气溶胶灭火剂及其湿法制备方法

专利名称：气溶胶灭火剂及其湿法制备方法
技术领域：
本发明属于消防灭火技术领域，涉及一种气溶胶灭火剂及其湿法制备方法。
背景技术：
燃烧是指可燃物与氧化剂作用而发生的放热反应，通常伴有火焰、发光或发烟的 现象。燃烧的发生有三个必要条件可燃物、氧化剂和温度(达到着火点)，但这只能代表无 焰燃烧。而平时所指的绝大部分燃烧是有焰燃烧。有焰燃烧必须具备以下四个必备条件 可燃物、氧化剂、温度(达到着火点)和未受抑制的链式反应。具备了燃烧的必要条件，并 不意味着燃烧就会发生，燃烧还必须具备以下四个充分条件一定的可燃物浓度、一定的氧 化物浓度、一定的点火热量和未受抑制的链式反应。 灭火剂的灭火机理都是去掉其中的一个或几个条件，使得燃烧中断。
不同的灭火剂有不同的灭火机理。根据燃烧四要素一般可将灭火剂的灭火机理分
为四类隔离、窒息、冷却和化学抑制链反应。表1中列举了几种常用灭火剂的主要灭火机理。 表1常见灭火剂的灭火机理
灭火剂灭火机理
二氧化碳，氮气窒息
水冷却
泡沫隔离冷却
1301、1211、三氟甲烷等卤代烷类灭火剂即哈龙灭 火剂化学抑制
干粉、超细干粉制成的冷气溶胶冷却、隔离、化学抑制 我国在签署蒙特利尔议定书后，制定了国家《哈龙整体淘汰计划》，其中确立了要 在2010年12月31日全面停止哈龙灭火剂(破坏臭氧层的主要物质)的生产和使用的大 目标。公安部在2001年8月1日发布了《关于进一步加强哈龙替代品及其替代技术管理的 通知》，进一步明确了推广哈龙替代品的基本原则，规定将气溶胶、细水雾灭火系统等五类 灭火技术列为国家推广使用的哈龙替代技术。 气溶胶灭火剂是由氧化剂、还原剂(也称可燃剂)、粘合剂、燃速调节剂等物质构 成的固体混合药剂。在启动电流或热引发下，经过药剂自身的氧化还原反应后生成灭火气 溶胶，这种灭火气溶胶就称为热气溶胶灭火剂。其通过无规则的固体布朗运动迅速弥漫整 个空间以全淹没的方式实施灭火。该灭火剂产品之所以在众多哈龙替代技术中脱颖而出，
3因为其具有不破坏臭氧层、灭火效能高(是哈龙产品的4 6倍)、不产生温室效应、产物在 大气中存留时间短、安装维护简单、无毒、综合成本低廉等优点。 气溶胶灭火技术作为一种优秀的哈龙替代技术，已经逐渐引起国际社会的关注和 重视。目前，中国、美国、俄罗斯、英国、澳大利亚、新西兰等国均在积极研发，已有多种产品 问世，并且被应用到船舶、采油、通信、军事、电力等行业。气溶胶灭火技术已被美国环境保 护局(EPA)重要替代物管理署(SNAP)列为重要哈龙替代技术。为了进一步促进和规范 气溶胶灭火技术的发展，国际标准化组织(IS0)、国际海事组织(IMO)、欧洲标准化委员会 (CEN)、美国消防协会(NFPA.)等组织，已经开始制定气溶胶的相关标准。中国、俄罗斯、澳 大利亚、新西兰等国气溶胶灭火系统的标准已经颁布。
目前，可以检索到的涉及灭火气溶胶产品的已有专利技术如下
1、中国专利200710018217，适用于精密电器设备的气溶胶灭火组合物，采用钾盐 氧化剂为5 15%，锶盐氧化剂52 60%，可燃剂为胍类、唑类及其盐15 20%，添加剂 为金属粉类、金属氧化物类碳酸钙、碳酸镁、钾长石和碳粉2 10%，粘合剂为树脂类酚醛 树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂2 10%。本发明灭火组合物可以保证其绝缘电阻^ 1MQ至 < 20M Q 。 2、中国专利200710018219，适用于普通电器设备的气溶胶灭火组合物，采用氧化 剂为钾盐15 20%和锶盐48 52%的混合物，可燃剂为胍类10 25%，添加剂为金属粉 碳粉2 10%，粘合剂为树脂类、纤维素类、酯类、聚合物类中的一种或多种的组合。
