发泡海藻酸钠水凝胶及其制备方法、灭火装置与流程

本发明涉及灭火剂生产技术领域，尤其涉及一种发泡海藻酸钠水凝胶及其制备方法、灭火装置。

背景技术：

火灾是各种自然与社会灾害中发生概率最高的一种灾害，给人类的生活乃至生命安全构成了严重威胁。根据国家标准，火灾分为a类火灾：固体物质火灾；b类火灾：液体或可熔化的固体物质火灾；c类火灾：气体火灾；d类火灾：金属火灾；e类火灾：带电火灾，物体带电燃烧的火灾；f类火灾：烹饪器具内的烹饪物(如动植物油脂)火灾。其中b类液体火灾扑救难度大，易发生爆炸，受热易膨胀外溢，温度高，开口面积大，一旦发生将造成巨大损失。

水凝胶灭火材料作为灭火剂，其含有90％以上的水，用来扑救a类固体火灾具有极好的效果，但现存的水凝胶材料密度大，不适用于扑救b类液体火灾。目前用于扑救b类液体火灾的灭火剂主要有泡沫灭火剂，泡沫灭火剂能形成大量泡沫覆盖在可燃液体上，吸收热量、隔绝空气从而扑灭火焰。然而目前的泡沫灭火剂形成的泡沫不耐烧，在灼热的火场中很快破裂失效，导致灭火效果不佳。

因此，针对现有水凝胶灭火材料密度大、不适用于扑救b类液体火灾及泡沫灭火剂产生的泡沫易破裂的问题，开发一种密度小、泡沫能长时间稳定存在的灭火剂势在必行。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种发泡海藻酸钠水凝胶及其制备方法、灭火装置，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本发明实施例提供了一种发泡海藻酸钠水凝胶，包括：

水凝胶，所述水凝胶包括：可溶性海藻酸盐、可溶性钙盐和水；

发泡剂，用于与所述水凝胶混合，用于产生低密度的水凝胶-co2泡沫，所述水凝胶-co2泡沫覆盖于燃烧物上。

在本发明的一些实施例中，所述低密度的水凝胶-co2泡沫的密度范围为0.15～0.2g/cm³。

在本发明的一些实施例中，所述水凝胶-co2泡沫破裂后，释放出co2。

在本发明的一些实施例中，所述发泡剂包括碳酸氢盐以及能够与所述碳酸氢盐反应产生co2的可溶性铝盐。

在本发明的一些实施例中，所述可溶性海藻酸盐包括海藻酸钠和海藻酸钾中的一种或多种；和/或

所述可溶性钙盐包括：氯化钙、溴化钙、硝酸钙、氯酸钙、次氯酸钙、高氯酸钙、葡萄糖酸钙、碳酸氢钙、磷酸二氢钙；

所述水包括去离子水、自来水、雨水、地下水、河水、湖水、海水中的任意一种或多种；

所述可溶性铝盐包括：氯化铝、硫酸铝和硝酸铝的一种或多种。

本发明实施例还提供了一种发泡海藻酸钠水凝胶的制备方法，所述水凝胶包括可溶性海藻酸盐、可溶性钙盐和水，所述制备方法包括步骤：

将所述可溶性海藻酸盐与碳酸氢盐混合，得到第一混合溶液；

将所述可溶性钙盐与所述可溶性铝盐混合，得到第二混合溶液；

将所述第一混合溶液和第二混合溶液混合，对所述水凝胶进行发泡，制备得到发泡海藻酸钠水凝胶。

在本发明的一些实施例中，在所述第一混合溶液中，所述可溶性海藻酸盐在水中的质量分数为0.2～1wt％，所述碳酸氢盐在水中的质量分数为4～6wt％；在所述第二混合溶液中，所述可溶性钙盐在水中的质量分数为1～3wt％；所述可溶性铝盐在水中的质量分数为3～5wt％。

