本發(fā)明屬于消防設(shè)施系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種氣溶膠滅火器用隔熱材料。
背景技術(shù)：
：氣溶膠滅火器由于它的滅火能力高，能以全淹沒方式進(jìn)行滅火，且對環(huán)境友好，能在常壓下儲存且無需耐壓裝置等諸多優(yōu)點(diǎn)，越來越廣泛的應(yīng)用在不同領(lǐng)域。氣溶膠滅火裝置：按產(chǎn)生氣溶膠的方式可分為熱氣溶膠和冷氣溶膠。目前國內(nèi)工程上應(yīng)用的氣溶膠滅火裝置都屬于熱型，冷氣溶膠滅火技術(shù)尚處于研制階段，無正式產(chǎn)品。熱氣溶膠以負(fù)催化、破壞燃燒反應(yīng)鏈等原理滅火。氣溶膠與鹵代烷類和惰性氣體類哈龍?zhí)娲夹g(shù)不同，對臭氧層沒有破壞作用，是通過自身的氧化還原反應(yīng)燃燒之后的產(chǎn)物來進(jìn)行滅火。氣溶膠滅火劑是以固態(tài)形式存放的，且自身又不具有揮發(fā)性，所以不會存在泄露問題等問題，據(jù)有較長的保存年限，同時氣溶膠滅火劑仍然存在著一些問題，如不對氣溶膠滅火器進(jìn)行有效的隔熱降溫措施，會導(dǎo)致的外壁和噴口溫度過高，造成人員以及物資的損害。由無定性的二氧化硅為代表的超隔熱材料具有優(yōu)異的隔熱保溫效果，有望在隔熱保溫工程中得到利用，然而現(xiàn)有未能解決的問題是制作成本高，高溫下，導(dǎo)熱系數(shù)大，并且機(jī)械性能差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的問題，提供了一種氣溶膠滅火器用隔熱材料，研究了納米二氧化硅的增強(qiáng)技術(shù)和工藝，采用二次凝膠法制備得到極小的表面密度、低導(dǎo)熱率和折射率、極高的熱穩(wěn)定性和比表面積的隔熱材料。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種氣溶膠滅火器用隔熱材料，以硅酸鈉、水為原料得到水基硅凝膠，以苯乙烯樹脂、苯酚-間苯二胺樹脂、玻璃纖維、碳纖維、納米二氧化鈦?zhàn)鳛樵鰪?qiáng)材料，得到改性的二氧化硅氣凝膠隔熱材料，其制備方法包括以下步驟：（1）將硅酸鈉和水按照1：1的比例稀釋攪拌均勻，水浴加熱保溫，在60-80轉(zhuǎn)/分鐘下緩慢加入濃度為5-6摩爾/升的鹽酸，加入量為混合體系體積的25-30%，添加完后在300-350轉(zhuǎn)/分鐘下充分?jǐn)嚢?0-30分鐘，將攪拌液放入密閉恒溫箱在60-65℃下恒溫放置，得到澄清透明的水基硅凝膠；（2）向苯乙烯樹脂、苯酚-間苯二胺樹脂中加入濃度為1.5-2.0摩爾/升的鹽酸，加入量為混合樹脂體積的50-60%，在攪拌下加入去離子水稀釋，將體系ph值調(diào)節(jié)至6.0-6.5，將玻璃纖維、碳纖維放入纖維梳理機(jī)中進(jìn)行蓬松處理，處理后加入到樹脂混合體系中，再在高速攪拌下加入納米二氧化鈦，得到的混合物與步驟（1）中得到的水基硅凝膠混合攪拌，直至沒有起泡產(chǎn)生，放置于室溫下老化2-3天；（3）將老化后的改性水凝膠放入超臨界干燥器的干燥缸中，加入無水乙醇，浸沒水凝膠，將干燥器中溫度降低至4-6℃，通入液態(tài)二氧化碳，進(jìn)行溶劑替換當(dāng)水凝膠內(nèi)的水和醇全部變成液態(tài)二氧化碳后，將干燥器內(nèi)的條件改變?yōu)槌R界狀態(tài)，然后緩慢放出二氧化碳?xì)怏w，當(dāng)溫度和壓力降低至室內(nèi)條件時，即得所述改性的二氧化硅氣凝膠隔熱材料。