控温型胶囊型纳米灭火片及控温型的纳米胶囊灭火方法与流程

本发明属于消防灭火技术领域，特别涉及一种控温型胶囊型纳米灭火片及控温型的纳米胶囊灭火方法。

背景技术：

电气火灾是一种常见的火灾形式，这类火灾往往发生在密闭狭小的配电箱、配电柜、插座、电池组、用电器中，其特点为难发现，难预测，随机性高，隐蔽性强，即使某个部位发生火灾其，初期火灾较难发现，一旦发现，其发展程度已经造成危害，难以迅速扑灭。所以，这类小空间灭火是一个十分棘手的问题。

针对小空间内的这类电气火灾的源头存在的火灾风险，一般这类配电箱、配电柜、插座、电池组、用电器中的电器元件都是通过采用耐温阻燃材料，但是，耐温的阻燃材料不能够替代所有的电气元件，阻燃的材料在一定程度上也还是会引发火灾，而一旦发生火灾时，传统的灭火方式也难以及时处置小空间范围内的火情。

针对这一现状，国内出现了这种形式的灭火贴，最常见的是气溶胶形式的灭火贴或灭火片，而气溶胶灭火贴或者灭火片会对这类配电箱、配电柜、插座、电池组、用电器中的电器或多或少造成损害。此外，现有公开的灭火贴技术大多是灭火组分受火场温度激发而发生化学反应完成灭火，灭火组分受热反应需要温度达到一定温度才能进行，所以当早期火达不到其反应温度时，灭火组分难以发挥作用，导致火势蔓延或扩大，继而导致严重火灾，而且当火灾温度达到灭火组分的反应温度时灭火组分迅速释放，持续时间过短，灭火不彻底，因此，灭火的速度和温度不受控，难以实现精确控温。

技术实现要素：

为了克服现有技术所存在的不足，本发明提供了一种控温型的纳米胶囊灭火方法，主要利用破壁剂的受热分解释放热量激发胶囊破裂，灭火组分释放，进而实现灭火温度的自动精准控制。

同时，本发明还提供了一种实现上述控温型的纳米胶囊灭火方法的控温型胶囊型纳米灭火片。

本申请为了实现上述目的，所采用的技术方案为：

一种控温型的纳米胶囊灭火方法，该方法包括以下步骤：

利用破壁剂感应火源温度，当起火温度达到破壁剂的分解温度时，破壁剂受热分解吸热或者放热同时释放气体物质，对胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂温度进行干扰，使胶囊中包覆的灭火组分受控释放，实现控温型灭火。

进一步限定，所述破壁剂为偶氮化合物或者是偶氮化合物与碳酸盐化合物的组合物；所述偶氮化合物为偶氮二异丁腈或偶氮二甲酰胺；所述碳酸盐化合物为碳酸氢钠或碳酸氢钾。

进一步限定，对胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂温度进行干扰，使胶囊中包覆的灭火组分可受控释放，具体为：

调整破壁剂添加量为灭火组分质量的0.1％～2％的范围内，随着破壁剂的添加量增加，胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂温度在110～280℃范围内逐渐降低，通过调整破壁剂的添加量进而干扰胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂温度，实现控温灭火。

更进一步限定，对胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂温度进行干扰，使胶囊中包覆的灭火组分可受控释放，具体为：

调整偶氮二异丁腈添加量为灭火组分的0.1％～2％，随着偶氮二异丁腈的添加量增加，在110～180℃范围内胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂温度越低；

调整偶氮二甲酰胺与碳酸盐化合物的组合物或偶氮二甲酰胺作为破壁剂的添加量为灭火组分的0.1％～2％，随着破壁剂的添加量增加，在180～280℃范围内胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂温度逐渐降低，进而实现控温灭火。

一种实现上述的控温型灭火方法的控温型胶囊型纳米灭火片，包括胶囊型纳米灭火剂，所述胶囊型纳米灭火剂包括被胶囊包裹的灭火组分和破壁剂，被胶囊包裹的灭火组分为50～200份，破壁剂的质量为被胶囊包裹的灭火组分质量的0.1％～2％。

