一种基于低沸点气体灭火剂的超冷降温灭火剂及其制备方法与应用

本发明属于灭火材料，尤其涉及一种基于低沸点气体灭火剂的超冷降温灭火剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、近年来，由锂电池导致的电动交通工具和储能电站火灾事故频发，高效的灭火技术是保障锂电池安全应用的关键手段之一，但是由于锂电池火灾的复杂性，其扑救难度较大，特别是锂电池极易复燃，容易导致二次着火，给火灾扑救带来巨大挑战。根据已有研究，对锂电池进行快速降温是抑制其复燃的有效方法。

2、专利cn202310605248.x公开了一种基于干水灭火剂的降温型干粉灭火剂的制备方法，该方法制备的干水灭火剂具有降温效果好并且不导电的优点；专利cn202111393988.9公开了一种基于水合盐的具有降温功能的复合灭火剂制备方法，该灭火剂同样具有较好的降温性能和灭火性能；上述降温型灭火剂虽然具有较好的降温性能，但是由于其降温机理主要依据水的汽化吸热和水合盐材料的固液相变吸热，其最低降温温度通常要高于水的沸点或水合盐材料的相变温度(50℃以上)。但是随着锂电池尺寸规模的不断增大，由于温差递减效应，即使电池表面温度达到50℃时，其内部中心温度依然能够达到较高的锂电池热失控温度。

3、为此，能够提供一种能够使电池表面温度降至0℃以下甚至更低，从而可以有效控制电池内部中心温度低于其热失控温度的超低温降温技术是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于低沸点气体灭火剂的超冷降温灭火剂，本发明利用低沸点气体灭火剂较低沸点的特点，其汽化时可以将待冷却物体降温至其沸点左右；同时，针对低沸点气体灭火剂极易汽化，在实际使用时汽化过程通常在灭火器瓶内或管道中就已经完全汽化，很难到达待冷却物体表面汽化降温，从而起不到降温的目的的问题，通过添加高沸点蓄冷液体，蓄集低沸点气体灭火剂灭火器瓶内或管道中汽化时产生的低温效果，形成的低温液体可以在待冷却物体表面实现超低温降温作用；另外，针对低沸点气体灭火剂和高沸点蓄冷液体存在的不相容性问题，通过添加互融促进剂，使两者形成均匀分布的混合液，从而保证降温效果。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于低沸点气体灭火剂的超冷降温灭火剂，包括：低沸点气体灭火剂、高沸点蓄冷液体和互融促进剂；

4、其中，所述低沸点气体灭火剂标准大气压下沸点低于0℃，所述高沸点蓄冷液体标准大气压下沸点高于50℃。

5、本发明采用低沸点气体灭火剂具有沸点低和灭火效果好的特点，能够保障0℃以下的低温效果，高沸点蓄冷液体具有蓄冷效果好和不易燃的优点，再通过互融促进剂使两者形成均匀分布的混合液，从而到超低温冷却，降温效果好，能够有效抑制锂电池热失控及复燃问题。

6、优选的，所述低沸点气体灭火剂、所述高沸点蓄冷液体和所述互融促进剂的质量比为30-90：10-70：0.1-5。

7、优选的，所述高沸点蓄冷液体的凝固点小于所述低沸点气体灭火剂的沸点，以保障高沸点蓄冷液体在蓄冷时不会凝固堵塞喷头和管道。

8、根据上述所述的一种基于低沸点气体灭火剂的超冷降温灭火剂，所述低沸点气体灭火剂为二氧化碳和卤代烃类低沸点气体灭火剂中的至少一种；

9、所述高沸点蓄冷液体为无机盐水溶液、含氟烷烃类液体、含氟醚烃类液体、含氟烯烃类液体、含氟环烷烃和含氟胺中的至少一种；

10、所述互融促进剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、丁基萘磺酸钠、二丁基萘磺酸钠、二异丙基萘磺酸钠、二异辛基丁二酸酯磺酸钠、二丁基丁二酸磺酸钠、二己基丁二酸磺酸钠、二戊基丁二酸磺酸钠、仲醇基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、n-十二烷基二甲胺、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、聚丙烯酰胺、聚氧丙烯醚、聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、双三丁基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚、苯乙基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚、二苄基联苯酚聚氧乙烯醚、苄基二甲基酚聚氧乙烯醚、二苄基异丙苯基酚聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧乙烯醚、双苯乙基酚聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、异辛基聚氧乙烯醚、十八烷醇基聚氧乙烯醚、异十三醇聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯酯、硬脂酸聚氧乙烯酯、松香酸聚氧乙烯酯、失水山梨醇脂肪酸酯、双甘油聚丙二醇醚和聚乙烯醇中的至少一种。