作為對上述方案的進(jìn)一步描述所述原料按照重量份計(jì)為：硅酸鈉70-80份、水70-80份、苯乙烯樹脂40-50份、苯酚-間苯二胺樹脂30-35份、玻璃纖維20-25份、碳纖維15-20份、納米二氧化鈦5-10份。作為對上述方案的進(jìn)一步描述步驟（1）中水浴加熱溫度為50-60℃。作為對上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（3）中所述的超零界狀態(tài)下的條件為：溫度為28-30℃，壓力為7.0-7.5mpa。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：為了解決二氧化硅為代表的超隔熱材料在高溫下導(dǎo)熱系數(shù)快速上升、穩(wěn)定性差、制作成本高、機(jī)械性能也較弱的問題，本發(fā)明提供了一種氣溶膠滅火器用隔熱材料，以硅酸鈉、水為原料得到水基硅凝膠，以苯乙烯樹脂、苯酚-間苯二胺樹脂、玻璃纖維、碳纖維、納米二氧化鈦?zhàn)鳛樵鰪?qiáng)材料，得到改性的二氧化硅氣凝膠隔熱材料，研究了納米二氧化硅的增強(qiáng)技術(shù)和工藝，采用二次凝膠法制備得到極小的表面密度、低導(dǎo)熱率和折射率、極高的熱穩(wěn)定性和比表面積的隔熱材料，以酸性纖維-樹脂為結(jié)構(gòu)骨架，將具有納米孔結(jié)構(gòu)的氣凝膠填滿骨架之間的空隙，防止了團(tuán)聚，還加入了納米二氧化鈦，使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高變化極慢，在25℃下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.012w/m·k，在800℃下的導(dǎo)熱系數(shù)為0.035w/m·k。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1一種氣溶膠滅火器用隔熱材料，以硅酸鈉、水為原料得到水基硅凝膠，以苯乙烯樹脂、苯酚-間苯二胺樹脂、玻璃纖維、碳纖維、納米二氧化鈦?zhàn)鳛樵鰪?qiáng)材料，得到改性的二氧化硅氣凝膠隔熱材料，其制備方法包括以下步驟：（1）將硅酸鈉和水按照1：1的比例稀釋攪拌均勻，水浴加熱保溫，在60轉(zhuǎn)/分鐘下緩慢加入濃度為5摩爾/升的鹽酸，加入量為混合體系體積的25%，添加完后在300轉(zhuǎn)/分鐘下充分?jǐn)嚢?0分鐘，將攪拌液放入密閉恒溫箱在60℃下恒溫放置，得到澄清透明的水基硅凝膠；（2）向苯乙烯樹脂、苯酚-間苯二胺樹脂中加入濃度為1.5摩爾/升的鹽酸，加入量為混合樹脂體積的50%，在攪拌下加入去離子水稀釋，將體系ph值調(diào)節(jié)至6.0，將玻璃纖維、碳纖維放入纖維梳理機(jī)中進(jìn)行蓬松處理，處理后加入到樹脂混合體系中，再在高速攪拌下加入納米二氧化鈦，得到的混合物與步驟（1）中得到的水基硅凝膠混合攪拌，直至沒有起泡產(chǎn)生，放置于室溫下老化2天；（3）將老化后的改性水凝膠放入超臨界干燥器的干燥缸中，加入無水乙醇，浸沒水凝膠，將干燥器中溫度降低至4℃，通入液態(tài)二氧化碳，進(jìn)行溶劑替換當(dāng)水凝膠內(nèi)的水和醇全部變成液態(tài)二氧化碳后，將干燥器內(nèi)的條件改變?yōu)槌R界狀態(tài)，然后緩慢放出二氧化碳?xì)怏w，當(dāng)溫度和壓力降低至室內(nèi)條件時，即得所述改性的二氧化硅氣凝膠隔熱材料。