进一步限定，所述控温型胶囊型纳米灭火片还包括成膜剂和无机填料，其中成膜剂为15～100份，无机填料为0.5～50份。

进一步限定，所述胶囊型纳米灭火剂与成膜剂、无机填料混合后涂敷到成型载体表面，使其所制成的控温型胶囊型纳米灭火片呈胶带状、条状或薄膜状或贴剂。

进一步限定，所述破壁剂为偶氮化合物或者是偶氮化合物与碳酸盐化合物的组合物；所述偶氮化合物为偶氮二异丁腈或偶氮二甲酰胺；所述碳酸盐化合物为碳酸氢钠或碳酸氢钾。

进一步限定，所述被胶囊包裹的灭火组分为二氟二溴甲烷、二氟一氯一溴甲烷、三氟一溴甲烷、四氟二溴乙烷、三氟丙烷、六氟丙烷、七氟丙烷、全氟丙酮，全氟丁酮，全氟戊酮，全氟己酮，全氟丙烷、全氟丁烷、全氟戊烷、全氟己烷、全氟庚烷、全氟辛烷中的任意一种或多种；

所述成膜剂为丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯中的一种或任意组合；

所述无机填料为经纳米破碎的二氧化硅、滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、氧化铝以及氢氧化铝中的一种或者任意组合。

进一步限定，所述控温型胶囊型纳米灭火片还包括颜料，所述颜料为胶囊型纳米灭火剂质量的0～2％。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明利用破壁剂受热分解释放热量或吸收热量，对胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂温度进行干扰，使胶囊中包覆的灭火组分受控释放，不管是高热火灾环境或者低热火灾环境着火都能够自适应调控灭火。

2)本发明的破壁剂不仅仅起到调控胶囊破裂温度的作用，其能够在调控胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂温度，使灭火组分受控释放的同时，受热分解释放出灭火组分或者隔绝空气的组分，进而辅助灭火。

3)本发明的控温型胶囊型纳米灭火片可以贴在密闭空间内节约空间，张贴便捷而且无需定期保养或检修，防护成本相对较低，而且其能够自适应启动灭火，灭掉早期火，解决目前灭火贴难以实现的早期灭火的问题，进而能够早期灭火，最大程度降低火灾损害。

具体实施方式

现结合实施例和实验数据对本发明的技术方案进行进一步说明。

本发明是利用偶氮化合物受热分解，释放热量和氮气，并产生自由基，在控温型的纳米胶囊灭火方法中作为破壁剂，受热分解释放热量激发少量胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂，提前释放出灭火组分，而且释放的氮气不可燃，能够隔绝空气，辅助物理隔绝灭火。

同时，本发明还利用碳酸盐化合物受高温分解为碳酸盐、二氧化碳和水，同时吸热，降低周围温度，在控温型的纳米胶囊灭火方法中作为破壁剂，受热分解释放出大量不燃气体隔绝空气，同时反应吸热，降低胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂速度，使胶囊中包覆的灭火组分受控释放。

本发明提供的控温型的纳米胶囊灭火方法，由以下步骤实现：

利用破壁剂感应火源温度，当起火温度达到破壁剂的分解温度时，破壁剂受热分解吸热或者放热同时释放气体物质，对胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂速度进行干扰，使胶囊中包覆的灭火组分受控释放，即调整破壁剂添加量为灭火组分质量的0.1％～2％的范围内，随着破壁剂的添加量增加，胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂温度在110～280℃范围内逐渐降低，通过调整破壁剂的添加量进而干扰胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂温度，实现控温灭火。

具体为：

调整偶氮二异丁腈添加量为灭火组分的0.1％～2％，随着偶氮二异丁腈的添加量增加，在110～180℃范围内胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂温度越低；

调整偶氮二甲酰胺与碳酸盐化合物的组合物或偶氮二甲酰胺作为破壁剂的添加量为灭火组分的0.1％～2％，随着破壁剂的添加量增加，在180～280℃范围内胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂温度逐渐降低，进而实现控温灭火。