3、中国专利200710018218，适用于强电类电器设备的气溶胶灭火组合物，采用氧 化剂钾盐20 35%，锶盐氧化剂30 48%，可燃剂为胍类，添加剂为金属粉类、金属氧化 物类、碳粉类、无机盐，粘合剂为树脂类、纤维素类、酯类、聚合物类中的一种或多种的组合。
4、中国专利02119648. 6，适用于强电器线路的高效无毒无腐蚀气溶胶灭火剂，采 用氧化剂为钾盐和锶盐的混合物，可燃剂为硝酸胍、双氧胺及其盐中的一种或多种的组合， 添加剂为铁、铝金属粉、碳料、氯酸钾、高氯酸钾、铁氰化钾，粘合剂酚醛树脂。
5、中国专利00107302. 8，气溶胶灭火剂及其制备方法，采用氧化剂为硝酸钡、硝酸 钾，添加剂为镁、铝金属粉、碳酸氢钠、密胺、偏二酰氮甲胺，粘合剂为环氧树脂、酚醛树脂。
6、中国专利200510105449. 5， 一种新型气溶胶灭火剂，采用氧化剂为硝酸锶55 70 % ，还原燃烧剂为碳5 12 % ，发泡剂为双氰胺20 30 % ，燃烧调节剂为铁氰化钾、高氯 酸钾0 8%，消毒净化剂为六亚甲基四胺4 12%，粘合剂为酚醛树脂5 15%。
7、美国专利01820626，烟火形成气溶胶的灭火组合物及其制备方法。采用包含氧 化剂、压制助剂、和燃烧粘合剂，该燃烧粘合剂由热塑性甲醛-苯酚縮聚物形成，由二羧酸 酯所增塑，并由聚四氟乙烯所增强。制备方法是将悬浮于有机溶剂中的甲醛-苯酚縮聚物 和分散于二羧酸酯中的聚四氟乙烯进行混合，然后，将该混合物与氧化剂和压制助剂混合， 随后进行热机械处理。该发明能制备具有良好的抗变形强度特性、低灭火浓度的烟火形成 气溶胶的灭火组合物并能调节燃烧速率。 气溶胶灭火剂的制备，需将灭火剂组分均匀地混合在一起，称之为混药。这是灭火 剂生产过程中关键而又具有危险性的工序。混合质量的优劣，直接影响灭火剂的灭火效率 和性能。当氧化剂和可燃剂混合成一体，即构成了易燃、易爆的灭火剂，在一定条件下就有 可能发生燃烧或爆炸。目前的工艺为保证混合的均匀性，就要求物料的粒度必须足够小。但是，制造微小颗粒的物料需要较高的生产工艺以及能量消耗，且某些物料易吸潮团聚，又对 生产环境的湿度等条件提出了较高的要求；另外，由于小颗粒物料的反应活性变大，在生产 过程中发生意外的几率也较高。与此同时，研磨微小颗粒的物料，造成的粉尘污染也不容忽 视。在已中国专利技术中采用干混，需对产品或原料进行粉碎。粉碎设备的能源消耗使产品 成本较高，由于进一步减小物料颗粒的直径会导致机械设备投入的急剧攀升，且粉碎后的 微小物料颗粒也对生产环境产生了较大的影响。因此，也阻碍了此类产品的升级换代。中 国专利200710018218混药方式，是将所有组分在有机溶剂中配制成悬浮液进行混合，其混
合均匀程度仍依赖于物料的粉碎程度，其中采用有机溶剂对环境的影响较大、成本较高。可 燃剂采用胍类容易爆炸，生产环境要求很高，如需严格控制静电累积等。美国专利01820626
由于使用有机溶剂和含有甲醛的化合物，对人体和动物以及自然环境会产生有害作用。且 工艺流程中加入的有机溶剂只起一个分散的作用，组分并没有溶解，因此其混合效果仍然 取决于原始物料颗粒的直径，受机械研磨极限的影响，无法在混合均匀度上实现更大突破。 因此可以看出，如何提高气溶胶制备过程中混合的均匀度已经是制约气溶胶灭火剂产品品 质提高的一个重要因素。

