一种低沸点缓释降温灭火剂及其制备方法和应用

本发明涉及消防，更具体的说是涉及一种低沸点缓释降温灭火剂及其制备方法和应用。

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、因此开发一种超低温降温制冷剂，使电池表面温度降至0℃以下甚至更低，可以有效控制电池内部中心温度低于其热失控温度。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明专利提供了一种可用于电池灭火的低沸点缓释降温灭火剂。该灭火剂的主要原理：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。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种低沸点缓释降温灭火剂，所述灭火剂由标准大气压下沸点低于0℃的低沸点气体灭火剂、多孔吸附粉末和吸附改善剂进行组合复配而成；

4、其中，所述低沸点气体灭火剂、多孔吸附粉末和吸附改善剂的质量比为60-90：10-40：0.1-6。

5、采用上述技术方案的有益效果：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，通过添加多孔吸附粉末材料，利用微孔吸附液体低沸点气体灭火剂，从而起到延缓低沸点气体灭火剂汽化的作用，可以有效解决低沸点气体灭火剂释放时在灭火器瓶内或管道中完全汽化的问题，实现低沸点气体灭火剂在到达灭火对象时的汽化降温功能；另外，针对低沸点气体灭火剂和多孔吸附粉末材料可能存在的不浸润、吸附效果不好的问题，通过添加吸附改善剂，调控液体低沸点气体灭火剂的极性和表面张力，提升液体低沸点气体灭火剂在多孔吸附材料中的吸附效果，从而保证降温效果；针对固体粉末在液态低沸点气体灭火剂中可能存在的结块、流动性差的问题，通过对多孔吸附粉末的疏水化处理，可显著降低固体粉末的团聚现象，提升其流动性能。

6、优选的，所述低沸点气体灭火剂为二氧化碳、卤代烃类低沸点气体灭火剂的一种或多种组分的复合物。

7、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、三氟甲烷中的至少一种。

8、优选的，所述多孔吸附粉末为金属有机框架材料、共键有机框架材料、氢键有机框架材料、多孔氧化硅、多孔沸石、多孔氟化碳、多孔活性炭、气凝胶粉末中的一种或多种组分的复合物。

9、优选的，所述金属有机框架材料包括mof-5、mof-69c、mof-74、hkust-1、post-1、zif-2、zif-3、zif-4、zif-5、zif-6、zif-8、zif-10、zif-11、zif-67、mil-100(cr)、mil-101(cr)、mil-100(fe)、mil-125、uio-66、nott-300、nu-110中的至少一种；

10、所述共键有机框架材料包括cof-1、cof-102、cof-103、ppy-cof、cof-5、cof-105、cof-108、cof-6、cof-8、cof-10、tp-cof、pc-pbba cof、btp-cof、hhtp-dpb cof、cof-66、ctc-cof、cof-202、ctf-1、ctf-2、cof-300、cof-lzu1、cof-366、cof-42、cof-43中的至少一种；

11、所述氢键有机框架材料包括hof-1、hof-2、hof-3、hof-4、hof-5、hof-6、hof-8、hof-11、hof-btb、hof-tcbp、tcf-1、tcf-2、tcf-3、pfc-1、hof-101中的至少一种；

12、所述多孔氟化碳包括氟化活性炭、氟化膨胀石墨、氟化球形石墨、氟化碳纳米管中的至少一种。

13、优选的，所述吸附改善剂为油酸聚氧乙烯酯、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、聚乙烯醇、烷基葡糖苷、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯的一种或多种组分的复合物。

14、优选的，所述多孔吸附粉末比表面积不低于200m2/g，粒径不大于40mm。

15、如上述所述的一种低沸点缓释降温灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

16、(1)将多孔吸附粉末进行疏水化处理；

17、(2)将疏水化多孔吸附粉末和吸附改善剂加入灭火器瓶中，然后对灭火剂瓶进行抽真空处理，随后利用增压泵打入低沸点气体灭火剂，并根据灭火器压力情况，补充氮气至所需压力，最后采用震荡或超声的方式对混合液进行融合处理。

18、优选的，步骤(1)中疏水化处理方法包括：将所述多孔吸附粉末加入到正辛烷溶剂中，升温至60-90℃，在搅拌条件下依次加入氢化硅油和钛酸四乙酯，搅拌5分钟后，滴加1-3滴去离子水，继续搅拌1-3小时，最后蒸发掉正辛烷溶剂并真空干燥获得疏水化多孔吸附粉末；其中，多孔吸附粉末与氢化硅油和钛酸四乙酯的质量比为：97-99:1-3:0.01-0.05。

19、优选的，灭火器瓶采用喷口在底部或喷口在上部但内置虹吸管的灭火器瓶。

20、如上述所述的或由上述制备方法制备得到的低沸点缓释降温灭火剂在电池火灭火中的应用，其特征在于，所述电池包括：锂电池、锌锰电池、镍氢电池、燃料电池、锌空电池或镉镍电池。

21、本发明的有益效果：

22、(1)本发明的低沸点缓释降温灭火剂具有缓释降温灭火作用，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；

23、(2)本发明的低沸点缓释降温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，通过多孔吸附粉末对液态低沸点气体灭火剂进行吸附并延缓液态低沸点气体灭火剂在释放过程中的汽化过程，从而实现液体低沸点气体灭火剂到达电池表面进行超低温冷却的功能；

24、(3)本发明的低沸点缓释降温灭火剂中添加少量吸附改善剂，可解决液态低沸点气体灭火剂与多孔吸附粉末浸润吸附效果差的问题，实现多孔吸附粉末对液体低沸点气体灭火剂最大程度的吸附；

25、(4)本发明的低沸点缓释降温灭火剂采用疏水化技术处理多孔吸附粉末，可显著改善多孔吸附粉末的流动性，防止在高压条件下固体粉末出现结块、流动性差的现象，减少灭火器释放后瓶内药剂的残留量；同时，本发明的疏水化技术采用高沸点溶剂并引入少量去离子水，在中高温条件下可显著缩短疏水化时间，提升疏水化效率。

26、(5)本发明的低沸点缓释降温灭火剂采用粉体灭火器装置，不改变现有粉体灭火器的结构和使用方法，易于使用，便于推广。