一种长效稳定耐老化全氟己酮微胶囊化灭火材料及其制备方法与流程

本发明涉及灭火剂应用，具体涉及一种长效稳定耐老化全氟己酮微胶囊化灭火材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、全氟己酮是一种常温下为液态的新型含氟灭火剂，但沸点仅为49.5℃，而且蒸气压是水的25.6倍，因此极易气化。同时由于其挥发性好的特点，全氟己酮灭火剂抵达不了火焰根部，使得扑灭火灾时难以高覆盖火源。将全氟己酮微胶囊化可以很好地解决这些问题。由于核层全氟己酮易挥发，极易从壳层中泄露，因此壳层的致密性至关重要。

2、专利cn114736554a公开了一种环保防火涂料及其制备方法，该方法中制备了含有天然高分子、半合成高分子或合成高分子材料壁材的全氟己酮微胶囊，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，且高分子材料具有耐老化性能差、易应力松弛、强度有局限等缺点，无法达到稳定储存目的和较好的灭火效果。

3、聚氨酯结构致密，可以有效的防止核层全氟己酮外漏，机械性能优良且可调控的范围极大，耐老化耐水耐腐蚀，可以长期储存核层。在电气火灾中，有超负荷、电线短路、接触不良、设备老化等原因，这些火灾都与灭火材料的老化失效有着重要的联系。灭火材料服役过程中会面对各种特殊服役环境，在复杂的环境因素(高温、光照、雨水、风沙、振动等)耦合作用下，灭火材料壳层性能逐步劣化，导致灭火材料核层的全氟己酮泄露，安全服役性能和使用寿命下降。因此，设计并制备长效稳定耐老化全氟己酮微胶囊化灭火材料具有广阔的发展前景。

4、聚合物常用的抗氧剂分为主抗氧剂和辅助抗氧剂，主抗氧剂为能消除自由基的抗氧剂，它分为芳香胺(由于颜色污染和毒性在聚合物之中较少使用)和受阻酚(如抗氧剂1010)等类型化合物及其结构类似的衍生物；辅助抗氧剂为能分解氢过氧化物的化合物，有含亚磷酸酯和含硫(如抗氧剂168和dltp)等化合物。文献报道+3价态的亚磷酸酯是一类常用的辅助抗氧剂，其作用机理是作为氢过氧化物分解剂，它能将聚合wu材料释放的氢过氧化物还原为醇，而自身则被氧化成磷酸酯。此外，由于含磷化合物是一类优异的阻燃剂，+3价态亚磷酸酯常用作无卤阻燃抗氧剂。9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(dopo，磷为+1价态)是一种新型阻燃剂中间体，由于其结构中含有p-h键，可与某些含有双键、羰基、环氧键的化合物进行反应，从而生成多种衍生物。然而，未有关于+1价态含磷dopo及其衍生物的耐老化研究报道。因此，将含+1价态磷元素的dopo及其衍生物应用于全氟己酮微胶囊化灭火材料研究具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种长效稳定耐老化全氟己酮微胶囊化灭火材料及其制备方法，不仅可以达到稳定储存目的和较好的灭火效果，同时还可以解决全氟己酮微胶囊化灭火材料长期耐久性的问题。

2、本发明的技术解决方案如下：

3、一种长效稳定耐老化全氟己酮微胶囊化灭火材料，灭火触发温度在80-130℃，其包含：核层和壳层，其中核层为全氟己酮，壳层为dopo衍生物与异氰酸酯聚合形成的阻燃聚氨酯；核层和壳层的质量比为70-85:30-15；

4、所述全氟己酮微胶囊的直径范围在10-100μm。

5、进一步地，包括以下质量份数的原料：dopo衍生物7-11份，溶剂200-300份，全氟己酮80-90份，异氰酸酯4-8份，催化剂0.1-0.3份，表面活性剂0.5-1.5份。

