[发明专利]新型复合粉体灭火介质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于安全防护技术领域，具体涉及一种新型复合粉体灭火介质及其制备方法。

背景技术

干粉灭火剂作为传统灭火剂，由于具有灭火速度快、干粉基料来源广泛、价格低廉、对人畜无毒或低毒、电绝缘性好、对环境影响小、适应范围广等特点在当今灭火剂领域占有相当重要的地位。目前使用的常规干粉灭火剂粉末颗粒通常在10～75μm之间，这种粒子弥散性相对较差、比表面积也相对较低，因而定量的粉体所具有的总比表面积较小，单个粒子的质量较大，沉淀速度较快，且粒子受热分解的速率较慢，导致其捕获自由基或活性基团的能力有限，其灭火能力也就十分有限，进而限制了干粉灭火剂的使用范围，尤其是用于全淹没灭火时效果不理想。

我国从上世纪90年代开始正式研制超细干粉灭火剂，并于2000年投入使用，2006年我国颁布实施了GA578-2005《超细干粉灭火剂》行业标准。超细干粉灭火剂粒径小，粒子比表面积大，活性高，喷射后粒子在空气中有较长的悬浮时间，并且能绕过障碍物进入细小的空隙，因此超细干粉和常规干粉相比，灭火能力大为提高，并可在部分场所实现全淹没灭火。

而将超细粉体加工到纳米级粒径范围内，微粒将表现出一些特殊性：如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、久保理论，使得纳米粉体比超细粉体具有更大的优越性，表现在：（1）纳米粉体灭火过程中，和空气混合形成的气溶胶稳定性更好，气溶胶稳定性与胶体粒子的粒径有关。纳米颗粒粒径小沉降速度慢，故纳米气溶胶稳定性好，作为灭火剂在火灾现场悬浮时间更长，性能比超细粉体颗粒更为优越。（2）纳米颗粒吸附作用强。颗粒的吸附能力与比表面积有关，比表面积越大颗粒吸附能力越强。纳米粒径比微米粒径小1000倍，吸附能力必然强。（3）纳米颗粒化学反应能力强。当粒子尺寸下降到纳米数量级时，一个粒子包含十几个或几十个分子，破损键骤然增多，化学活性增强，这是小尺寸效应的表现之一。（4）纳米颗粒灭火效能高。干粉颗粒与活性传递物碰撞，吸收其能量，使其失活，达到灭火的作用。研制成功的冷气溶胶平均粒径为3μm，其灭火效能已是哈龙灭火剂的4～6倍。若采用平均粒径为100nm的纳米级冷气溶胶，由理论计算可知其灭火效能是微米冷气溶胶的30倍。由于纳米粉体的优越性，制备出粒径达到纳米量级的灭火粉体成为了提高干粉灭火剂效果的一种有效途径，也是干粉灭火剂的一个发展方向。

虽然在理论上纳米粉体灭火剂性能优异，具有极好的应用前景，但在大规模生产与实际应用中还存在一些问题，限制了纳米粉体灭火剂的推广与应用。这些问题主要有：（1）制备工艺复杂：传统物理粉碎技术制得的粉末粒径尺寸最小可达微米级，但对于纳米颗粒，它就无能为力了。而其它一些纳米材料制备方法，普遍存在制备工艺过程过于复杂，难以实现大规模生产的缺陷。（2）纳米粒子的不稳定性：当固体颗粒变小，尤其是达到纳米量级时，颗粒已不再是一个惰性体，而是一个能供给电子和捕获电子的物体，是一个化学活性物质。由于纳米微粒结构上的特点，其化学活性很高；又由于纳米微粒巨大的表面能，使纳米微粒极易聚合，形成软团聚或硬团聚。纳米粉体高的化学活性和表面能严重地影响了纳米粉末灭火剂在贮存、使用过程中的稳定性、分散性和流动性，因而也限制了纳米粉体灭火剂的发展。（3）生成成本高：目前，由于纳米粉体制备工艺较为特殊、复杂，制得的纳米颗粒还需进行表面改性处理。因此纳米粉末灭火剂的生产成本大大高于普通干粉灭火剂，这也是限制纳米粉末灭火剂发展的一个原因。本发明因此而来。

发明内容

本发明的目的是提出一种新型复合粉体灭火介质，解决了现有技术中常规干粉灭火器灭火效率低，纳米粉体成本高等问题。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种新型复合粉体灭火介质，其特征在于所述介质包括以下组分：

粒径范围在1～20μm的超细粉体，占灭火介质质量分数的60～70%；

粒径范围在200～500nm的纳米粉体，占灭火介质质量分数的25～35%；

表面改性剂，占灭火介质质量分数的2～3%；

热敏性物质，占灭火介质质量分数的3～5%。

优选的技术方案中：所述超细粉体为磷酸铵盐或者碳酸盐的一种或两种以上的任意组合；所述纳米粉体为磷酸铵盐或者碳酸盐的一种或两种以上的任意组合。

优选的技术方案中：所述磷酸铵盐选自磷酸二氢胺、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸胺、磷酸钠、磷酸钾；所述碳酸盐选自碳酸氢铵、碳酸氢钾、碳酸铵、碳酸钾。

优选的技术方案中：所述热敏性物质为尿素；所述表面改性剂为有机硅烷。