一种含离子液体的新型干水灭火抑爆材料及其制备方法

本发明属于公共安全领域，具体涉及一种可用于抑制爆炸和扑灭火灾的干水材料及其制备方法。

背景技术：

1、干水是在高速剪切力作用下形成的，以疏水纳米固体材料作为外壳、水溶液作为内核的一种核壳结构材料。其外观呈现为粉末状，含水量可高达90％，具有比表面积大、吸热能力强、流动性好、喷洒压力要求低、遇障碍物不凝聚等诸多优势，是一种极具发展潜力的灭火、抑爆材料，并越来越受到关注。

2、现有干水材料存在以下不足：

3、专利cn101309860b“干液体及其制备方法”公开了以疏水二氧化硅与水为材料，通过高速搅拌制备干水材料的方法。其仅使用二氧化硅作为材料外壳，主要依靠内核中的水发挥灭火和抑爆作用，抑爆效果有待提升。同时，此种材料保水性和耐压性较差，长期存放后易出现结块现象，使用效能明显降低甚至不能正常使用。

4、专利cn102058951b“一种灭火剂”公开了干水灭火剂的制备方法。此方法通过在水中添加无机盐，提升了干水材料中断燃烧链式反应的性能，灭火效果有所增强。但是，按此专利所述方法制备的干水材料保水性、耐压性仍然存在缺陷。主要是由于该干水材料被长期储存时，水分逐渐蒸发，水分子会透过疏水外壳进入到储存器的气相中，凝结成为液体，导致干水的壳结构内含水量降低、灭火效果变差，且易发生结块现象。

5、专利cn112206457b“一种生物质凝胶基干水粉体灭火剂及其制备方法”提出向溶液中加入0.5～2wt％的胶凝剂，从而提升干水材料的保水性和耐压性。此专利所公开的制备方法虽然可大幅提升干水材料的稳定储存时间，但其灭火、抑爆的效果不理想，且凝胶的使用降低了干水粉体的流动性并容易结块。

6、综上所述，现有的干水材料相关技术主要通过调整内核溶液的成分来提升核壳材料的耐压、保水、中断链式反应性能等特性，极少考虑通过改变固体外壳化学成分来提升灭火、抑爆性能，且未曾尝试在溶液中添加离子液体以增强灭火、抑爆效果。

7、因此，本发明提出一种含离子液体的新型干水灭火抑爆材料及其制备方法。其创新性地使用超细疏水灭火抑爆粉体与疏水气相二氧化硅以特定比例混合形成固体外壳，使固体外壳本身具有化学灭火抑爆性能。同时，本发明创新采用离子液体水溶液作为干水材料内核。离子液体具有中断燃烧链式反应的性能，能够从根本上减少爆炸的持续进行，进一步提升材料的抑爆性能，并且其与增稠剂、抗结剂的协同作用可防止水分的蒸发、增强干水材料的耐压能力和减小其结块可能性。本发明制备得到的新型干水灭火抑爆材料较普通干水材料粒径较小、保水性好、灭火及抑爆效果强；并且较其他抑爆方式制备工艺简单、抑爆效果强、运输储存安全性好，具有广泛的应用前景。

技术实现思路

1、基于上述现有干水材料所存在的不足之处，本发明的目的是提供一种含离子液体的新型干水灭火抑爆材料及其制备方法。经本方法制备得到的新型干水灭火抑爆材料不仅制备工艺简单、运输储存使用安全性高、保水性较好，并且较普通干水材料提高了灭火抑爆效率，通过在固体外壳中添加超细疏水灭火抑爆粉体可以使其发生化学反应、在内部液体中添加离子液体可以使其有效中断链式反应进而共同改善灭火抑爆效果，在实际应用中实现高效灭火抑爆。

2、本发明为实现目的，采用如下技术方案：

3、本发明提供一种含离子液体的新型干水灭火抑爆材料的制备方法，包括以下步骤：

4、1)按质量百分比称取如下原料组分并备用：超细疏水灭火抑爆粉体0.9～4.6％，疏水气相二氧化硅3.6～7.3％，离子液体0.9～3.6％，增稠剂0.045～0.09％，抗结剂0.9～1.4％，余量为水；