本发明实施例还一种灭火装置，包括前述的发泡海藻酸钠水凝胶。

(三)有益效果

本发明的发泡海藻酸钠水凝胶及其制备方法、灭火装置，相较于现有技术，至少具有以下优点：

1、本发明产生的水凝胶-co2泡沫能长时间稳定存在，且密度较小，能够覆盖至燃烧物体表面，隔绝了燃烧物体与空气，从而达到灭火效果，且水凝胶-co2泡沫破裂后释放的co2气体可进一步提升灭火效果；

2、该发泡海藻酸钠水凝胶的原料的选择多样化，具有极强的普适性，应用范围极广。

附图说明

图1为本发明实施例的水凝胶-co2泡沫漂浮在石油醚上的示意图；

图2为本发明实施例的发泡海藻酸钠水凝胶的制备方法的步骤示意图。

<符号说明>

1-水凝胶-co2泡沫；2-燃烧物体。

具体实施方式

现有技术中，泡沫灭火剂形成的泡沫不耐烧，在灼热的火场中很快破裂失效，导致灭火效果不佳，有鉴于此，本发明提供了一种发泡海藻酸钠水凝胶，其产生的水凝胶-co2泡沫能长时间稳定存在，且密度较小，能够覆盖至燃烧物体表面，隔离燃烧物体与外界空气，从而达到灭火效果，且水凝胶-co2泡沫破裂后释放的co2气体可进一步提升灭火效果。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明第一实施例提供了一种发泡海藻酸钠水凝胶，包括：

水凝胶，所述水凝胶包括：可溶性海藻酸盐、可溶性钙盐和水；

发泡剂，用于与所述水凝胶混合，用于产生低密度的水凝胶-co2泡沫，所述水凝胶-co2泡沫覆盖于燃烧物上。

在本发明的一些实施例中，低密度的水凝胶-co2泡沫的密度范围可以为0.15～0.2g/cm³，由此，水凝胶-co2泡沫的密度足够低，从而能够覆盖在燃烧物体表面，隔绝燃烧物体与外界空气的接触，达到灭火的目的。

图1为本发明实施例的水凝胶-co2泡沫漂浮在石油醚上的示意图，如图1所示，由于水凝胶-co2泡沫1能长时间稳定存在，且密度较小，因此其能够覆盖在燃烧物体表面(包括但不限于石油醚2)，隔绝了燃烧物体与空气，从而达到灭火效果；此外，水凝胶-co2泡沫1破裂后还可以释放co2气体，可进一步提升灭火效果。

本发明实施例中的发泡剂包括碳酸氢盐以及能够与所述碳酸氢盐反应产生co2的可溶性铝盐。

所述可溶性海藻酸盐包括海藻酸钠和海藻酸钾中的一种或多种；和/或所述可溶性钙盐包括：氯化钙、溴化钙、硝酸钙、氯酸钙、次氯酸钙、高氯酸钙、葡萄糖酸钙、碳酸氢钙、磷酸二氢钙；所述水包括去离子水、自来水、雨水、地下水、河水、湖水、海水中的任意一种或多种；所述可溶性铝盐包括：氯化铝、硫酸铝和硝酸铝的一种或多种。

本发明第二实施例还提供了一种发泡海藻酸钠水凝胶的制备方法，所述水凝胶包括可溶性海藻酸盐、可溶性钙盐和水，图2为本发明实施例的发泡海藻酸钠水凝胶的制备方法的步骤示意图，如图2所示，该制备方法包括以下步骤：

s1、将所述可溶性海藻酸盐与碳酸氢盐混合，得到第一混合溶液。

s2、将所述可溶性钙盐与所述可溶性铝盐混合，得到第二混合溶液；

s3、将所述第一混合溶液和第二混合溶液混合，对所述水凝胶进行发泡，制备得到发泡海藻酸钠水凝胶。

在步骤s1中，所述第一混合溶液中，所述可溶性海藻酸盐在水中的质量分数为0.2～1wt％，所述碳酸氢盐在水中的质量分数为4～6wt％；

在步骤s2中，所述第二混合溶液中，所述可溶性钙盐在水中的质量分数为1～3wt％；所述可溶性铝盐在水中的质量分数为3～5wt％。

在步骤s3中，混合第一混合溶液和第二混合溶液，对水凝胶进行发泡，制备得到发泡海藻酸钠水凝胶。如图1所示，在此之后，将制备得到的发泡海藻酸钠水凝胶由于扑灭燃烧的石油醚，可见，发泡海藻酸钠水凝胶产生的水凝胶-co2泡沫能够覆盖在石油醚表面，从而达到灭火效果。

