搅拌下将硅油加入超细磷酸铵盐干粉基料中，混合均匀，升温至110℃反应2.5小时，获得表面包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料；
3、包覆氟碳物膜
包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料微粒    100份
氟碳表面活性剂                            0.12份
氟碳表面活性剂为C₈F₁₇SO₂NH(CH₂)₃N⁺(CH₃)₂I^-，各组分按重量计；
将氟碳表面活性剂加入包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料中并充分混合，在110℃反应2.5小时，即可获得抗复燃超细磷铵干粉灭火剂，将温度降至室温出料。
实施例七
1、配料、气流粉碎与混合
磷酸铵盐干粉基料有以下组分，各组分按重量计：
聚磷酸铵    50份        硫酸铵    20份
滑石粉     8份          云母粉    3份
白碳黑    10份          碳酸钙    9份
将上述干粉基料中的聚磷酸铵和硫酸铵混合后在室温下采用超音速气流干法粉碎的方式粉碎成平均粒度≤5μm的超细干粉，再与其他基料混合均匀制得超细磷酸铵盐干粉基料，气流粉碎时加入粉碎助剂碳酸氢钠，碳酸氢钠按以下重量比加入：
聚磷酸铵和硫酸铵∶碳酸氢钠＝100∶0.8
2、包覆硅油膜
混合均匀的超细磷酸铵盐干粉基料       100份
硅油                                 0.8份
各组分按重量计；
在搅拌下将硅油加入超细磷酸铵盐干粉基料中，混合均匀，升温至100℃反应3小时，获得表面包覆有硅油膜的超细磷酸铵盐干粉基料；
3、包覆氟碳物膜
包覆有硅油膜的超细磷铵盐干粉基料      100份
氟碳表面活性剂                        0.08份
氟碳表面活性剂为C₈F₁₇SO₂NH(CH₂)₃N(CH₃)₂·O，各组分按重量计；
将氟碳表面活性剂加入包覆有硅油膜的超细磷铵盐干粉基料中并充分混合，搅拌升温至90℃反应2小时，即可获得抗复燃超细磷铵干粉灭火剂，将温度降至室温出料。