本發(fā)明涉及一種滅火劑，特別涉及一種含氣凝膠材料的高效液態(tài)組合物滅火劑、其制備方法及應(yīng)用，屬于液體滅火劑領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
火災(zāi)是目前對人民生命財產(chǎn)損失威脅最大的災(zāi)害之一。隨著生產(chǎn)力和生活水平的提高，城市人口密度的迅速增長，大大增加了火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險，一些惡性火災(zāi)的發(fā)生不僅造成了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，同時也制造了不少恐慌情緒和混亂?；馂?zāi)控制一方面需從源頭遏制，加強建筑和器件的安全和阻燃性能，從而減少或避免火災(zāi)的產(chǎn)生；另一方面則需在火災(zāi)剛剛開始時就能夠及時熄滅火源，將火災(zāi)消除在搖籃階段；其次是在火勢蔓延的時候能夠有很好的方法來控制和熄滅火情。因此，一種高效、安全、易操作的滅火劑和滅火器件急需開發(fā)。傳統(tǒng)的哈龍滅火劑由于其對臭氧層的破壞和對環(huán)境的污染等緣故，已經(jīng)被各國放棄使用，取而代之的是新型無害的氣體滅火劑、干粉滅火劑和液體滅火劑等。CN101366997A、CN1131573、CN103801248A等專利公開了幾種氣體滅火系統(tǒng)，氣體滅火劑一般利用二氧化碳、氮氣、七氟丙烷等惰性氣體將火源與氧氣隔絕來窒息滅火。但是這種隔絕氧氣滅火的方法同樣會對操作人員造成窒息危險，同時氣體滅火劑需要高壓存儲，本身也存在一定的危險性；CN103170088A、CN104324476A、CN101455887等專利公開了干粉滅火劑的制備和使用方法，干粉滅火劑是通過加壓將超細(xì)滅火干粉噴出，與火焰發(fā)生物理和化學(xué)作用而滅火。此類滅火系統(tǒng)同樣存在加壓儲存的危險性問題，同時滅火過程中干粉的大量噴出也容易造成粉塵的飛揚和對周圍環(huán)境的污染，增加了滅火結(jié)束后的清理難度；液體滅火劑中最常用的是氣溶膠滅火劑，如公開號為CN102225228A、CN 102626546A等專利都公開了氣溶膠滅火劑的配方和制備方法，它是利用火焰與滅火劑原料發(fā)生氧化還原反應(yīng)所釋放出的大量氣體和活性粒子來實現(xiàn)物理 滅火和化學(xué)滅火的結(jié)合。但是一般的氧化還原反應(yīng)均是放熱反應(yīng)，氣溶膠的滅火過程也是熱量大量釋放的過程，容易造成二次火災(zāi)事故發(fā)生，所以在滅火過程中需要配加冷凝或者散熱系統(tǒng)，造成設(shè)備笨重，且操作復(fù)雜。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種含氣凝膠材料的高效液態(tài)組合物滅火劑、其制備方法及應(yīng)用。
為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：
一種含氣凝膠材料的高效液態(tài)組合物滅火劑，包含按照質(zhì)量百分比計算的如下組分：氣凝膠粉末1％～10％，水30％～99％，表面活性劑0.5％～5％，滅火增強劑1％～10％，穩(wěn)定劑0.5％～5％。
所述氣凝膠粉末包括金屬氧化物或者非金屬氧化物氣凝膠，所述金屬氧化物或者非金屬氧化物氣凝膠包括氧化鋁氣凝膠、氧化鋯氣凝膠、氧化鎂氣凝膠、氧化鈣氣凝膠、氧化銅氣凝膠、氧化鎳氣凝膠、氧化鐵氣凝膠、氧化鈦氣凝膠、氧化硅氣凝膠、氧化釔氣凝膠、氧化鋅氣凝膠、稀土氧化物氣凝膠、碳?xì)饽z中的任意一種或兩種以上的組合。
所述氣凝膠粉末的平均粒徑為0.1μm～100μm，密度為0.05～0.3g/cc，熱導(dǎo)率為0.012W/m.k～0.035W/m.k。
所述的水包括去離子水、自來水、井水、地表水或海水中的任意一種或兩種以上的組合。所述表面活性劑包括脂肪胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N—烷基二乙基三胺、2—烷基咪唑啉、2—烷基氨基乙基咪唑啉、十八烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基硫酸鈉、二硬脂基羥乙基甲基硫酸甲脂銨、二硬脂基羥乙基甲基硫酸甲脂銨、鯨蠟硬脂醇醚-2、鯨蠟硬脂醇醚-21、鯨蠟硬脂基醚-20、月桂基葡糖苷聚甘油、氫化蓖麻油、聚氧乙烯醚磷酸三酯、聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯、烷基苯磺酸鈉、烷基硫酸鈉、烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉、脂肪酸鈉、烷基聚氧乙烯醚羧酸鈉、亞甲基雙萘磺酸鈉、單硬脂酸甘油酯、多元醇蔗糖酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的任意一種或兩種以上的組合。