基于上述的控温型灭火方法，本发明还提供了一种控温型胶囊型纳米灭火片，其包括胶囊型纳米灭火剂，所述胶囊型纳米灭火剂包括被胶囊包裹的灭火组分和破壁剂，被胶囊包裹的灭火组分为50～200份，破壁剂的质量为被胶囊包裹的灭火组分质量的0.1％～2％。

制成控温型胶囊型纳米灭火片还可以包括成膜剂10～50份和无机填料0.5～50份；将胶囊型纳米灭火剂与成膜剂、无机填料混合，涂敷到成型载体表面，可以制成胶带状、条状或薄膜状或贴剂，进而制成不同的灭火产品，应用于不同的灭火场合。

进一步说明，上述的破壁剂为偶氮化合物或者是偶氮化合物与碳酸盐化合物的组合物，其中，偶氮化合物为偶氮二异丁腈或偶氮二甲酰胺；碳酸盐化合物为碳酸氢钠或碳酸氢钾或碳酸铵。

进一步说明，上述灭火组分为二氟二溴甲烷、二氟一氯一溴甲烷、三氟一溴甲烷、四氟二溴乙烷、三氟丙烷、六氟丙烷、七氟丙烷、全氟丙酮，全氟丁酮，全氟戊酮，全氟己酮，全氟丙烷、全氟丁烷、全氟戊烷、全氟己烷、全氟庚烷、全氟辛烷中的任意一种或多种。

进一步说明，上述成膜剂为丙烯酸酯、环氧树脂、苯丙树脂中的一种或任意组合。

进一步说明，上述无机填料为经纳米破碎的二氧化硅、滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、氧化铝以及氢氧化铝中的一种或者任意组合。

为了使产品美观，本发明的控温型胶囊型纳米灭火片中还可以添加少量的颜料，调节灭火剂的颜色，颜料可采用普通的染色颜料即可，可选择为胶囊型纳米灭火剂质量的0～2％，根据所需颜色深浅选择用量。

实施例1

本实施例的控温型胶囊型纳米灭火片是将胶囊型纳米灭火剂的各组分搅拌混匀，涂敷在成型载体表面，而该成型载体为无纺布和粘结胶层叠设置形成贴剂，可粘贴在密闭的电器柜体内顶部。

本实施例的胶囊型纳米灭火剂是由被胶囊包裹的灭火组分150g、成膜剂80g、无机填料35g、破壁剂1.5g、颜料1.5g组成。

本实施例的灭火组分是由二氟二溴甲烷与全氟丙酮、全氟丙烷按照1：1：1比例混合组成；

被胶囊包裹的灭火组分是按照常规的胶囊成型处理方法或者下述步骤胶囊化处理：

将混合好的灭火组分，添加破壁剂，使其充分混匀，然后将上述混合物，加入850g去离子水中，进行高速搅拌使其分散为纳米悬浮颗粒，然后加入丙烯酸酯单体进行聚合包覆，固化6h之后，将制成的纳米颗粒，离心分离，真空冷冻干燥，得到20～200nm的固体粉末微胶囊。

本实施例的成膜剂是由丙烯酸酯和环氧树脂按照1：2的比例混合组成；无机填料选择纳米破碎的二氧化硅和滑石粉、氢氧化铝按照1：2：0.5的比例混合而成的组合填料。

本实施例的破壁剂为偶氮二异丁腈。

本实施例的控温型胶囊型纳米灭火片能够实现全淹没式灭火，当火势扩展也能保证灭火组分受控释放，实现自适应调节灭火，具体为：

在早期火偶氮二异丁腈受热分解，温度达150℃时，释放出气体激发胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂，使灭火组分释放，实现控温型灭火。