5、2)将超细疏水灭火抑爆粉体与疏水气相二氧化硅混合并充分搅拌，直至粉体分散且混合均匀，获得混合粉体；

6、3)将离子液体、增稠剂和水混合并充分搅拌直至均匀，获得混合溶液；

7、4)将所述混合溶液注入所述混合粉体中，加入抗结剂，放入搅拌机中搅拌，获得包含疏水性外壳和含水内核的核壳结构干水灭火抑爆材料颗粒，其结构如图1所示。

8、进一步地，原料组分中所述超细疏水灭火抑爆粉体为纳米疏水氢氧化铝、纳米疏水氢氧化镁、疏水镁铝水滑石、纳米疏水三氧化二锑、纳米疏水蒙脱石、纳米疏水硼酸锌、纳米疏水硅藻土、纳米四溴双酚a和纳米疏水碳酸钙中的一种或几种。超细疏水灭火抑爆粉体为纳米级颗粒，因此其添加不仅可以改变干水外壳的排列结构，使颗粒间排列更加紧密进而防止内部液体在存储过程中蒸发或渗透，同时还可发生化学反应提高灭火抑爆效率。

9、进一步地，原料组分中所述离子液体为1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑二丁基磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑甲磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐、1-羟基乙基-3-甲基咪唑氯化铵、3-己基-1-甲基-1-咪唑-3-溴化铵和1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化铵中的一种或几种。离子液体为全部由离子组成的液体，具有低挥发性与不燃性，故离子液体的添加不仅可以防止干水内部液体核心的蒸发，并且液体中的离子可以有效地中断爆炸链式反应，提高灭火抑爆效率。

10、进一步地，原料组分中所述增稠剂为槐豆胶、果胶、明胶、卡拉胶、结冷胶、阿拉伯树胶、厄瓜多尔胶、黄原胶、海藻酸、聚丙烯酸钠、藻蛋白酸钠和羧甲基纤维素中的一种或几种。增稠剂的添加可以改变内部液体的结晶结构、防止其在存储过程中蒸发或渗透。

11、进一步地，原料组分中所述抗结剂为高氢硅油和云母粉中的一种或几种。抗结剂的添加可有效防止干水材料结块，确保干水材料使用过程中的灭火抑爆效率。

12、进一步地，为优化干水灭火抑爆材料颗粒的性能，对其按如下方法进行筛分：将步骤4)所得干水灭火抑爆材料颗粒置于电动振筛机中，使用不同目数的筛网对其进行筛分，得到不同粒径范围的干水颗粒。粒径在100～400微米的干水颗粒相比其他粒径具有更加优异的灭火效果，粒径不大于100微米的干水颗粒相比其他粒径具有更加优异的抑爆效果，因此，可将粒径不大于100微米的材料颗粒用于抑爆，将粒径在100～400微米的材料颗粒用于灭火。

13、与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

14、(1)本发明公开的一种含离子液体的新型干水灭火抑爆材料由于在内部液体中添加了可中断链式反应的离子液体、在固体外壳中添加了具有灭火抑爆能力的超细疏水灭火抑爆粉体，使其在灭火爆炸时不仅可通过内部水分蒸发吸热、稀释氧气等物理机理灭火抑爆，同时还可通过离子中断链式反应、粉体分解吸热、形成氧化膜隔绝氧气等化学机理扑灭火灾、抑制爆炸。因此，此材料具有优良的灭火抑爆性能。

15、(2)本发明添加的离子液体具有低挥发特性，可减缓内部液体在运输储存过程中的蒸发，使干水材料在常温下长时间储存时能保证含水量稳定、灭火抑爆性能不下降。

16、(3)本发明添加的超细疏水灭火抑爆粉体可使干水材料的疏水外壳排列方式更加紧密，在减缓内部液体蒸发的同时减小了干水材料的粒径，使干水材料可通过较低的驱动压力和简单的塑形喷头就能以充足的动量和流量作用于火灾、爆炸区域，使得喷射系统的制造和维护的成本和难度显著降低。

17、(4)本发明添加的抗结剂可防止干水材料在运输、储存与使用中结块，从而确保灭火抑爆干水材料的使用效率。

18、(5)干水材料的疏水外壳结构可隔绝内部液体与储存罐及输送管道，从而避免溶质对金属管道或储存罐的腐蚀。

19、(6)此材料水渍损失极小且弥漫性好，可用于扑灭狭窄空间中书籍、电器设备、仓库等区域的火灾，抑制危险较大的气体爆炸。