一种无水条件下的全氟己酮微胶囊及其制备方法和应用

本发明涉及灭火剂制备，尤其是涉及一种无水条件下的全氟己酮微胶囊及其制备方法和应用。

背景技术：

1、全氟己酮是一种高效的绿色环保灭火剂，室温下是无色无味透明液体，其蒸发热为水的1/2，蒸汽压是水的25倍，导致它易于汽化从外界吸收热量从而达到灭火的目的。本身的臭氧损耗潜能值(odp)＝0，全球温室效应潜能值(gwp)＝1，可以长期而持久的替代哈龙灭火剂。虽然灭火迅速，释放无残留，具有极高的环保和安全性能，但是沸点过低，仅为49℃，大气存活期限为5天，全氟己酮在常温下极易发生水解，水解产生五氟丙酸和七氟丙烷，会腐蚀设备，且制备的产物对灭火性能产生影响，降低灭火效果。

2、为了拓宽全氟己酮的应用范围，更好的应用于各种防火场景，将液态全氟己酮灭火剂作为芯材包覆于微胶囊中制成固体形式，便于扑灭电气火灾。专利授权号为cn103370104b的中国发明，公开了一种以卤代烃为芯材的微胶囊灭火剂。但相较于卤代烃，全氟己酮沸点低，从30℃开始明显挥发，因此以全氟己酮为芯材的微胶囊在制备和使用期限方面都存在较大限制。现有技术有申请号为ru2011125756的俄罗斯专利，公开了微胶囊灭火剂及其制备方法、灭火复合材料及灭火涂料，其在90-270℃范围内可爆破实现内容物灭火剂材料的释放，达到灭火的目的。公开号为cn109420281a的中国发明专利，通过加入高分子树脂，纤维，无机填料等辅助材料进行吸附或溶解全氟己酮，以降低全氟己酮的挥发性。但通常这些辅助材料无灭火性能或灭火性能较低，且降低了微胶囊中灭火剂芯材的比例，灭火效果会因此受限。专利cn114736554a公开了一种环保防火涂料及其制备方法，该方法中制备了至少两层高分子材料壁材的全氟己酮微胶囊，相较于具有单层壁材的微胶囊更利于获得稳定的微胶囊灭火剂。但该微胶囊破裂释放全氟己酮灭火剂的温度仅为75℃，热稳定性差，无法达到稳定储存目的和较好的灭火效果。在专利公开号为cn114748830a中，采用两层高分子壁材包覆全氟己酮。以上所有的专利均在含水的条件下制备全氟己酮灭火剂微胶囊，但是全氟己酮在常温下与水极易发生水解，水解产生五氟丙酸和七氟丙烷，会腐蚀设备，也会影响到产品的质量和灭火性能。

3、因此，考虑到全氟己酮在常温下会发生水解反应，亟需研究一种能够有效降低全氟己酮的水解，减少芯材的损耗，提高灭火效率的全氟己酮灭火材料。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无水条件下全氟己酮微胶囊及其制备方法和应用，在无水条件下制备油包油状乳液，降低了全氟己酮的水解问题，减少芯材的损耗，提高了灭火效率，且所有反应均可在室温下进行，操作简单。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供一种无水条件下的全氟己酮微胶囊制备方法，包括以下步骤；

4、s1：在常温下将全氟己酮、脂肪族二异氰酸酯和甲基九氟丁醚均匀混合，得到油相混合物；

5、s2：将复配乳化剂溶解在s1中的油相混合物中，超声均质化，再将全氟己酮充分乳化在所述油相混合物中，形成均匀的油包油(o/o)型乳液；

6、s3：将固化剂滴加至s2中形成的油包油(o/o)型乳液中，搅拌，发生聚合反应；

7、s4：待s3中反应完成后过滤，得到白色固体小颗粒，洗涤后真空干燥，得到全氟己酮微胶囊。

8、进一步地，s1中，所述全氟己酮与甲基九氟丁醚的体积比为1：1。

9、进一步地，s1中，所述脂肪族二异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯(ipdi)、ipdi三聚体或聚醚多元醇改性的ipdi三聚体中的一种或多种；