发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题，旨在提供一种技术更加合理， 流程较为简单，易于操作，实用安全，不需粉碎，环境友好无污染，混合均匀度高，生产成本 较低的一种气溶胶灭火剂及其制备方法。
本发明的技术方案 为了达到上述发明的目的，本发明采用湿法制备方法，以水作为溶剂使主辅氧化 剂达到分子级的均匀分散，再加入具有多孔吸附能力的还原剂，实现不需粉碎而达到高度 均匀混合的目的。配方中加入强效自由基猝灭剂，灭火效果得到了显著的提高。该法对原 料的粒度没有特殊要求，减少了粉碎物料的过程，可以提高生产过程的物流速度，实现高产 能，并可较大程度降低生产能耗和生产成本，避免了粉尘污染，实现生产过程的安全化和环 保化。
本发明是这样实现的 本发明的一种气溶胶灭火剂，包括以下质量分数的原料
主氧化剂40 55 ;辅氧化剂15 30 ;还原、可燃剂10 25 ;
猝灭剂0. 01 1 ;粘合剂4 8 ;水50 80。 所述的主氧化剂包括硝酸锶、硝酸钡其中一种或者一种以上的混合物。
所述的辅氧化剂包括硝酸钾、硝酸铵、硝酸钠、硝酸镁其中 一种以上的混合物。
所述的还原、可燃剂包括高分子多孔性材料、活性炭、木炭其中一种或者一种以上 的混合物。 所述的粘合剂包括吸水高分子材料、硝化纤维、硬脂酸钠其中一种或者一种以上 的混合物。 所述的猝灭剂包括三氧化二锑、五氧化二锑、氯酸钾、高氯酸钾其中一种或者一种 以上的混合物。 本发明的气溶胶灭火剂的湿法制备方法，是以水作为溶剂，加入主、辅氧化剂，使其充分溶解为分子级分散液，再加入具有多孔吸附能力的还原、可燃剂，使氧化剂均匀吸附 在还原剂上，最后加入强效自由基猝灭剂混合均匀，经干燥成型后得到本发明产品。其工艺 步骤如下 1、溶解先将水50 80份加入反应锅中，加入主氧化剂45 55份和辅氧化剂 15 20份，充分搅拌溶解为氧化剂水溶液； 2、吸附在上述氧化剂水溶液中加入还原剂10 25份，在超声搅拌的情况下混合 8 20分钟，并加热去除一部分水； 3、混合除去多余的水后，后加入猝灭剂O.Ol 1份，搅拌均匀后再加入粘合剂 4 8份搅拌混合均匀； 4、烘干使用热风滚筒干燥机或真空干燥机在60 8(TC干燥，将混合物干燥至所 含水量小于1% ; 5、成型将干燥的混合物在模具中加压成型，即得本发明产品。
本发明优点和积极效果 (1)采用本法制备气溶胶灭火剂，实现混合均匀性的突破。目前生产工艺中主要是 使用球磨机对原料进行混合粉碎，颗粒大小不一，无法实现真正均匀的混合。本发明利用水 作为溶剂，主辅氧化剂达到了分子级的分散，再利用还原、可燃剂的高吸附性，将氧化剂吸 附至还原剂的空腔中，达到了分子级的均匀混合，其燃烧效果得到了显著的提高。因此，其 混合比机械更完全，产生的气溶胶粒径也更小，燃烧的残渣量也减较少。 (2)加入强效自由基猝灭剂，提高了灭火剂的灭火效能。本发明所利用的锑系化合 物作为主猝灭剂，其作为溴系阻燃剂的优良替代品，已被广泛应用于阻燃纺织纤维以及阻 燃塑料等领域。其阻燃机理也是通过抑制燃烧过程中的自由基链式反应的进行从而达到阻 燃的目的。在气溶胶灭火体系中加入这一物质，提高了其灭火效果。 (3)粘合剂采用包括有高分子吸水材料，创造性的将药剂除水以及燃烧过程的冷 却需要结合了起来。以前采用内冷却的药剂配方中，往往是加入碱式碳酸镁等类似物质，通 过其受热分解吸收一部分热量。但碱式碳酸镁在使用过程中的粉尘污染现象比较严重，不 利于劳动环境的保护。而通过高分子吸水材料的加入，作为溶剂的一部分水仍被保留在了 最终的产品中，在其反应过程中，作为比热容最大的物质，水的气化可以达到为体系降温的 作用。 (4)由于采用全程湿混，对原料的粒度以及水分不再有要求，减少了粉碎物料的过 程，提高生产过程的物流速度，以低投入实现更高的产能，并可较大程度降低生产能耗，提 高经济效益。 (5)气溶胶灭火剂制备采用湿法手段，极大的避免了工作场所的粉尘污染，达到生 产过程的环境保护和安全生产。


