气凝胶灭火剂及其制备方法与流程

本发明属于表面功能材料和消防
技术领域：
，具体而言，涉及一种气凝胶灭火剂及其制备方法。
背景技术：
：水作为天然灭火药剂，广泛应用于各种火灾现场的火灾扑救，但由于水的流动性太强等原因，通常情况下，灭火使用的大部分水在与火接触的瞬时，迅速流失，无法真正发挥灭火作用。研究表明，此类灭火剂的灭火效率一般不超过30％。为此，国内外研究者一直致力于改进水的射流形态，如开花水、喷雾水、水蒸汽等，以提升水的灭火效率；同时，也通过在水中添加防冻剂、润湿剂、增效剂、增粘剂等，提升水的灭火效率。席雨沁在“纳米sio2增粘改性后水雾灭火剂的流动特征及效应”(化工进展，2009，28，p199)一文中添加由60－70％的纳米sio2和25％的聚乙烯醇及5％的硅油所组成的增稠剂制备成粘附灭火剂，在相近的流量下，黏附性灭火剂的灭火时间仪是水灭火时的四分之一左右。苏州同玄新材料有限公司在中国专利申请cn106310577a中公开了一种含气凝胶材料的高效液态组合物灭火剂、其制法及应用。该高效液态组合物灭火剂包含气凝胶粉末，水，表面活性剂，灭火增强剂，稳定剂等组分。该发明通过将气凝胶粉应用到灭火剂中，在灭火时气凝胶粉末和灭火增强剂相互作用，覆盖在基底表面，有效的阻隔热量传递，防止火焰的蔓延和热量的传播。然而，该灭火剂所使用的气凝胶剂粉末为疏水性粉末，在灭火剂中难以均匀分散，导致其与灭火增强剂的协同效应不佳。因而，针对现有技术的上述缺陷，需要寻找一种灭火效率更高且防止引燃效果的气凝胶灭火剂及其制备方法。技术实现要素：针对上述问题，本发明目的在于提供一种气凝胶灭火剂及其制备方法。相对于现有技术，所述气凝胶灭火剂的灭火效率更高，防止引燃效果更好。为实现上述目的，一方面，本发明采取以下技术方案：一种气凝胶灭火剂，其特征在于，包括改性二氧化硅气凝胶和二氧化硅溶胶。根据本发明所述的灭火剂，其中，所述二氧化硅气凝胶的平均孔径为28nm；密度为0.043g/cm3；导热系数为0.018w/(mk)。根据本发明所述的灭火剂，其中，所述改性二氧化硅气凝胶由二氧化硅气凝胶加入ph＝5的聚乙烯亚胺水溶液中分散均匀得到。根据本发明所述的灭火剂，其中，所述改性二氧化硅气凝胶的含量为4－8wt％，基于二氧化硅气凝胶和聚乙烯亚胺干物质质量之和与所述灭火剂质量的比值计算。根据本发明所述的灭火剂，其中，所述二氧化硅气凝胶的制备方法如下：将硅酸钠溶液通过滴加2m硫酸溶液调节ph≥9，直至凝胶现象产生，55℃下老化24h；水洗3遍，再置于无水乙醇中进行溶剂置换，无水乙醇与硅酸钠质量比为5：1；抽滤后常压干燥，程序升温干燥，最后自然冷却得到。根据本发明所述的灭火剂，其中，所述程序升温机制为80℃/2h+100℃/2h+120℃/2h；升温速率为2℃/min。根据本发明所述的灭火剂，其中，所述聚乙烯亚胺的数均分子量mn＝1800；胺值为19mmol/g；伯胺含量＝35mol％；仲胺含量＝35mol％；叔胺含量＝30mol％；和/或，所述聚乙烯亚胺与二氧化硅气凝胶的重量比为1：(8－12)。根据本发明所述的灭火剂，其中，所述二氧化硅溶胶中sio2含量为10－30wt％；和/或，所述二氧化硅溶胶的含量为10－20wt％。根据本发明所述的灭火剂，其中，所述灭火剂进一步包括纤维素羟乙基醚。根据本发明所述的灭火剂，其中，所述纤维素羟乙基醚的含量为1－3wt％；和/或，所述纤维素羟乙基醚在20℃时2％水溶液的粘度为2600－3300mpa.s。