用于熄灭液体燃料火灾的亚毫米级液芯微胶囊灭火介质的制作方法

本发明属于灭火介质研发技术领域，具体涉及用于熄灭液体燃料火灾的亚毫米级液芯微胶囊灭火介质。

背景技术：

目前扑灭液体燃料火灾常规的方法是泡沫灭火剂，原因是泡沫灭火剂能够在液体燃料表面快速的铺展并发挥隔绝作用。但是，泡沫灭火剂面临着几个问题：第一，环保问题，作为泡沫液核心配方的氟碳表面活性剂由于在大气中难以降解而造成的环境问题，使得活性剂的生产和应用受到了严重的限制，而以无氟表面活性剂作为替代配方的泡沫灭火剂远达不到使用要求，也没有相关的商用产品；第二，抗烧性问题，泡沫灭火剂正常发挥隔绝作用需要将液体燃料表面温度降低至一定的数值以下，而实现这一目的需要浪费大量的水资源或是泡沫液；第三，协同作用问题，我国并未统一泡沫原液类型和配方，对于大型的石油化工火灾，从全国各地所调集大量不同类型的泡沫灭火剂同时使用不会起到协同作用，甚至是反作用。

液芯微胶囊仅需要较小的力就可以实现在液体介质上的快速移动，并且芯材不接触液体表面；液芯微胶囊在液体燃料表面运动时，壁材的层数减小，且在液体燃料表面留下壁材痕迹，形成覆盖层。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于熄灭液体燃料火灾的亚毫米级液芯微胶囊灭火介质。

一种亚毫米级液芯微胶囊灭火介质，所述灭火介质颗粒粒径范围为0.1～1mm，由包括以下重量份的组分制备得到：壁材料5～15份，芯材料85～95份；所述芯材料为纯水或钠盐水溶液。

所述壁材料为疏水二氧化硅、石松粉、二氧化钛、铜粉、四氧化三铁和膨润土中的一种或几种。

优选的，所述钠盐为氯化钠。

优选的，按照重量份数计，还包括添加剂0.1～2份。

更优选的，所述添加剂为甲基含氢硅油、海藻酸钠、碳酸钙、环氧树脂、丙烯酰胺、n,n'－亚甲基双丙烯酰胺、丙三醇、聚乙二醇200，聚乙二醇300、聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙烯醇、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、壳聚糖、烷基苯磺酸钠、丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵和葡萄糖酸内酯中的一种或几种的混合物。

上述亚毫米级液芯微胶囊灭火介质的制备方法，将壁材料和芯材料混合后，壁材料包覆在芯材料表面，得到所述亚毫米级液芯微胶囊灭火介质。

优选的，将壁材料和芯材料混合后，还包括向所得体系中加入添加剂。

所述混合在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度为3000～8000r/min，时间为10～60s。

上述亚毫米级液芯微胶囊灭火介质或制备得到的亚毫米级液芯微胶囊灭火介质在扑灭液体燃料火灾中的应用。

本发明的有益效果：本发明提供的亚毫米级液芯微胶囊灭火介质能够实现在液体燃料表面的铺展和隔绝作用，不需要氟碳表面活性剂和额外的冷却水；芯材液相的吸热降温作用明显，并且，由于具有壁材的保护，可以减少液体在热辐射区域的蒸发损失，解决常规扑救手段中液体的相变和体积膨胀大部分在火焰区域之外发生而不得不浪费大量水资源的痛点，使灭火过程中液体的相变吸热和体积膨胀后的稀释作用全部发挥在火焰核心反应区，节约了水资源；微胶囊灭火介质在施加过程中，液滴由于被包覆，和油品表面没有接触，破裂后芯材以蒸发的形式离开，壁材漂浮于液体燃料表面，避免了下层未燃燃料的污染问题；微胶囊灭火介质在壁材的保护下，可以有效提升液滴吸收热辐射的效能，提高了灭火效率；微胶囊灭火介质以“成膜”的方式施加在液体燃料表面，不需要喷嘴，直接从管路进行施加，降低了微胶囊在施加过程中的破损率；微胶囊灭火介质通过调控颗粒粒径，可快速扑灭各类液体燃料火灾，应用范围广，通用性好；微胶囊灭火介质清洁、环保、安全、无毒。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

实施例1

一种亚毫米级液芯微胶囊灭火介质，由如下重量份数的组分制成：氯化钠2.3份、疏水二氧化硅10.9份、海藻酸钠0.5份、甲基含氢硅油0.5份、水85.8份。

上述亚毫米级液芯微胶囊灭火介质的制备方法：

(1)室温下，将氯化钠倒入水中进行搅拌，直至完全溶解后，加入海藻酸钠并搅拌均匀；

(2)将上述液体倒入高速搅拌机的搅拌容器中，依次加入疏水二氧化硅和甲基含氢硅油，在4000r/min转速条件下连续搅拌120s，即制得粒径范围为0.5～0.8mm的亚毫米级液芯微胶囊灭火介质。

实施例2

一种亚毫米级液芯微胶囊灭火介质，由如下重量份数的组分制成：氯化钠2.3份、疏水二氧化硅10.9份、海藻酸钠1.5份、碳酸钙0.5份、葡萄糖酸内酯0.5份、水84.3份。

上述亚毫米级液芯微胶囊灭火介质的制备方法：

(1)室温下，将氯化钠倒入水中进行搅拌，直至完全溶解后，加入海藻酸钠和碳酸钙，并用高速搅拌器混合1800s制备悬浮液，然后加入葡萄糖酸内酯搅拌溶解；

(2)将上述液体倒入高速搅拌机的搅拌容器中，立即加入疏水二氧化硅，在3000r/min转速条件下连续搅拌300s，即制得粒径范围为0.8～1.0mm的亚毫米级液芯微胶囊灭火介质。

