一种复合粉体灭火剂及其制备方法 【技术领域】
本发明属于粉体灭火剂技术领域， 特别涉及复合型干粉灭火剂及其制备方法。背景技术 常见的灭火剂有气体类、 干粉类、 水系和泡沫四大类。在这众多类型的灭火剂中， 干粉灭火剂由于其灭火效率较高、 对环境和人体安全、 易于存储、 价格低廉等优点， 一直被 广泛应用于扑救固体、 液体、 可燃性气体等多种类型的火灾， 在当今的灭火剂领域占有重要 地位。但现有普通干粉灭火剂的主要组分通常是碳酸氢钠、 磷酸二氢铵和氯化钠等无机盐 类， 长久放置容易吸湿结块， 严重影响其灭火性能 ； 为改善其防潮性能， 现在的干粉灭火剂 大都采用表面硅化处理， 即在其表面包覆一层硅油疏水膜， 但由于这种硅油疏水膜具有很 强的亲油性， 在扑救油类火灾时， 粒子容易沉入油中， 抗复燃性差。 此外， 传统的粉体灭火剂 由于颗粒尺寸较大 ( 一般在 10-75 微米 )， 沉降速度快， 受热分解速度较慢， 导致其捕获自由 基或活性基团的效率不高， 灭火能力有限 ； 这在一定程度上制约了粉体灭火剂的实际应用 范围。因此， 发展防潮性好、 抗复燃性强、 灭火效率高的新型粉体灭火剂是目前火灾安全科 学领域的一项重要研究课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗复燃性好、 粒子表面既疏水又疏油的复合粉体灭火剂 及其制备方法。
本发明的复合粉体灭火剂， 其特征在于按所占体系的质量百分比含有 ：
粒径在 10μm 以下的层状双氢氧化物 (LDHs) 85 ～ 95％，
粒径在 10μm 以下的硬脂酸镁 0.8 ～ 2.2％，
2- 溴 -3， 3， 3- 三氟丙烯 (BTP) 余量。
本发明的复合型粉体灭火剂的制备方法， 其特征在于 ： 按占体系的质量百分比将 85 ～ 95％、 粒径在 10μm 以下的层状双氢氧化物放入耐压容器中抽真空至 0.01MPa 以下， 然后注入 2- 溴 -3， 3， 3- 三氟丙烯 (BTP) 液体将粉体浸没， 在 -5 ～ 10℃范围内， 以 300-600 转 / 分钟的速度搅拌 12 小时以上 ； 然后将粉体从液体中过滤分离出来， 在室温放置 6-10 小 时， 再加入占体系质量百分比 0.8 ～ 2.2％的、 粒径为 10μm 以下的硬脂酸镁粉体， 即得本发 明的复合型粉体灭火剂。
所 述 层 状 双 氢 氧 化 物 (LDHs) 可 以 选 用 Mg-Al-OH-CO3、 Zn-Al-OH-CO3、 Mg-Fe-OH-CO3 或 Zn-Fe-OH-CO3 中的一种或多种。
与现有的干粉灭火剂相比， 本发明的复合型粉体灭火剂利用了层状双氢氧化物天 然的层状结构和良好的吸附性能， 将洁净高效的 2- 溴 -3， 3， 3- 三氟丙烯气体灭火剂负载在 层状双氢氧化物基体的层隙中， 形成在常温下稳定存在的复合粉体灭火介质 ； 由于 BTP 同 时具有疏水性和疏油性， 这种复合粉体具有自然防潮性能， 不需要表面硅油处理， 从而减少 了现有中普通灭火剂粉体受热后由于表面硅油融化而难以清理的不足 ； 同时由于 BTP 的疏油性能， 粉体粒子喷射到油面后也不会沉入油中， 对油类火具有很好的抗复燃性能。 少量硬 脂酸镁的加入， 可以改善粉体的流动性能。此外， 本发明的这种复合粉体还具有以下优点 ：