所述滅火增強劑包括中性水玻璃、硅酸鉀、硅溶膠、鋁溶膠、石灰、石膏和水泥中的任意一種或兩種以上的組合；并且，所述中性水玻璃的模數(shù)為1.1～3.3，其中SiO2的含量為 10wt％～30wt％；所述硅酸鉀中SiO2的含量為10wt％～30wt％；所述硅溶膠中SiO2的含量為10wt％～30wt％；所述鋁溶膠中氧化鋁的含量為5wt％～30wt％。
所述穩(wěn)定劑包括臨苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異辛酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、鄰苯二甲酸二異壬酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸丁芐酯、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯、對苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、已二酸二異癸酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二丁酸、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800中的任意一種或兩種以上的組合。
所述含氣凝膠材料的高效液態(tài)組合物滅火劑的制法，包括：
(1)將氣凝膠粉末、表面活性劑和水混合均勻，制得穩(wěn)定、均勻的分散液A；
(2)將滅火增強劑和穩(wěn)定劑加入所述分散液A中，混合均勻后，即制得所述含氣凝膠材料的高效液態(tài)組合物滅火劑。
步驟(1)和/或步驟(2)中采用的混合方法包括球磨、砂磨、機械攪拌、超聲混合、研磨混合方式中的任意一種或兩種以上的組合。
一種滅火裝置，包含所述的含氣凝膠材料的高效液態(tài)組合物滅火劑。
所述的滅火裝置，包含噴霧器材，所述高效液態(tài)組合物滅火劑被容置于所述噴霧器材內(nèi)。
一種滅火方法，包括：將所述的含氣凝膠材料的高效液態(tài)組合物滅火劑置入噴霧器材后，以空氣噴霧法噴射至火源上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點包括：
1、本發(fā)明高效液態(tài)組合物滅火劑的主要成分為水、無機氣凝膠材料和無機滅火增強劑，有機成分含量極少，所以在滅火過程中不僅可以有效的控制有機物釋放和燃燒，而且無有害氣體產(chǎn)生，無粉末釋放。
2、傳統(tǒng)氣溶膠的釋放過程也是產(chǎn)生大量熱量的過程，容易造成二次火災(zāi)事故發(fā)生，需要配加冷凝或者散熱系統(tǒng)，造成設(shè)備笨重，且操作復(fù)雜。本發(fā)明的高效液態(tài)組合物滅火劑系水性滅火劑體系，在滅火過程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，無熱量產(chǎn)生，無二次火災(zāi)的危險，同時本發(fā)明所制備的液體滅火劑使用簡單的空氣噴霧技術(shù)即可，設(shè)備簡單、易操作。
3、本發(fā)明的高效液態(tài)組合物滅火劑在滅火時，氣凝膠粉末和滅火增強劑相互作用，很好的覆蓋在基底表面，有效的阻隔熱量傳遞，防止火焰的蔓延和熱量的傳播。
附圖說明
圖1是本發(fā)明一典型實施方案之中一種含氣凝膠材料的高效液態(tài)組合物滅火劑的制備工藝流程圖。
具體實施方式
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本案發(fā)明人經(jīng)長期研究和大量實踐，得以提出本發(fā)明的技術(shù)方案。如下將對該技術(shù)方案、其實施過程及原理等作進一步的解釋說明。
一種含氣凝膠材料的高效液態(tài)組合物滅火劑，包含按照質(zhì)量百分比計算的如下組分：氣凝膠粉末1％～10％，水30％～99％，表面活性劑0.5％～5％，滅火增強劑1％～10％，穩(wěn)定劑0.5％～5％。