作為對上述方案的進(jìn)一步描述所述原料按照重量份計(jì)為：硅酸鈉70份、水70份、苯乙烯樹脂40份、苯酚-間苯二胺樹脂30份、玻璃纖維20份、碳纖維15份、納米二氧化鈦5份。作為對上述方案的進(jìn)一步描述步驟（1）中水浴加熱溫度為50℃。作為對上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（3）中所述的超零界狀態(tài)下的條件為：溫度為28℃，壓力為7.0mpa。實(shí)施例2一種氣溶膠滅火器用隔熱材料，以硅酸鈉、水為原料得到水基硅凝膠，以苯乙烯樹脂、苯酚-間苯二胺樹脂、玻璃纖維、碳纖維、納米二氧化鈦?zhàn)鳛樵鰪?qiáng)材料，得到改性的二氧化硅氣凝膠隔熱材料，其制備方法包括以下步驟：（1）將硅酸鈉和水按照1：1的比例稀釋攪拌均勻，水浴加熱保溫，在70轉(zhuǎn)/分鐘下緩慢加入濃度為5.5摩爾/升的鹽酸，加入量為混合體系體積的28%，添加完后在320轉(zhuǎn)/分鐘下充分?jǐn)嚢?5分鐘，將攪拌液放入密閉恒溫箱在63℃下恒溫放置，得到澄清透明的水基硅凝膠；（2）向苯乙烯樹脂、苯酚-間苯二胺樹脂中加入濃度為1.8摩爾/升的鹽酸，加入量為混合樹脂體積的55%，在攪拌下加入去離子水稀釋，將體系ph值調(diào)節(jié)至6.3，將玻璃纖維、碳纖維放入纖維梳理機(jī)中進(jìn)行蓬松處理，處理后加入到樹脂混合體系中，再在高速攪拌下加入納米二氧化鈦，得到的混合物與步驟（1）中得到的水基硅凝膠混合攪拌，直至沒有起泡產(chǎn)生，放置于室溫下老化2天；（3）將老化后的改性水凝膠放入超臨界干燥器的干燥缸中，加入無水乙醇，浸沒水凝膠，將干燥器中溫度降低至5℃，通入液態(tài)二氧化碳，進(jìn)行溶劑替換當(dāng)水凝膠內(nèi)的水和醇全部變成液態(tài)二氧化碳后，將干燥器內(nèi)的條件改變?yōu)槌R界狀態(tài)，然后緩慢放出二氧化碳?xì)怏w，當(dāng)溫度和壓力降低至室內(nèi)條件時，即得所述改性的二氧化硅氣凝膠隔熱材料。作為對上述方案的進(jìn)一步描述所述原料按照重量份計(jì)為：硅酸鈉75份、水75份、苯乙烯樹脂45份、苯酚-間苯二胺樹脂32份、玻璃纖維23份、碳纖維18份、納米二氧化鈦7份。作為對上述方案的進(jìn)一步描述步驟（1）中水浴加熱溫度為55℃。作為對上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（3）中所述的超零界狀態(tài)下的條件為：溫度為29℃，壓力為7.3mpa。