[發(fā)明專利]新型復合粉體滅火介質及其制備方法

有效

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• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103550901A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 肖修昆;張青松;孔維平;廖光煊
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學蘇州研究院;中國科學技術大學
• 主分類號: A62D1/06
• 分類號: A62D1/06
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴;夏振

技術領域

本發(fā)明屬于安全防護技術領域，具體涉及一種新型復合粉體滅火介質及其制備方法。

背景技術

干粉滅火劑作為傳統(tǒng)滅火劑，由于具有滅火速度快、干粉基料來源廣泛、價格低廉、對人畜無毒或低毒、電絕緣性好、對環(huán)境影響小、適應范圍廣等特點在當今滅火劑領域占有相當重要的地位。目前使用的常規(guī)干粉滅火劑粉末顆粒通常在10～75μm之間，這種粒子彌散性相對較差、比表面積也相對較低，因而定量的粉體所具有的總比表面積較小，單個粒子的質量較大，沉淀速度較快，且粒子受熱分解的速率較慢，導致其捕獲自由基或活性基團的能力有限，其滅火能力也就十分有限，進而限制了干粉滅火劑的使用范圍，尤其是用于全淹沒滅火時效果不理想。

我國從上世紀90年代開始正式研制超細干粉滅火劑，并于2000年投入使用，2006年我國頒布實施了GA578-2005《超細干粉滅火劑》行業(yè)標準。超細干粉滅火劑粒徑小，粒子比表面積大，活性高，噴射后粒子在空氣中有較長的懸浮時間，并且能繞過障礙物進入細小的空隙，因此超細干粉和常規(guī)干粉相比，滅火能力大為提高，并可在部分場所實現全淹沒滅火。

而將超細粉體加工到納米級粒徑范圍內，微粒將表現出一些特殊性：如量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應、久保理論，使得納米粉體比超細粉體具有更大的優(yōu)越性，表現在：（1）納米粉體滅火過程中，和空氣混合形成的氣溶膠穩(wěn)定性更好，氣溶膠穩(wěn)定性與膠體粒子的粒徑有關。納米顆粒粒徑小沉降速度慢，故納米氣溶膠穩(wěn)定性好，作為滅火劑在火災現場懸浮時間更長，性能比超細粉體顆粒更為優(yōu)越。（2）納米顆粒吸附作用強。顆粒的吸附能力與比表面積有關，比表面積越大顆粒吸附能力越強。納米粒徑比微米粒徑小1000倍，吸附能力必然強。（3）納米顆粒化學反應能力強。當粒子尺寸下降到納米數量級時，一個粒子包含十幾個或幾十個分子，破損鍵驟然增多，化學活性增強，這是小尺寸效應的表現之一。（4）納米顆粒滅火效能高。干粉顆粒與活性傳遞物碰撞，吸收其能量，使其失活，達到滅火的作用。研制成功的冷氣溶膠平均粒徑為3μm，其滅火效能已是哈龍滅火劑的4～6倍。若采用平均粒徑為100nm的納米級冷氣溶膠，由理論計算可知其滅火效能是微米冷氣溶膠的30倍。由于納米粉體的優(yōu)越性，制備出粒徑達到納米量級的滅火粉體成為了提高干粉滅火劑效果的一種有效途徑，也是干粉滅火劑的一個發(fā)展方向。

雖然在理論上納米粉體滅火劑性能優(yōu)異，具有極好的應用前景，但在大規(guī)模生產與實際應用中還存在一些問題，限制了納米粉體滅火劑的推廣與應用。這些問題主要有：（1）制備工藝復雜：傳統(tǒng)物理粉碎技術制得的粉末粒徑尺寸最小可達微米級，但對于納米顆粒，它就無能為力了。而其它一些納米材料制備方法，普遍存在制備工藝過程過于復雜，難以實現大規(guī)模生產的缺陷。（2）納米粒子的不穩(wěn)定性：當固體顆粒變小，尤其是達到納米量級時，顆粒已不再是一個惰性體，而是一個能供給電子和捕獲電子的物體，是一個化學活性物質。由于納米微粒結構上的特點，其化學活性很高；又由于納米微粒巨大的表面能，使納米微粒極易聚合，形成軟團聚或硬團聚。納米粉體高的化學活性和表面能嚴重地影響了納米粉末滅火劑在貯存、使用過程中的穩(wěn)定性、分散性和流動性，因而也限制了納米粉體滅火劑的發(fā)展。（3）生成成本高：目前，由于納米粉體制備工藝較為特殊、復雜，制得的納米顆粒還需進行表面改性處理。因此納米粉末滅火劑的生產成本大大高于普通干粉滅火劑，這也是限制納米粉末滅火劑發(fā)展的一個原因。本發(fā)明因此而來。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提出一種新型復合粉體滅火介質，解決了現有技術中常規(guī)干粉滅火器滅火效率低，納米粉體成本高等問題。

為了解決現有技術中的這些問題，本發(fā)明提供的技術方案是：

一種新型復合粉體滅火介質，其特征在于所述介質包括以下組分：

粒徑范圍在1～20μm的超細粉體，占滅火介質質量分數的60～70%；

粒徑范圍在200～500nm的納米粉體，占滅火介質質量分數的25～35%；

表面改性劑，占滅火介質質量分數的2～3%；

熱敏性物質，占滅火介質質量分數的3～5%。

優(yōu)選的技術方案中：所述超細粉體為磷酸銨鹽或者碳酸鹽的一種或兩種以上的任意組合；所述納米粉體為磷酸銨鹽或者碳酸鹽的一種或兩種以上的任意組合。

優(yōu)選的技術方案中：所述磷酸銨鹽選自磷酸二氫胺、磷酸氫鈉、磷酸氫鉀、磷酸胺、磷酸鈉、磷酸鉀；所述碳酸鹽選自碳酸氫銨、碳酸氫鉀、碳酸銨、碳酸鉀。

優(yōu)選的技術方案中：所述熱敏性物質為尿素；所述表面改性劑為有機硅烷。