实施例2

本实施例的控温型胶囊型纳米灭火片是将胶囊型纳米灭火剂的各组分搅拌混匀，涂敷在阻燃薄膜上，制成灭火薄膜。

本实施例的胶囊型纳米灭火剂是由被胶囊包裹的灭火组分200g、成膜剂100g、无机填料50g、破壁剂0.2g组成。

本实施例的灭火组分采用七氟丙烷单一组分。

被胶囊包裹的灭火组分是按照常规的胶囊成型处理方法或者下述步骤进行胶囊化处理：

将混合好的灭火组分，添加破壁剂，使其充分混匀，然后将上述混合物，加入500g去离子水中，进行高速搅拌使其分散为纳米悬浮颗粒，然后加入聚氨酯单体进行化学包覆，固化10h之后，将制成的纳米颗粒，离心分离，真空冷冻干燥，得到20～200nm的固体粉末微胶囊

本实施例的成膜剂选用苯丙树脂和环氧树脂组合；无机填料选择滑石粉和氧化铝按照5：1的比例混合而成的组合填料。

本实施例的破壁剂为偶氮二异丁腈。

本实施例的控温型胶囊型纳米灭火片能够对早期火启动全淹没式灭火，当火势扩展也能保证灭火组分受控释放，实现自适应调节灭火，具体为：

在早期火温度达110℃，偶氮二异丁腈受热分解，释放出气体激发胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂，使灭火组分释放，实现控温型灭火。

实施例3

本实施例的控温型胶囊型纳米灭火片是将胶囊型纳米灭火剂的各组分搅拌混匀，涂敷在阻燃薄膜上，制成灭火薄膜。

本实施例的胶囊型纳米灭火剂是由被胶囊包裹的灭火组分50g、成膜剂10g、无机填料0.5g、破壁剂1g组成。

本实施例的灭火组分采用全氟己酮和全氟丙烷按照1：1的比例混合制成。

被胶囊包裹的灭火组分是按照常规的胶囊成型处理方法或者下述步骤进行胶囊化处理：

将混合好的灭火组分，添加破壁剂，使其充分混匀，然后将上述混合物，加入100g去离子水中，进行高速搅拌使其分散为纳米悬浮颗粒，然后加入聚氨酯单体进行化学包覆，固化8h之后，将制成的纳米颗粒，离心分离，真空冷冻干燥，得到20～200nm的固体粉末微胶囊

本实施例的成膜剂选用苯丙树脂和环氧树脂组合；无机填料选择滑石粉和氧化铝按照2.5：1的比例混合而成的组合填料。

本实施例的破壁剂为偶氮二异丁腈。

本实施例的控温型胶囊型纳米灭火片能够对早期火启动全淹没式灭火，当火势扩展也能保证灭火组分受控释放，实现自适应调节灭火，具体为：

在早期火温度达180℃，偶氮二异丁腈受热分解，释放出气体激发胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂，使灭火组分释放，实现控温型灭火。

实施例4

本实施例的控温型胶囊型纳米灭火片是将胶囊型纳米灭火剂的各组分搅拌混匀，涂敷在成型载体表面，而该成型载体为玻璃纤维防火布和粘结胶以及保护膜层叠设置形成条带状。

本实施例的胶囊型纳米灭火剂是由被胶囊包裹的灭火组分50g、成膜剂10g、无机填料0.5g、破壁剂1g组成。

本实施例的灭火组分是由二氟一氯一溴甲烷与三氟丙烷、七氟丙烷、全氟丁酮、全氟庚烷这五种组分按照10：1：1：1：1的比例配制而成。

被胶囊包裹的灭火组分是按照常规的胶囊成型处理方法或者下述步骤进行胶囊化处理：

将混合好的灭火组分，添加破壁剂，使其充分混匀，然后将上述混合物，加入500g去离子水中，进行高速搅拌使其分散为纳米悬浮颗粒，然后加入聚氨酯单体进行化学包覆，固化10h之后，将制成的纳米颗粒，离心分离，真空冷冻干燥，得到20～200nm的固体粉末微胶囊

本实施例的成膜剂选用环氧树脂；无机填料选择碳酸钙和二氧化硅按照2：1的比例混合而成的组合填料。

本实施例的破壁剂为偶氮二甲酰胺与碳酸钠按照1：1的比例组合而成。

本实施例的控温型胶囊型纳米灭火片能够对实现全淹没式灭火，当火势扩展也能保证灭火组分受控释放，实现自适应调节灭火，具体为：

当温度达280℃左右，偶氮二甲酰胺和碳酸钠受热分解，释放出气体激发胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂，使灭火组分释放，实现控温型灭火。