所述氣凝膠粉末包括金屬氧化物或者非金屬氧化物氣凝膠，所述金屬氧化物或者非金屬氧化物氣凝膠包括氧化鋁氣凝膠、氧化鋯氣凝膠、氧化鎂氣凝膠、氧化鈣氣凝膠、氧化銅氣凝膠、氧化鎳氣凝膠、氧化鐵氣凝膠、氧化鈦氣凝膠、氧化硅氣凝膠、氧化釔氣凝膠、氧化鋅氣凝膠、稀土氧化物氣凝膠、碳?xì)饽z中的任意一種或兩種以上的組合。
所述氣凝膠粉末的平均粒徑為0.1μm～100μm，密度為0.05～0.3g/cc，熱導(dǎo)率為0.012W/m.k～0.035W/m.k。
所述的水包括去離子水、自來水、井水、地表水或海水中的任意一種或兩種以上的組合。所述表面活性劑包括脂肪胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N—烷基二乙基三胺、2—烷基咪唑啉、2—烷基氨基乙基咪唑啉、十八烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基硫酸鈉、二硬脂基羥乙基甲基硫酸甲脂銨、二硬脂基羥乙基甲基硫酸甲脂銨、鯨蠟硬脂醇醚-2、鯨蠟硬脂醇醚-21、鯨蠟硬脂基醚-20、月桂基葡糖苷聚甘油、氫化蓖麻油、聚氧乙烯醚磷酸三酯、聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯、烷基苯磺酸鈉、烷基硫酸鈉、烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉、脂肪酸鈉、烷基聚氧乙烯醚羧酸鈉、亞甲基雙萘磺酸鈉、單硬脂酸甘油酯、多元醇蔗糖酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的任意一種或兩種以上的組合。
所述滅火增強劑包括中性水玻璃、硅酸鉀、硅溶膠、鋁溶膠、石灰、石膏和水泥中的任意一種或兩種以上的組合；并且，所述中性水玻璃的模數(shù)為1.1～3.3，其中SiO2的含量為 10wt％～30wt％；所述硅酸鉀中SiO2的含量為10wt％～30wt％；所述硅溶膠中SiO2的含量為10wt％～30wt％；所述鋁溶膠中氧化鋁的含量為5wt％～30wt％。
所述穩(wěn)定劑包括臨苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異辛酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、鄰苯二甲酸二異壬酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、鄰苯二甲酸丁芐酯、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯、對苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、已二酸二異癸酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二丁酸、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800中的任意一種或兩種以上的組合。
所述含氣凝膠材料的高效液態(tài)組合物滅火劑的制法，包括：
(1)將氣凝膠粉末、表面活性劑和水混合均勻，制得穩(wěn)定、均勻的分散液A；
(2)將滅火增強劑和穩(wěn)定劑加入所述分散液A中，混合均勻后，即制得所述含氣凝膠材料的高效液態(tài)組合物滅火劑。
步驟(1)和/或步驟(2)中采用的混合方法包括球磨、砂磨、機械攪拌、超聲混合、研磨混合方式中的任意一種或兩種以上的組合。
一種滅火裝置，包含所述的含氣凝膠材料的高效液態(tài)組合物滅火劑。
所述的滅火裝置，包含噴霧器材，所述高效液態(tài)組合物滅火劑被容置于所述噴霧器材內(nèi)。
一種滅火方法，包括：將所述的含氣凝膠材料的高效液態(tài)組合物滅火劑置入噴霧器材后，以空氣噴霧法噴射至火源上。
本發(fā)明通過將氣凝膠粉應(yīng)用到滅火劑中，在滅火時氣凝膠粉末和滅火增強劑相互作用，很好的覆蓋在基底表面，有效的阻隔熱量傳遞，防止火焰的蔓延和熱量的傳播。本發(fā)明的水性滅火劑體系在滅火過程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，無熱量產(chǎn)生，無二次火災(zāi)的危險，同時本發(fā)明所制備的液體滅火劑使用簡單的空氣噴霧技術(shù)即可，設(shè)備簡單、易操作。且本發(fā)明中有機成分含量極少，所以在滅火過程中不僅可以有效的控制有機物釋放和燃燒，而且無有害氣體產(chǎn)生，無粉末釋放。