(1) 良好的灭火效果 ： 本发明的复合粉体灭火剂中的层状双氢氧化物和 BTP 都是 高效的灭火介质。 BTP 是一种洁净高效的气体灭火介质， 具有比哈龙灭火灭火剂更高的灭火 效率， 其灭火体积浓度仅为 2.6％， 低于七氟丙烷及其他的哈龙 1301 及 1211 等灭火剂。当 复合粉体在遇到火焰受热后， 所负载的 BTP 分子可自发逸出， 发挥灭火作用。同时， 层状双 氢氧化物基体本身也是一种高效的灭火粉体， 层状双氢氧化物可受热分解， 降低火焰温度 ； 层状双氢氧化物中含有的金属离子是高效的自由基捕捉剂， 可中断燃烧链反应 ； 此外， 层状 双氢氧化物受热分解所产生的二氧化碳等气体可稀释氧浓度。因此， 当本发明的复合粉体 灭火剂被喷射到火焰中后， 可发挥气体和粉体两种灭火介质的灭火功效， 将使灭火效果显 著增强。
(2) 本发明的复合粉体中的层状双氢氧化物和 BTP 对环境友好， 对人体安全， 两种 物质所形成的复合粉体是清洁环保的灭火介质 ；
(3) 本发明制备复合型粉体灭火剂的原料层状双氢氧化物来源广泛， 价格低廉， 对 环境友好。 (4) 本发明的复合粉体灭火剂遇火受热后， 由于 BTP 气体可逸散到整个灭火空间， 故可用于扑救遮挡火 ；
(5) 由于本发明的复合粉体中的层状双氢氧化物的层隙为 BTP 提供了存储空间， 可以有效地解决 BTP 的存储问题。
本发明的以层状双氢氧化物作为基体、 BTP 为客体的复合粉体灭火剂既可以单独 作为灭火剂使用， 也可以作为普通干粉的添加剂， 直接灌装到现有的灭火器中， 不需要对灭 火器进行重新设计改造， 从而可显著降低灭火成本， 扩大应用领域 ； 这种双疏型复合粉体灭 火剂可以有效地克服目前干粉灭火剂所存在的防潮性差、 灭火效率不高、 抗复燃性差等不 足， 极大地提高粉体灭火剂的综合性能， 是一种洁净高效的新型灭火介质， 具有广阔的实际 应用前景。
本发明复合粉体灭火剂所采用的原料价廉易得， 配置工艺简单 ； 灭火效率高、 防潮 性好、 抗复燃性强、 对环境友好， 可以广泛应用于各种灭火装置， 用以扑救多种场所和类型 的火灾。
具体实施方式 ：
实施例 1 ： 以 Mg-Al-OH-CO3 层状双氢氧化物为基体的复合粉体灭火剂
将 95g Mg-Al-OH-CO3 层状双氢氧化物在球磨机中球磨 60min 后， 在 120℃干燥 2 小时 ； 取该细化后的粉体 90g 放入可耐压 1.0MPa 以上的容积为 1.0L 的钢瓶中抽真空至 0.005MPa， 然后注入 160ml BTP 液体， 在 0℃的冰水浴中， 以 300 转 / 分钟的速度磁力搅拌 12 小时 ； 然后抽滤出粉体， 室温放置 6 小时， 再加入 1.2g 粒径在 7μm 以下的硬脂酸镁粉体， 振 荡钢瓶 30 分钟使之混合均匀， 即得本发明的复合粉体灭火剂。
经粒度分析仪测定， 所得复合粉体灭火剂粉体粒子的平均粒径为 8.2μm。
经 X- 射线荧光测试可知， 所得复合粉体灭火剂样品中 Br 的质量含量为 5.2％， 表 明其中 BTP 的质量含量为 11.4％。将该复合粉体 100g 装在 1.0L 的储粉罐中， 加压到 0.6MPa， 喷射到油盘直径为 30cm、 火焰功率为 200KW 的汽油火上， 灭火时间为 2.2s， 灭火剂用量为 27.2g。在同样的实 验条件下， 以普通干粉作为灭火剂时， 灭火时间为 5.4s， 灭火剂用量为 61.5g。表明该复合 灭火剂在扑救 B 类火时， 具有比普通干粉更高的灭火效率。
实施例 2 ： 以 Zn-Al-OH-CO3 层状双氢氧化物为基体的复合粉体灭火剂
将 100g Zn-Al-OH-CO3 层状双氢氧化物在球磨机中球磨 40min 后， 于 120℃干燥 2 小时 ； 取细化后的双氢氧化物粉体 90g 放入可耐压 1.0MPa 的容积为 1.0L 的钢瓶中抽至真 空度为 0.005MPa， 然后注入 180ml BTP 液体， 在 -5℃的冰盐水浴中， 以 400 转 / 分钟的速度 磁力搅拌 16 小时 ； 然后抽滤出粉体， 室温放置 8 小时， 再加入 2.0g 粒径在 8μm 以下的硬脂 酸镁粉体， 搅拌使之混合均匀， 即得本发明的复合粉体灭火剂。