实施例5

本实施例的控温型胶囊型纳米灭火片是将胶囊型纳米灭火剂的各组分搅拌混匀，涂敷在阻燃薄膜上，制成灭火薄膜。

本实施例的胶囊型纳米灭火剂是由被胶囊包裹的灭火组分200g、成膜剂100g、无机填料50g、破壁剂0.2g组成。

本实施例的灭火组分采用七氟丙烷单一组分。

被胶囊包裹的灭火组分是按照常规的胶囊成型处理方法或者下述步骤进行胶囊化处理：

将混合好的灭火组分，添加破壁剂，使其充分混匀，然后将上述混合物，加入500g去离子水中，进行高速搅拌使其分散为纳米悬浮颗粒，然后加入聚氨酯单体进行化学包覆，固化10h之后，将制成的纳米颗粒，离心分离，真空冷冻干燥，得到20～200nm的固体粉末微胶囊

本实施例的成膜剂选用苯丙树脂和环氧树脂组合；无机填料选择滑石粉和氧化铝按照5：1的比例混合而成的组合填料。

本实施例的破壁剂为偶氮二异丁腈。

本实施例的控温型胶囊型纳米灭火片能够对早期火启动全淹没式灭火，当火势扩展也能保证灭火组分受控释放，实现自适应调节灭火，具体为：

在温度达180℃左右，偶氮二甲酰胺和碳酸钠受热分解，释放出气体激发胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂，使灭火组分释放，实现控温型灭火。

实施例6

本实施例的控温型胶囊型纳米灭火片是将胶囊型纳米灭火剂的各组分搅拌混匀，涂敷在阻燃薄膜上，制成灭火薄膜。

本实施例的胶囊型纳米灭火剂是由被胶囊包裹的灭火组分100g、成膜剂25g、无机填料30g、破壁剂1g组成。

本实施例的灭火组分采用全氟己酮、全氟丙烷、全氟丁烷、全氟戊烷、全氟己烷、全氟庚烷、全氟辛烷按照等比例混合制成。

被胶囊包裹的灭火组分是按照常规的胶囊成型处理方法或者下述步骤进行胶囊化处理：

将混合好的灭火组分，添加破壁剂，使其充分混匀，然后将上述混合物，加入500g去离子水中，进行高速搅拌使其分散为纳米悬浮颗粒，然后加入聚氨酯单体进行化学包覆，固化8h之后，将制成的纳米颗粒，离心分离，真空冷冻干燥，得到20～200nm的固体粉末微胶囊

本实施例的成膜剂选用苯丙树脂和环氧树脂组合；无机填料选择滑石粉和氧化铝按照5：1的比例混合而成的组合填料。

本实施例的破壁剂为偶氮二异丁腈和碳酸钾按照1：2的比例混合制成。

本实施例的控温型胶囊型纳米灭火片能够对早期火启动全淹没式灭火，当火势扩展也能保证灭火组分受控释放，实现自适应调节灭火，具体为：

在温度达250℃左右，偶氮二甲酰胺和碳酸钠受热分解，释放出气体激发胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂，使灭火组分释放，实现控温型灭火。

本发明的优势在于实现早期火启动灭火，随着破壁剂的添加量增加，在110～280℃的范围内胶囊型纳米灭火剂的胶囊破裂温度逐渐降低，进而实现控温灭火。

经测试，本实施例1的控温型胶囊型纳米灭火片的检测结果如下表所示。

由上表的检测结果可以看出，本发明的控温型胶囊型纳米灭火片的稳定性好，在极限存储环境下能够保持正常的使用，且存储寿命可达10年，无需保养或检修，且灭火效率高，反应迅速，在较短的时间内感应到火情，并激发灭火组分受控释放，并保持灭火组分释放速度和灭火强度，实现自适应调节灭火，进而减小火灾损害。

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