以下結(jié)合若干實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明。
實施例1
按重量份取去離子水100份，二氧化硅氣凝膠粉體(密度0.085g/cm3，平均粒徑50微米、熱導(dǎo)率0.025W/mK)5份，十二烷基磺酸鈉0.5份，使用高速分散機分散，轉(zhuǎn)速1000rpm，攪拌 時間為30分鐘制備成為分散液。再將10份，模數(shù)為2.3，二氧化硅含量為30％的水玻璃與0.1份的聚乙二醇400加入所制備的分散液中，使用普通攪拌機攪拌30分鐘，攪拌速度100rpm制備成為水性滅火劑。將制備的水性滅火劑使用空氣噴霧的方法對燃燒5分鐘的木材進行滅火。滅火時間為10秒，相同條件下火情使用其他水性滅火劑滅火，滅火時間為30秒。
實施例2
按重量份取去離子水100份，二氧化硅氣凝膠粉體(密度0.125g/cm3，平均粒徑100微米、熱導(dǎo)率0.023W/mK)15份，三乙醇胺0.1份，使用高速分散機分散，轉(zhuǎn)速2000rpm，攪拌時間為30分鐘制備成為分散液。再將15份的二氧化硅含量為30％的硅溶膠和0.1份的鄰苯二甲酸二己酯加入所制備的分散液中，使用普通攪拌機攪拌30分鐘，攪拌速度100rpm，制備成為水性滅火劑。將制備的水性滅火劑使用空氣噴霧的方法對充分燃燒5分鐘的PP塑料進行滅火。滅火時間為15秒，同樣火情使用其他水性滅火劑滅火，滅火時間為32秒。
實施例3
按重量份取去離子水100份，二氧化硅氣凝膠粉體(密度0.105g/cm3，粒徑1-50微米、熱導(dǎo)率0.023W/mK)1份，三乙醇胺0.5份，使用高速分散機分散，轉(zhuǎn)速1000rpm，攪拌時間為30分鐘制備成為分散液。再將20份的二氧化硅含量為30％的硅溶膠和0.1份的鄰苯二甲酸二丁酯加入所制備的分散液中，使用普通攪拌機攪拌35分鐘，攪拌速度100rpm，制備成為水性滅火劑。將制備的水性滅火劑使用空氣噴霧的方法對充分燃燒5分鐘的PP塑料進行滅火。滅火時間為25秒，同樣火情使用其他水性滅火劑滅火，滅火時間為32秒。
實施例4
按重量份取去離子水100份，二氧化硅氣凝膠粉體(密度0.055g/cm3，平均粒徑80微米、熱導(dǎo)率0.022W/mK)10份，十六烷基三甲基氯化銨4份，使用高速分散機分散，轉(zhuǎn)速2000rpm，攪拌時間為30分鐘制備成為分散液。再將15份的二氧化硅含量為30％的硅溶膠和0.1份的鄰苯二甲酸二癸酯加入所制備的分散液中，使用普通攪拌機攪拌30分鐘，攪拌速度100rpm，制備成為水性滅火劑。將制備的水性滅火劑使用空氣噴霧的方法對充分燃燒10分鐘的木材進行滅火。滅火時間為35秒，同樣火情使用其他水性滅火劑滅火，滅火時間為55秒。
實施例5
按重量份取自來水水100份，二氧化硅氣凝膠粉體(密度0.155g/cm3，平均粒徑100微米、熱導(dǎo)率0.023W/mK)10份，單硬脂酸甘油酯0.5份，使用高速分散機分散，轉(zhuǎn)速1500rpm，攪拌時間為30分鐘制備成為分散液。再將15份的二氧化硅含量為35％的硅溶膠和0.5份的鄰苯二甲酸二環(huán)己酯加入所制備的分散液中，使用普通攪拌機攪拌30分鐘，攪拌速度100rpm，制備成為水性滅火劑。將制備的水性滅火劑使用空氣噴霧的方法對充分燃燒5分鐘的木材進行滅火。滅火時間為18秒，同樣火情使用其他水性滅火劑滅火，滅火時間為34秒。
實施例6
按重量份取河水(蘇州獨墅湖水，使用前過濾去除顆粒雜質(zhì))100份，二氧化硅氣凝膠粉體(密度0.100g/cm3，平均粒徑70微米、熱導(dǎo)率0.024W/mK)5份，二硬脂基羥乙基甲基硫酸甲脂銨0.1份，使用高速分散機分散，轉(zhuǎn)速2000rpm，攪拌時間為35分鐘制備成為分散液。再將25份的氧化鋁含量為20％的鋁溶膠和0.1份的臨苯二甲酸二丁酯加入所制備的分散液中，使用普通攪拌機攪拌30分鐘，攪拌速度500rpm，制備成為水性滅火劑。將制備的水性滅火劑使用空氣噴霧的方法對充分燃燒5分鐘的PP塑料進行滅火。滅火時間為20秒，同樣火情使用其他水性滅火劑滅火，滅火時間為32秒。
此外，本案發(fā)明人還以前文述及的其它金屬氧化物和非金屬氧化物氣凝膠、其它表面活性劑、其它滅火增強劑、其它穩(wěn)定劑替代了實施例1-2中的相應(yīng)成分，并采用相近方式對所獲產(chǎn)品的性能進行了測試，發(fā)現(xiàn)其均具有相似的優(yōu)異滅火能力。
應(yīng)當(dāng)理解，上述實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。