经粒度分析仪测定， 该复合粉体灭火剂中粉体粒子的平均粒径为 8.4μm。
经 X- 射线荧光测试表明， 该复合粉体灭火剂样品中 Br 的质量含量为 4.2％， 即其 中 BTP 的质量含量为 9.2％。
将该复合粉体 100g 装在 1.0L 的储粉罐中， 加压到 0.6MPa， 喷射到油盘直径为 30cm、 食用油层厚度为 3cm， 火焰功率为 70kW 的火源上， 平均灭火时间为 2.0s， 灭火剂平均 用量为 25.4g， 没有出现复燃现象。 在同样的实验条件下， 以普通干粉作为灭火剂时， 平均灭 火时间为 7.2s， 灭火剂平均用量为 83.5g， 发生复燃两次， 表明该复合灭火剂扑救食用油具 有比普通干粉灭火速度快， 抗复燃性更好。
实施例 3 ： 以 Mg-Fe-OH-CO3 层状双氢氧化物为基体的复合粉体灭火剂
将 100g Mg-Fe-OH-CO3 层状双氢氧化物粉体在球磨机中球磨 60min 后， 120 ℃下 干燥 2 小时 ； 取该细化后的粉体 90g 放入可耐压 1.0MPa 的容积为 1.0L 的钢瓶中抽真空至 0.002MPa， 然后注入 140ml BTP 液体， 在 5℃的水浴中， 以 400 转 / 分钟的速度磁力搅拌 18 小时 ； 然后抽滤出粉体， 室温放置 9 小时， 再加入 2.0g 粒径在 6μm 以下的硬脂酸镁粉体上 下振荡钢瓶 20 分钟使之混合均匀， 即得本发明的复合粉体灭火剂。
经粒度分析仪测定， 该复合粉体灭火剂中粉体粒子的平均粒径为 6.2μm。
经 X- 射线荧光测试可知， 该样品中 Br 的质量含量为 3.4％， 表明其中 BTP 的质量 含量为 7.4％。
将该复合粉体 50g 装在 1.0L 的储粉罐中， 加压到 0.6MPa， 喷射到木垛尺寸为 20cm×20cm×20cm、 火焰功率为 100KW 的木跺火上， 平均灭火时间为 3.6s， 灭火剂平均用量 为 40.4g。在同样的实验条件下， 以普通 ABC 干粉作为灭火剂时， 灭火时间为 4.8s， 灭火剂 用量为 55.2g， 表明该复合灭火剂在扑救 A 类固体火时， 具有比普通 ABC 干粉更高的灭火效 率。
实施例 4 ： 以 Zn-Fe-OH-CO3 层状双氢氧化物为基体的复合粉基灭火剂
将 95g Zn-Fe-OH-CO3 层状双氢氧化物粉体在球磨机中球磨 50min 后， 于 120℃干 燥 2 小时 ； 取该细化后的粉体 95g 放入可耐压 1.0MPa 的容积为 1.0L 的钢瓶中抽真空至 0.005MPa， 然后注入 120ml BTP 液体， 在 2℃的水浴中， 以 600 转 / 分钟的速度磁力搅拌 16 小时 ； 然后抽滤出粉体， 室温放置 8 小时， 再加入 2.1g 粒径在 4μm 以下的硬脂酸镁粉体， 上 下振荡钢瓶 30 分钟使之混合均匀， 即得本发明的复合粉体灭火剂。
经粒度分析仪测定， 该复合粉体灭火剂中粉体粒子的平均粒径为 4.7μm。经 X- 射线荧光测试可知， 该样品中 Br 的质量含量为 4.8％， 表明其中 BTP 的质量 含量为 10.5％。
取该复合粉体 100g 装在 1.0L 的储粉罐中， 加压到 0.6MPa， 喷射到油盘直径为 30cm， 火焰功率为 200kW 汽油火上， 平均灭火时间为 2.4s， 灭火剂平均用量为 28.6g。在 同样的实验条件下， 以普通碳酸氢钠干粉作为灭火剂时， 灭火时间为 5.4s， 灭火剂用量为 61.5g， 表明该复合灭火剂的灭火效率高于普通的碳酸氢钠干粉。