图1 :为气溶胶灭火剂的湿法制备工艺流程示意图。
具体实施例方式
下面实施例所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所
6作的等效变换，均应属于本发明的保护范围。以下结合附图1对本发明进一步描述 实施例1 : 1、配方(重量份数) 主氧化剂55 ;辅氧化剂15 ;还原、可燃剂25 ;
猝灭剂0. 9 ;粘合剂7 ;水80。
2、工艺步骤 1、溶解先将水80份加入反应锅中，加入主氧化剂55份和辅氧化剂15份，充分搅 拌溶解为氧化剂水溶液； 2、吸附在上述氧化剂水溶液中加入还原、可燃剂10 25份，在超声波振动的情
况下混合吸附18 20分钟； 3、脱水加热除去多余的水。
4、混合加入猝灭剂0. 9份，搅拌均匀后再加入粘合剂7份搅拌混合均匀；
5、烘干将混合物放入热风滚筒干燥机或真空干燥机内，在75 8(TC干燥，将混 合物干燥至所含水量小于1% ; 6、成型将干燥的混合物在模具中加压成型，即得本发明产品。
实施例2 : 1、配方(重量份数) 主氧化剂50 ;辅氧化剂10 ;还原、可燃剂20 ;
猝灭剂0. 6 ;粘合剂6 ;水50。
2、工艺步骤 1、溶解先将水50份加入反应锅中，加入主氧化剂50份和辅氧化剂IO份，充分搅 拌溶解为氧化剂水溶液； 2、吸附在上述氧化剂水溶液中加入还原、可燃剂20份，在超声波振动的情况下
混合吸附16 18分钟； 3、脱水加热除去多余的水； 4、混合加入猝灭剂0. 6份，搅拌均匀后再加入粘合剂6份搅拌混合均匀；
5、烘干将混合物放入热风滚筒干燥机或真空干燥机内，在70 75t:干燥，将混 合物干燥至所含水量小于1% ; 6、成型将干燥的混合物在模具中加压成型，即得本发明产品。
实施例3 : 1、配方(重量份数) 主氧化剂45 ;辅氧化剂20 ;还原、可燃剂15 ;
猝灭剂0. 4 ;粘合剂6 ;水50。
2、工艺步骤 1 、溶解先将水50份加入反应锅中，加入主氧化剂45份和辅氧化剂20份，充分搅 拌溶解为氧化剂水溶液； 2、吸附在上述氧化剂水溶液中加入还原、可燃剂15份，在超声波振动的情况下
混合吸附13 15分钟； 3、脱水加热除去多余的水。
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4、混合加入猝灭剂0. 4份，搅拌均匀后再加入粘合剂6份搅拌混合均匀；
5、烘干将混合物放入热风滚筒干燥机或真空干燥机内，在65 7(TC干燥，将混 合物干燥至所含水量小于1% ; 6、成型将干燥的混合物在模具中加压成型，即得本发明产品。
实施例4 : 1、配方(重量份数) 主氧化剂40 ;辅氧化剂30 ;还原、可燃剂20 ;
猝灭剂0. 1 ;粘合剂7 ;水75。
2、工艺步骤 1 、溶解先将水75份加入反应锅中，加入主氧化剂40份和辅氧化剂30份，充分搅 拌溶解为氧化剂水溶液； 2、吸附在上述氧化剂水溶液中加入还原、可燃剂20份，在超声波振动的情况下
混合吸附10分钟； 3、脱水加热除去多余的水。