實(shí)施例3一種氣溶膠滅火器用隔熱材料，以硅酸鈉、水為原料得到水基硅凝膠，以苯乙烯樹脂、苯酚-間苯二胺樹脂、玻璃纖維、碳纖維、納米二氧化鈦?zhàn)鳛樵鰪?qiáng)材料，得到改性的二氧化硅氣凝膠隔熱材料，其制備方法包括以下步驟：（1）將硅酸鈉和水按照1：1的比例稀釋攪拌均勻，水浴加熱保溫，在80轉(zhuǎn)/分鐘下緩慢加入濃度為6摩爾/升的鹽酸，加入量為混合體系體積的30%，添加完后在350轉(zhuǎn)/分鐘下充分?jǐn)嚢?0分鐘，將攪拌液放入密閉恒溫箱在65℃下恒溫放置，得到澄清透明的水基硅凝膠；（2）向苯乙烯樹脂、苯酚-間苯二胺樹脂中加入濃度為1.5-2.0摩爾/升的鹽酸，加入量為混合樹脂體積的60%，在攪拌下加入去離子水稀釋，將體系ph值調(diào)節(jié)至6.5，將玻璃纖維、碳纖維放入纖維梳理機(jī)中進(jìn)行蓬松處理，處理后加入到樹脂混合體系中，再在高速攪拌下加入納米二氧化鈦，得到的混合物與步驟（1）中得到的水基硅凝膠混合攪拌，直至沒有起泡產(chǎn)生，放置于室溫下老化3天；（3）將老化后的改性水凝膠放入超臨界干燥器的干燥缸中，加入無水乙醇，浸沒水凝膠，將干燥器中溫度降低至6℃，通入液態(tài)二氧化碳，進(jìn)行溶劑替換當(dāng)水凝膠內(nèi)的水和醇全部變成液態(tài)二氧化碳后，將干燥器內(nèi)的條件改變?yōu)槌R界狀態(tài)，然后緩慢放出二氧化碳?xì)怏w，當(dāng)溫度和壓力降低至室內(nèi)條件時，即得所述改性的二氧化硅氣凝膠隔熱材料。作為對上述方案的進(jìn)一步描述所述原料按照重量份計(jì)為：硅酸鈉80份、水80份、苯乙烯樹脂50份、苯酚-間苯二胺樹脂35份、玻璃纖維25份、碳纖維20份、納米二氧化鈦10份。作為對上述方案的進(jìn)一步描述步驟（1）中水浴加熱溫度為60℃。作為對上述方案的進(jìn)一步描述，步驟（3）中所述的超零界狀態(tài)下的條件為：溫度為30℃，壓力為7.5mpa。對比例1與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于，原料中不含有苯乙烯樹脂、苯酚-間苯二胺樹脂，相關(guān)步驟省略，其余保持一致。對比例2與實(shí)施例2的區(qū)別僅在于，原料中不含有玻璃纖維、碳纖維，相關(guān)步驟省略，其余保持一致。對比例3與實(shí)施例3的區(qū)別僅在于，原料中不含有納米二氧化鈦，相關(guān)步驟省略，其余保持一致。對比試驗(yàn)分別對實(shí)施例1-3以及對比例1-3的方法加工制備隔熱材料，應(yīng)用在氣溶膠滅火器的隔熱層中，同時以珍珠巖棉材料作為隔熱層，設(shè)置為對照組，滅火劑類型和用量相同，保持無關(guān)變量一致，進(jìn)行滅火試驗(yàn)，滅火啟動60秒后，利用紅外測溫儀測量反應(yīng)區(qū)、冷卻區(qū)以及噴口區(qū)外表面的溫度，將試驗(yàn)結(jié)果記錄如下表所示：項(xiàng)目反應(yīng)區(qū)溫度（℃）冷卻區(qū)溫度（℃）噴口區(qū)溫度（℃）800℃下導(dǎo)熱系數(shù)（w/m·k）實(shí)施例17058400.037實(shí)施例26855370.035實(shí)施例36956380.036對比例12151721430.19對比例21951641280.18對比例31861581190.16對照組3102231670.21通過試驗(yàn)可以看出：本發(fā)明制備的隔熱材料，隔熱性能好，加入了改性材料，提高了性能，降低了成本，綜合適用性好。當(dāng)前第1頁12