实施例3

一种亚毫米级液芯微胶囊灭火介质，由如下重量份数的组分制成：氯化钠2.5份、石松粉10份、膨润土1.5份、海藻酸钠0.5份、葡萄糖酸内酯0.5份、水85份。

上述亚毫米级液芯微胶囊灭火介质的制备方法：

(1)室温下，将氯化钠倒入水中进行搅拌，直至完全溶解后，加入海藻酸钠，并用高速搅拌器混合2000s制备悬浮液，然后加入葡萄糖酸内酯搅拌溶解；

(2)将上述液体倒入高速搅拌机的搅拌容器中，立即加入石松粉和膨润土，在3000r/min转速条件下连续搅拌300s，即制得粒径范围为0.8～1.0mm的亚毫米级液芯微胶囊灭火介质。

实施例4

一种亚毫米级液芯微胶囊灭火介质，由如下重量份数的组分制成：氯化钠2.5份、二氧化钛10份、四氧化三铁1.5份、海藻酸钠0.5份、葡萄糖酸内酯0.5份、水85份。

上述亚毫米级液芯微胶囊灭火介质的制备方法：

(1)室温下，将氯化钠倒入水中进行搅拌，直至完全溶解后，加入海藻酸钠，并用高速搅拌器混合2000s制备悬浮液，然后加入葡萄糖酸内酯搅拌溶解；

(2)将上述液体倒入高速搅拌机的搅拌容器中，立即加入二氧化钛和四氧化三铁，在3000r/min转速条件下连续搅拌300s，即制得粒径范围为0.8～1.0mm的亚毫米级液芯微胶囊灭火介质。

实施例5

一种亚毫米级液芯微胶囊灭火介质，由如下重量份数的组分制成：氯化钠2.3份、疏水二氧化硅10.9份、n,n'－亚甲基双丙烯酰胺0.5份、聚乙二醇4000.5份、水85.8份。

上述亚毫米级液芯微胶囊灭火介质的制备方法：

(1)室温下，将氯化钠倒入水中进行搅拌，直至完全溶解后，加入n,n'－亚甲基双丙烯酰胺并搅拌均匀；

(2)将上述液体倒入高速搅拌机的搅拌容器中，依次加入疏水二氧化硅和聚乙二醇400，在4000r/min转速条件下连续搅拌120s，即制得粒径范围为0.5～0.8mm的亚毫米级液芯微胶囊灭火介质。

实施例6

一种亚毫米级液芯微胶囊灭火介质，由如下重量份数的组分制成：氯化钠2.3份、疏水二氧化硅10.9份、壳聚糖0.5份、聚乙烯吡咯烷酮0.5份、水85.8份。

上述亚毫米级液芯微胶囊灭火介质的制备方法：

(1)室温下，将氯化钠倒入水中进行搅拌，直至完全溶解后，加入壳聚糖并搅拌均匀；

(2)将上述液体倒入高速搅拌机的搅拌容器中，依次加入疏水二氧化硅和聚乙烯吡咯烷酮，在4000r/min转速条件下连续搅拌120s，即制得粒径范围为0.5～0.8mm的亚毫米级液芯微胶囊灭火介质。

对比例1

一种亚毫米级液芯微胶囊灭火介质，由如下重量份数的组分制成：氯化钠2.5份、膨润土11.5份、海藻酸钠0.5份、葡萄糖酸内酯0.5份、水85份。

上述亚毫米级液芯微胶囊灭火介质的制备方法：

(1)室温下，将氯化钠倒入水中进行搅拌，直至完全溶解后，加入海藻酸钠，并用高速搅拌器混合2000s制备悬浮液，然后加入葡萄糖酸内酯搅拌溶解；

(2)将上述液体倒入高速搅拌机的搅拌容器中，立即加入膨润土，在3000r/min转速条件下连续搅拌300s，即制得粒径范围为0.8～1.0mm的亚毫米级液芯微胶囊灭火介质。

对比例2

一种亚毫米级液芯微胶囊灭火介质，由如下重量份数的组分制成：氯化钠2.5份、石松粉11.5份、海藻酸钠0.5份、葡萄糖酸内酯0.5份、水85份。

上述亚毫米级液芯微胶囊灭火介质的制备方法：

(1)室温下，将氯化钠倒入水中进行搅拌，直至完全溶解后，加入海藻酸钠，并用高速搅拌器混合2000s制备悬浮液，然后加入葡萄糖酸内酯搅拌溶解；

(2)将上述液体倒入高速搅拌机的搅拌容器中，立即加入石松粉，在3000r/min转速条件下连续搅拌300s，即制得粒径范围为0.8～1.0mm的亚毫米级液芯微胶囊灭火介质。

实验例：

以92#车用乙醇汽油火焰为火源。圆形钢制油盘内径分别为0.56m，壁厚为2.5×10-3m，深度为0.15m。用于抗烧试验的燃烧罐底面直径为0.11m²，高度为0.1m。试验在无风条件下进行，灭火人员在点火前穿戴好全套避火服。点燃10l乙醇汽油，点燃的时间记为0s，预燃60s后，以700g/min的流量通过施加管向油盘上施加灭火剂。灭火成功则施加时间为180s，且从点火到火焰熄灭的时间为灭火时间；灭火失败则持续施加直至火焰熄灭时停止。当灭火剂停止施加后，将装有1l正庚烷的燃烧罐放置在油盘的正中心，灭火剂停止施加60s后点燃正庚烷，从点燃燃烧罐到火焰再次覆盖整个油盘的时间记为抗烧时间。各灭火剂的灭火时间和抗烧时间如下表1所示：

表1

注：*代表与实施例1组相比p<0.05；#代表与实施例3组相比p<0.05。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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