以下将结合实施例1至实施例4详细说明发泡海藻酸钠水凝胶的不同制备方法以及海藻酸钠的含量选择。

实施例1

一种发泡海藻酸钠水凝胶，由以下原料组分制备而成：a.海藻酸钠、b.碳酸氢钠、c.氯化钙、d.六水合氯化铝、e.水，具体制备、使用方法包括以下步骤：

(1)将2g海藻酸钠、40g碳酸氢钠均匀混合后溶于1000g去离子水中得到混合溶液i；

(2)将10g氯化钙、30g六水合氯化铝混合后溶于1000g去离子水中得到混合溶液ii；

(3)先将混合溶液i喷至燃烧物表面，然后将混合溶液ii喷至燃烧物表面，海藻酸钠与钙、铝离子瞬间交联，碳酸氢钠与铝离子瞬间发泡形成水凝胶泡沫层覆盖在燃烧物表面，扑灭火源。

实施例2

一种发泡海藻酸钠水凝胶灭火剂，由以下原料组分制备而成：a.海藻酸钠、b.碳酸氢钾、c.溴化钙、d.硫酸铝、e.水，具体制备、使用方法包括以下步骤：

(1)将6g海藻酸钠、45g碳酸氢钾均匀混合后溶于1000g去离子水中得到混合溶液i；

(2)将20g溴化钙、45g硫酸铝混合后溶于1000g去离子水中得到混合溶液ii；

(3)将混合溶液i、混合溶液ii同时喷至燃烧物表面，海藻酸钠与钙、铝离子瞬间交联，碳酸氢钾与铝离子瞬间发泡形成水凝胶泡沫层覆盖在燃烧物表面，扑灭火源。

实施例3：

一种发泡海藻酸钠水凝胶灭火剂，由以下原料组分制备而成：a.海藻酸钠、b.碳酸氢钠、c.硝酸钙、d.六水合氯化铝、e.水，具体制备、使用方法包括以下步骤：

(1)将10g海藻酸钠、60g碳酸氢钠均匀混合后溶于1000g去离子水中得到混合溶液i；

(2)将30g硝酸钙、50g六水合氯化铝混合后溶于1000g去离子水中得到混合溶液ii；

(3)先将混合溶液i喷至燃烧物表面，然后将混合溶液ii喷至燃烧物表面，海藻酸钠与钙、铝离子瞬间交联，碳酸氢钠与铝离子瞬间发泡形成水凝胶泡沫层覆盖在燃烧物表面，扑灭火源。

实施例4：

本发明发泡海藻酸钠水凝胶灭火剂中组分海藻酸钠的含量不同直接影响了泡沫的稳定性，因此，对海藻酸钠的含量进行实验优化，将不同海藻酸钠含量的发泡海藻酸钠水凝胶灭火剂形成的泡沫置于80℃鼓风干燥箱中，检测泡沫的维持时间，检测结果如下表所示：

由检测结果可知，随着海藻酸钠含量的增加，泡沫维持时间延长，而由于海藻酸钠的含量超过1wt％时会发生粘度过大，和铝离子溶液相遇时无法分散、发泡的问题，因此选择海藻酸钠的含量为0.2～1wt％。

本发明第三实施例还提供了一种灭火装置，包括前述的发泡海藻酸钠水凝胶。

综上，本发明实施例的发泡海藻酸钠水凝胶及其制备方法、灭火装置，发泡海藻酸钠水凝胶产生的水凝胶-co2泡沫能长时间稳定存在，且密度较小，能够覆盖至燃烧物体表面，隔绝了燃烧物体与空气，从而达到灭火效果，且水凝胶-co2泡沫破裂后释放的co2气体可进一步提升灭火效果。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本发明的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。