另一方面，本发明还提供了一种制备上述灭火剂的方法，包括：二氧化硅气凝胶加入ph＝5的聚乙烯亚胺水溶液中分散均匀，得到改性二氧化硅气凝胶溶液；向其中先后加入二氧化硅溶胶和纤维素羟乙基醚，分散均匀后得到所述灭火剂。本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的灭火剂不仅灭火效率更高，而且防止引燃效果更好。不希望局限于任何理论，本发明通过使用特定的改性二氧化硅气凝胶和纤维素羟乙基醚增加了二氧化硅溶胶的上述有益效果。具体实施方式下列实施例仅仅是为了向本领域的普通技术人员提供如何制得和评价本发明所述并受权利要求书保护的化合物、组合物、制品、装置和/或方法的完整公开内容和描述，并且旨在仅仅为示例性的，而非旨在限制发明人视为其发明的范围。已做出了努力以确保关于数字(例如数量、温度等)的准确性，但是应当考虑到一些误差和偏差。除非另外指明，否则份数均为重量份，并且，该重量份是基于灭火剂的总重量计算。温度均以℃表示或处于环境温度下，并且压力为大气压或接近大气压。存在反应条件(例如组分浓度、所需的溶剂、溶剂混合物、温度、压力和其它反应范围)以及可用于优化通过所述方法得到的产物纯度和收率的条件的多种变型形式和组合。将只需要合理的常规实验来优化此类方法条件。实施例1按照如下方法制备二氧化硅气凝胶：将硅酸钠溶液通过滴加2m硫酸溶液调节ph≥9，直至凝胶现象产生，55℃下老化24h；水洗3遍，再置于无水乙醇中进行溶剂置换，无水乙醇与硅酸钠质量比为5：1；抽滤后常压干燥，程序升温干燥，最后自然冷却。所述程序升温机制为80℃/2h+100℃/2h+120℃/2h；升温速率为2℃/min。所述二氧化硅气凝胶的平均孔径为28nm；密度为0.043g/cm3；导热系数为0.018w/(mk)。二氧化硅气凝胶加入ph＝5的聚乙烯亚胺水溶液中分散均匀，得到改性二氧化硅气凝胶溶液；所述聚乙烯亚胺的数均分子量mn＝1800；胺值为19mmol/g；伯胺含量＝35mol％；仲胺含量＝35mol％；叔胺含量＝30mol％。所述聚乙烯亚胺与二氧化硅气凝胶的重量比为1：10；所述改性二氧化硅气凝胶的含量为6wt％；基于灭火剂的总重量计算。向改性二氧化硅气凝胶溶液中先后加入二氧化硅溶胶和纤维素羟乙基醚，分散均匀后得到所述灭火剂。在所述灭火剂中，所述二氧化硅溶胶的含量为15wt％；所述二氧化硅溶胶中sio2含量为20wt％；所述纤维素羟乙基醚的含量为2wt％；所述纤维素羟乙基醚在20℃时2％水溶液的粘度为2600－3300mpa.s。比较例1直接使用二氧化硅气凝胶，但不进行改性，其余条件同实施例1。比较例2不加入述纤维素羟乙基醚，其余条件同实施例1。灭火性能测试按照席雨沁一文的测试条件，使用实施例1和比较例1－2的灭火剂进行测试。分别测定浸渍实施例1和比较例1－2所述灭火剂的木条在与火焰直接接触时的引燃时间(取平均值)和在灭火剂流量0.027kg/s和木材引燃时间60s时的灭火时间。结果参见表1。表1试验引燃时间(s)灭火时间(s)实施例137219比较例129628比较例232526从表1可以看出，与比较例1－2相比，本发明实施例1的灭火剂不仅灭火效率更高，而且防止引燃效果更好。应理解，本发明的具体实施方式仅用于阐释本发明的精神和原则，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明的技术方案作出各种改动、替换、删减、修正或调整，这些等价技术方案同样落于本发明权利要求书所限定的范围。当前第1页1 2 3 

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