10、所述脂肪族二异氰酸酯与固化剂的摩尔质量比为3：8。

11、进一步地，s2中，所述复配乳化剂的质量分数为3％-5％，所述复配乳化剂为op-10、fsn-100、纳米二氧化硅中的一种或多种。

12、进一步地，s3中，所述固化剂为脂肪族或脂肪环族多元胺，所述固化剂中羟基的摩尔数为脂肪族二异氰酸酯中异氰酸根的摩尔数的两倍。

13、进一步地，s3中，具体反应条件为：搅拌速度为(2-4)r/min；滴加时间为(9-11)min；反应时间≥3h。

14、进一步地，s4中，所述过滤采用400目滤网；

15、所述洗涤采用去离子水，且洗涤次数≥3次；

16、所述真空干燥时间≥12h。

17、本发明还提供一种无水条件下的全氟己酮微胶囊，所述全氟己酮微胶囊包括壁材和芯材，所述壁材为聚脲，所述芯材为液体全氟己酮。

18、进一步地，所述芯材破裂温度为250-300℃。

19、本发明还提供一种无水条件下的全氟己酮微胶囊的应用，所述全氟己酮微胶囊用于灭火材料的制备。

20、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

21、1、本发明的制备过程中采用无水体系，通过制备油包油(o/o)状乳液、再界面聚合形成聚脲壁材，最后经洗涤过滤干燥得到全氟己酮微胶囊，大大降低了全氟己酮的水解问题，减少芯材的损耗，提高了灭火效率，且所有反应均可在室温下进行，操作简单。

22、2、本发明制备得到的全氟己酮微胶囊为白色固体粉末，包括芯材和壁材，所述芯材破裂温度达到250-300℃，可制成涂料、灭火片、灭火毯等产品，应用在机房、变电箱和电池上。

技术特征：

1.一种无水条件下的全氟己酮微胶囊制备方法，其特征在于，包括以下步骤；

2.根据权利要求1所述的一种无水条件下的全氟己酮微胶囊制备方法，其特征在于，s1中，所述全氟己酮与甲基九氟丁醚的体积比为1：1。

3.根据权利要求1所述的一种无水条件下的全氟己酮微胶囊制备方法，其特征在于，s1中，所述脂肪族二异氰酸酯为ipdi、ipdi三聚体、聚醚多元醇改性的ipdi三聚体中的一种或多种；

4.根据权利要求1所述的一种无水条件下的全氟己酮微胶囊制备方法，其特征在于，s2中，所述复配乳化剂的质量分数为3％-5％，所述复配乳化剂为op-10、fsn-100、纳米二氧化硅中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种无水条件下的全氟己酮微胶囊制备方法，其特征在于，s3中，所述固化剂为脂肪族或脂肪环族多元胺，所述固化剂中羟基的摩尔数为脂肪族二异氰酸酯中异氰酸根的摩尔数的两倍。

6.根据权利要求1所述的一种无水条件下的全氟己酮微胶囊制备方法，其特征在于，s3中，具体反应条件为：搅拌速度为(2-4)r/min；滴加时间为(9-11)min；反应时间≥3h。

7.根据权利要求1所述的一种无水条件下的全氟己酮微胶囊制备方法，其特征在于，s4中，所述过滤采用400目滤网；

8.一种如权利要求1-7任一所述制备方法得到的无水条件下的全氟己酮微胶囊，其特征在于，所述全氟己酮微胶囊包括壁材和芯材，所述壁材为聚脲，所述芯材为液体全氟己酮。

9.根据权利要求8所述的一种无水条件下的全氟己酮微胶囊，其特征在于，所述芯材破裂温度为250-300℃。

10.一种如权利要求8所述的无水条件下的全氟己酮微胶囊的应用，其特征在于，所述全氟己酮微胶囊用于灭火材料的制备。

技术总结本发明涉及一种无水条件下的全氟己酮微胶囊及其制备方法和应用。通过在常温下将全氟己酮、脂肪族二异氰酸酯和甲基九氟丁醚均匀混合成油相混合物，再加入复配乳化剂制备油包油(O/O)状乳液、再界面聚合形成聚脲壁材，最后经洗涤过滤干燥得到全氟己酮微胶囊，制备过程中采用无水体系。与现有技术相比，本发明在无水条件下制备全氟己酮微胶囊，大大降低全氟己酮的水解问题，减少芯材的损耗，提高灭火效率。所有化学反应在室温下就可发生，操作简单，包埋率高达80％～87％。制备的微胶囊可制成涂料、灭火片和灭火毯等产品，应用在机房、变电箱和电池上等发生电气火灾的场景。技术研发人员：杨永兰,朱鹏,汪东东,徐凡席受保护的技术使用者：上海应用技术大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27