11、优选的，所述卤代烃类低沸点气体灭火剂包括八氟丙烷、七氟丙烷、六氟丙烷、五氟乙烷、四氟乙烷、三氟碘甲烷和三氟甲烷中的至少一种。

12、优选的，所述无机盐水溶液包括磷酸二氢铵水溶液、聚磷酸铵水溶液、氨水溶液、尿素水溶液、磷酸二氢钠水溶液、碳酸氢钾水溶液、碳酸氢钠水溶液、碳酸钠水溶液、碳酸钾水溶液、氯化钠水溶液、氯化钾水溶液、溴化铵水溶液、硫酸铵水溶液、硫酸氢铵水溶液、硫酸铝铵水溶液、硼酸钠水溶液、铁氰化钾水溶液、硝酸镧水溶液、硫酸铈水溶液、硝酸钇水溶液和硫酸钇水溶液中的至少一种；

13、所述含氟烷烃类液体包括全氟-2-甲基戊烷、全氟己烷和1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟戊烷中的至少一种；

14、所述含氟醚烃类液体包括全氟丁基甲醚、乙基九氟丁基醚、乙基九氟异丁基醚、2-三氟甲基-3-甲氧基十二氟戊烷、2-三氟甲基-3-乙氧基十二氟戊烷、1,4-二(七氟异丙烷)全氟氧杂环戊烷、1,2-二(七氟-1-丙氧基)乙烷、1,3-二(七氟-1-丙氧基)丙烷和全氟丙基丙烯基醚中的至少一种；

15、所述含氟烯烃类液体包括1,1,1,2,2,3,3,4,4,7,7,8,8,9,9,10,10,10-十八氟-5-癸烯、3,3,4,4,5,5-六氟环戊烯和1,2-二(2,2,2-三氟乙氧基)六氟环戊烯中的至少一种；

16、所述含氟环烷烃包括全氟甲基环戊烷和全氟环己烷中的至少一种；

17、所述含氟胺包括全氟三丙基胺、全氟三丁基胺和全氟三戊基胺中的至少一种。

18、如上述所述的一种基于低沸点气体灭火剂的超冷降温灭火剂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

19、(1)按重量比称取原材料低沸点气体灭火剂、高沸点蓄冷液体和互融促进剂，备用；

20、(2)对灭火剂空罐抽真空后吸入所述高沸点蓄冷液体和所述互融促进剂的混合液，增压打入所述低沸点气体灭火剂，然后补充氮气至所需压力，融合处理后形成稳定均匀的混合液即为超冷降温灭火剂。

21、优选的，步骤(2)中所述融合处理采用超声或者震荡的方式；

22、其中，所述超声的频率为20-60khz，超声时间为30-80min；

23、所述震荡的频率为100-800次/分钟，震荡时间为1-6h。

24、如上述所述超冷降温灭火剂在电池灭火中的应用。

25、优选的，所述电池为锂电池、锌锰电池、镍氢电池、燃料电池、锌空电池和镉镍电池中的任意一种。

26、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

27、(1)本发明的灭火剂可以实现电池表面温度降至0℃以下的降温效果，实现超低温冷却，降温效果好，能够有效抑制锂电池热失控及复燃问题；

28、(2)本发明灭火剂解决了传统低沸点气体灭火剂极易挥发，无法到达锂电池表面进行汽化吸热的问题，巧妙通过高沸点蓄冷液体对低沸点气体灭火剂在灭火器罐和释放管道内的汽化制冷效果进行蓄集，并可到达电池表面进行超低温冷却；

29、(3)本发明的灭火剂所采用的高沸点蓄冷液体具有优异的灭火特性或不燃特性，在提升降温能力的同时，还能提高复合灭火剂的灭火能力；

30、(4)本发明的灭火剂采用少量互融促进剂，可解决低沸点气体灭火剂与高沸点蓄冷液体不相容的问题，实现低沸点气体灭火剂和高沸点蓄冷液体的均匀混合，从而保证低沸点气体灭火剂与高沸点蓄冷液体的完全相互作用，实现良好的蓄冷效果；

31、(5)本发明的灭火剂不改变现有气体灭火器的结构和使用方法，可以直接替换现有气体灭火剂，易于使用，便于推广。