6、进一步地，所述dopo衍生物采用：含羟基结构的dopo化合物，如dopo-hq、dopo-dh、dopo-gd等对应结构式如下所示：

7、

8、所述异氰酸酯采用：甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、邻苯基二异氰酸酯、间苯二甲基异氰酸酯、4,4-二异氰酸酯二环己基甲烷、1,5-萘二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯或硫代磷酸三苯基异氰酸酯的至少一种；

9、所述催化剂采用：二月硅酸二丁基锡；

10、所述表面活性剂采用：曲拉通、op-10中的任一种或多种。

11、本发明还公开了一种长效稳定耐老化全氟己酮微胶囊化灭火材料的制备方法，将dopo衍生物加入到溶剂中，搅拌并升温至40℃，待反应物完全溶解后，加入异氰酸酯并在此温度下搅拌15-25min，之后加入全氟己酮、催化剂及表面活性剂进行乳化，反应6-10h，然后冷却至室温，依序离心，洗涤，干燥，得到的产物即为全氟己酮微胶囊灭火材料。

12、优选地，所述乳化的温度为40-60℃，搅拌速度为300-3000rpm/min。

13、本发明还公开了一种如上所述的灭火材料或如上任一所述的方法制得的灭火材料在防火和/灭火产品中的用途。

14、本发明还公开了一种防火和/灭火产品，包含：如上所述的灭火材料或如上任一所述的方法制得的灭火材料，和至少一种基质。

15、进一步地，所述基质包括金属、木材、织物、聚合物材料中的至少一种；和/或，所述基质涂布有包含全氟己酮微胶囊化灭火材料。

16、进一步地，所述防火和/灭火产品为灭火片，所述灭火片的灭火层表面还包覆有高分子聚合物形成的保护膜，还至少包括以下技术特征之一：

17、所述保护膜的厚度为50-200μm；

18、所述高分子聚合物选自聚酯类、聚氨酯类、酚醛树脂、脲醛树脂、聚脲树脂、高分子硅、天然来源高分子、丙烯酸树脂、环氧树脂中的一种或多种。

19、本发明还公开了一种采用如上任一所述防火和/或灭火产品的灭火方法，其特征在于，包括以下步骤：

20、以600-800℃火焰作为火源，以红外测温仪测定温度，以秒表测定灭火时间，灭火片固定于冲压钢板表面，片材朝下置于火焰外焰1.5cm-3cm处，测定灭火时间及灭火片上部灭火前后的温差，以灭火时间及温差表征防火和/或灭火作用。

21、本发明的有益效果是：

22、1、本发明将全氟己酮以微胶囊的形式制备成灭火片，相较于液体全氟己酮灭火剂，无需专门的储存容器和触发装置，也无需人工喷洒。微胶囊灭火材料在一定温度或明火的条件下，微胶囊壁破裂，释放全氟己酮，能实现自动降温灭火。

23、2、本发明提供的长效稳定耐老化全氟己酮微胶囊化灭火材料具有优异的耐老化性能和热稳定性。所选择的全氟己酮微胶囊化灭火材料以dopo衍生物和异氰酸酯聚合形成的阻燃聚氨酯作为壳层，其优势主要体现在以下三个方面，(1)壳层含有成炭功能的苯环结构与氮、磷等阻燃元素，可以与核芯全氟己酮发挥核壳协效灭火的作用。(2)核壳结构极大提高了核芯灭火剂全氟己酮的耐挥发性和热稳定性。(3)壳层低价态(+1价)的磷元素可以分解自由基产生的氢过氧化物变成高价态(+3或+5价)的磷元素，因此可以比传统亚磷酸酯消耗更多的自由基，赋予全氟己酮微胶囊化灭火材料良好的长期耐老化性能。

24、3、本发明以dopo衍生物和异氰酸酯聚合形成的阻燃聚氨酯作为壳层。阻燃聚氨酯具有较好的水蒸气阻隔性能，保证聚氨酯足够致密避免水分子渗透进入微胶囊造成全氟己酮水解而失效，且防止全氟己酮挥发，提高微胶囊全氟己酮灭火剂的稳定性。