[发明专利]一种聚氨酯/聚脲复合微胶囊灭火剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚氨酯/聚脲复合微胶囊灭火剂及其制备方法，所述微胶囊灭火剂包括囊壁及囊芯，所述囊壁为聚氨酯/聚脲复合材料，所述囊芯为液体灭火剂，所述聚氨酯/聚脲复合材料为多异氰酸酯与多元醇及多元胺在低于40℃温度下界面聚合而成，聚合温度低于囊芯液体灭火剂的沸点，保证囊芯以液态形式包覆在微胶囊囊壁中，提高包覆率。当微胶囊遇火焰发生破裂时，灭火剂释放出来并快速气化，起到火灾初期主动灭火的作用。本发明提供的微胶囊灭火剂可以单独使用，也可添加到环氧涂料、聚氨酯涂料或丙烯酸树脂涂料等其他涂料中。

技术领域

本发明涉及灭火剂技术领域，具体涉及一种聚氨酯/聚脲复合微胶囊灭火剂及其制备方法。

背景技术

火灾是现代社会重大灾害之一，严重威胁着人们的生命财产安全。对于绝大多数火灾来说，着火初期未能被发现并扑灭，是造成重大损失的主要原因。为此，开发主动灭火材料刻不容缓。

微胶囊技术是采用成膜材料将一些易挥发、具有一定活性的液体或固体包覆起来并在适当的刺激下释放出来的技术，目前已经应用在食品、生物医药、涂料等领域。近年来，在消防安全和灭火领域对微胶囊技术也进行了研究。其中，专利CN110025916A公开了一种微胶囊灭火材料及其制备方法，该微胶囊由多元酰氯与多元醇或多元胺合成，包覆的灭火剂为十二氟-2-甲基-3-戊酮，但未公开具体灭火效果，且酰氯作为原料容易吸水变成相应的羧酸，从而失去反应活性，不适合大规模工业生产；专利CN109420281A公开了一种微胶囊自动灭火剂，以三聚氰胺和/或脲醛与甲醛进行反应制备微胶囊包覆灭火剂，其反应温度为70℃，高于常见灭火剂的沸点，反应时灭火剂处于气态，灭火剂包覆量很有限。通过上述方法所制备的微胶囊灭火材料还存在不足，需要进一步改进，以提高微胶囊灭火剂的包覆率，并研究适用于大规模生产的微胶囊灭火剂制备方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明了提供了一种聚氨酯/聚脲复合微胶囊灭火剂及其制备方法，制备的微胶囊具有扑灭初期火灾的优异性能。

本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

一种聚氨酯/聚脲复合微胶囊灭火剂，所述微胶囊灭火剂包括囊壁及囊芯，所述囊壁为聚氨酯/聚脲复合材料，所述囊芯为液体灭火剂，所述囊壁与囊芯的质量比为1:0.8-1.2，所述聚氨酯/聚脲复合材料为多异氰酸酯与多元醇及多元胺在低于40℃温度下界面聚合而成。

通过上述技术方案，本发明采用多异氰酸酯与多元醇反应形成聚氨酯材料，多异氰酸酯与多元胺反应形成聚脲材料，微胶囊囊壁采用聚氨酯与聚脲复合材料，可以通过选用不同的多异氰酸酯、多元醇和多元胺及其配比，调节囊壁的热转变温度，实现不同温度下囊芯灭火剂的有效释放，且在低温下就可以发生聚合，确保对囊芯材料液体灭火剂的有效包覆，保证了微胶囊的灭火效果。

进一步地，所述液体灭火剂采用氟溴烃、氟代烃、全氟己酮或四氟二溴乙烷中的至少一种。

进一步地，所述多异氰酸酯为TDI、MDI、IPDI中的至少一种。

进一步地，所述多元醇为PEG400、PEG800、PPG400、PPG2000、丙三醇、乙二醇中的至少一种。

进一步地，所述多元胺为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的至少一种。

本发明的另一目的是提供一种聚氨酯/聚脲复合微胶囊灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将液体灭火剂与多异氰酸酯溶于有机溶剂中制成油相，将乳化剂溶于水中制成水相，并分别将多元醇及多元胺溶于水中备用；

(2)将水相高速剪切乳化，并缓慢加入油相，继续高速剪切乳化3～25min，然后转入烧瓶中；

(3)在低于40℃温度及机械搅拌条件下，向步骤(2)烧瓶中缓慢滴加多元醇或多元胺的水溶液，并滴加完毕后继续反应2～4h；