实施例 5 ： 以 Mg-Al-OH-CO3 层状双氢氧化物为基体的复合粉基灭火剂作添加剂
将 100g Mg-Al-OH-CO3 层状双氢氧化物粉体在球磨机中球磨 40min 后， 于 120℃干 燥 2 小时 ； 取该细化后的粉体 90g 放入可耐压 0.5MPa 的容积为 1.0L 的钢瓶中抽至真空至 0.006MPa， 然后注入 140ml BTP 液体， 在 10℃的水浴中， 以 500 转 / 分钟的速度磁力搅拌 18 小时 ； 然后抽滤出粉体， 室温放置 10 小时， 再加入 1.8g 粒径在 7μm 以下的硬脂酸镁粉体， 上下振荡钢瓶 30 分钟使之混合均匀， 即得本发明的复合粉体灭火剂。
经粒度分析仪测定， 该复合粉体灭火剂中粉体粒子的平均粒径为 8.4μm。
经 X- 射线荧光测试， 该样品中 Br 的质量含量为 4.4 ％， 表明 BTP 的质量含量为 9.6％。 将该复合粉体 50g 与普通的碳酸氢钠干粉 50g 混合后， 装在 1.0L 的储粉罐中， 加 压到 0.6MPa， 喷射到油盘直径为 30cm， 火焰功率为 200kW 汽油火上， 平均灭火时间为 2.8s， 灭火剂平均用量为 32.4g。在同样的实验条件下， 以单一的碳酸氢钠干粉作为灭火剂时， 灭 火时间为 5.4s， 灭火剂用量为 61.5g， 表明该复合灭火剂作为碳酸氢钠干粉灭火剂的添加 剂， 可提高其灭火效率。
实施例 6 ： 以 Mg-Al-OH-CO3 层状双氢氧化物和 Zn-Fe-OH-CO3 层状双氢氧化物为基 体的复合粉基灭火剂
将 60g Mg-Al-OH-CO3 层状双氢氧化物粉体和 40g Zn-Fe-OH-CO3 层状双氢氧化物 混合后， 在球磨机中球磨 40min， 在 120℃干燥 2 小时 ； 取该细化后的粉体 90g 放入可耐压 0.5MPa 的容积为 1.0L 的钢瓶中抽真空至 0.005MPa， 然后注入 150ml BTP 液体， 在 5℃的水 浴中， 以 400 转 / 分钟的速度磁力搅拌 18 小时 ； 然后抽滤出粉体， 室温放置 8 小时， 再加入 1.8g 粒径在 9μm 以下的硬脂酸镁粉体， 上下振荡钢瓶 30 分钟使之混合均匀， 即得本发明的 复合粉体灭火剂。
经粒度分析仪测定， 该复合粉体灭火剂中粉体粒子的平均粒径为 9.2μm。
经 X- 射线荧光测试， 该样品中 Br 的质量含量为 4.8 ％， 表明 BTP 的质量含量为 10.5％。
将该复合粉体 100g， 装在 1.0L 的储粉罐中， 加压到 0.6MPa， 喷射到油盘直径为 30cm、 火焰功率为 200kW 汽油火上， 平均灭火时间为 2.6s， 灭火剂平均用量为 33.2g。在同 样的实验条件下， 以碳酸氢钠干粉作为灭火剂时， 灭火时间为 5.4s， 灭火剂用量为 61.5g， 表明该复合灭火剂的灭火效率高于普通的碳酸氢钠干粉。
由 于 本 发 明 中 所 选 用 的 层 状 双 氢 氧 化 物 Mg-Al-OH-CO3、 Zn-Al-OH-CO3、 Mg-Fe-OH-CO3 和 Zn-Fe-OH-CO3 属于同类物质， 当采取多种相互搭配混合一起使用时， 相 互之间不会发生化学反应， 因此， 可选择 Mg-Al-OH-CO3、 Zn-Al-OH-CO3、 Mg-Fe-OH-CO3 或 Zn-Fe-OH-CO3 中的一种， 或同时选用多种混合相互搭配一起使用。
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