4、混合加入猝灭剂0. 1份，搅拌均匀后再加入粘合剂7份搅拌混合均匀；
5、烘干将混合物放入热风滚筒干燥机或真空干燥机内，在60 65t:干燥，将混 合物干燥至所含水量小于1% ; 6、成型将干燥的混合物在模具中加压成型，即得本发明产品。
实施例5 : 1、配方(重量份数) 主氧化剂50 ;辅氧化剂20 ;还原、可燃剂15 ; 猝灭剂0. 06 ;粘合剂6 ;水65。
2、工艺步骤 1、溶解先将水65份加入反应锅中，加入主氧化剂50份和辅氧化剂20份，充分搅 拌溶解为氧化剂水溶液； 2、吸附在上述氧化剂水溶液中加入还原、可燃剂15份，在超声波振动的情况下
混合吸附10分钟； 3、脱水加热除去多余的水。
4、混合加入猝灭剂0. 06份，搅拌均匀后再加入粘合剂6份搅拌混合均匀；
5、烘干将混合物放入热风滚筒干燥机或真空干燥机内，在70 75t:干燥，将混 合物干燥至所含水量小于1% ; 6、成型将干燥的混合物在模具中加压成型，即得本发明产品。
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权利要求
一种气溶胶灭火剂，其特征在于它包括以下重量份数的原料主氧化剂40～55；辅氧化剂15～30；还原、可燃剂10～25；猝灭剂0.01～1； 粘合剂4～8；水50～80；所述的主氧化剂包括硝酸锶、硝酸钡其中一种或者一种以上的混合物；所述的辅氧化剂包括硝酸钾、硝酸铵、硝酸钠、硝酸镁其中一种或一种以上的混合物；所述的还原、可燃剂包括高分子多孔性材料、活性炭、木炭其中一种或者一种以上的混合物；所述的粘合剂包括吸水高分子材料、硝化纤维、硬脂酸钠、硫其中一种或者一种以上的混合物；所述的猝灭剂包括三氧化二锑、五氧化二锑、氯酸钾、高氯酸钾其中一种或者一种以上的混合物。
2. 根据权利要求1所述的气溶胶灭火剂的湿法制备方法，其特征在于包括溶解、吸 附、混合、干燥和成型的工艺步骤，即以水作为溶剂，加入主、辅氧化剂，使其充分溶解成为 分子级分散液，再加入具有多孔吸附能力的还原、可燃剂，使氧化剂均匀吸附在还原、可燃 剂上，最后加入强效自由基猝灭剂混合均匀，经干燥成型后得到产品。
3. 根据权利要求2所述的气溶胶灭火剂的湿法制备方法，其特征在于其工艺步骤如下所述的溶解是先将水50 80份加入反应锅中，加入主氧化剂45 55份和辅氧化剂 15 20份，充分搅拌溶解为氧化剂水溶液；所述的吸附是在上述氧化剂水溶液中加入还原、可燃剂10 25份，在超声搅拌的情 况下混合8 20分钟，并加热去除一部分水；所述的混合是除去多余的水后，后加入猝灭剂O. 01 1份，搅拌均匀后再加入粘合剂 4 8份搅拌混合均匀；所述的干燥是使用热风滚筒干燥机或真空干燥机在60 8(TC干燥，将混合物干燥至所含水量小于1% ;所述的成型是将干燥的混合物在模具中加压成型，即得产品。
全文摘要
本发明公开了一种气溶胶灭火剂及其湿法制备方法，采用以水作为溶剂、具有多孔吸附能力的还原性物质作为燃烧剂，使氧化剂达到分子级的均匀分散，并加入强效自由基猝灭剂，灭火效果得到了显著的提高。该法对原料的粒度和水分没有特殊要求，减少了粉碎物料的过程，提高生产过程的物流速度，实现了高产能，并可较大程度降低生产能耗和生产成本，避免了粉尘污染，实现生产过程的安全化和环保化。
文档编号A62D1/06GK101766878SQ200910114680
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者罗国庆, 覃世想 申请人:广西国杰斯消防科技有限公司