一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂及其制备方法

本发明涉及灭火材料，尤其是一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂及其制备方法。

背景技术：

1、火灾事故是指在时间和空间上失去控制的燃烧造成的灾难。在各类灾难事故中，火灾是最为常见的事故之一，通常也会造成严重的人员伤亡、财产损失等，甚至会威胁公众安全和社会发展。近些年来，随着社会经济的发展，火灾事故发生的概率和严重度也呈现上升的趋势，并且火灾类型也愈加多样化。火场的变化也是不可控制的，有些甚至会发生爆炸，造成严重的人员伤亡和财产损失。

2、在灭火领域中，各类灭火剂都有着各自的优缺点。细水雾灭火技术在建筑、工业、交通、能源等领域都有着广泛的应用，细水雾能够起到扑灭初期火灾，阻止火势蔓延，防止烟气扩散等作用；但细水雾的灭火装置造价昂贵，且对水质和动力系统要求较高。超细干粉灭火剂的臭氧破坏潜势和全球变暖潜能值为零，对大气环境无不良影响，具有绿色环保、安全、高效灭火、易清除、低成本等优势；但干粉灭火剂主要靠化学抑制和窒息作用进行灭火，冷却和抗复燃效果不佳，并且可能在使用后造成二次污染。气体灭火剂清洁环保，且可以扑灭多类型火灾；但其所需灭火浓度大，使用和储存成本高，且在使用时因高压、低温等因素容易发生意外事故造成伤亡。因此寻找一种灭火效率高、对环境无害、环保、安全性好，且无毒、无残留的灭火剂是灭火领域的研究热点。

3、微胶囊灭火技术的原理是将灭火剂分散在微胶囊内，使其具有更高的表面积和更好的稳定性。当火灾发生时，微胶囊会在高温下破裂，释放出灭火剂，快速扑灭火势。与传统的灭火方法相比，微胶囊灭火技术具有许多优点。首先，由于灭火剂被封装在微胶囊中，避免了灭火剂在储存和使用过程中的挥发和泄漏，降低了对环境和人体的危害。其次，微胶囊的破裂需要高温刺激，因此可以避免误触或泼洒等安全隐患。

4、普通的微胶囊灭火剂存在稳定性较差的问题，在储存和运输过程中遇到外部压力较易破碎，其灭火性能也随之降低，且大多数微胶囊灭火剂仅注重芯材的改性，而本发明在添加凝胶剂改善芯材，提高微胶囊灭火剂的整体稳定性，减少在储存和运输过程中的破损率的同时，添加润滑剂与铝盐改善壁材，相比于其他微胶囊类灭火剂，其灭火效率有一定的提高。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂及其制备方法。本发明制得的微胶囊灭火剂含水量较高，在高温下水分蒸发，吸收大量热，稀释火焰区的氧浓度，起到冷却、窒息的作用；另外该微胶囊灭火剂水分蒸发后的残留物可以覆盖在燃烧物表面，在一定程度上可以隔绝燃烧物和氧气接触，起到隔离的作用；同时该灭火微胶囊由于生物质基凝胶的加入，具有高稳定性、绿色环保等特点，便于运输和储存；润滑剂和分散剂的加入，使得该微胶囊灭火剂的流动性、分散性良好，具有较高的灭火效率。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂的制备方法，具体包括如下步骤：

4、步骤s1、将防腐剂加入去离子水中，在75～85℃下以200～400rmp/min的速率搅拌20～30min，得到溶液a；

5、步骤s2、将消泡剂与分散剂加入到溶液a中，在50～60℃以200～400rmp/min的速率搅拌30～40min，将所得溶液冷却至室温得到基础溶液；

6、步骤s3、将凝胶剂加入到基础溶液中，静置2～3h后，加热至40～55℃以200～400rmp/min的速率搅拌30～40min，将所得溶液冷却至室温得到生物质基凝胶溶液；

7、步骤s4、将铝盐、纳米疏水颗粒、润滑剂与生物质基凝胶溶液加入到高速搅拌器中，以11000～19000rmp/min的转速搅拌3～10s制得样品，将样品在室温下静置12h以上得到成品高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂。

8、进一步地，所述步骤s1中防腐剂为对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丁酯、对羟基苯甲酸丙酯中的一种。

9、进一步地，所述步骤s1中防腐剂与去离子水的重量份比为(10～15):(12000～13000)。

10、进一步地，所述步骤s2中分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种；消泡剂为二甲基硅油。

11、进一步地，所述步骤s2中消泡剂、分散剂与溶液a的重量份比为(250～300)：(10～15)：(12000～13000)。

12、进一步地，所述步骤s3中凝胶剂为明胶、卡拉胶、结冷胶的一种。

13、进一步地，所述步骤s3中凝胶剂与基础溶液的重量份为(0～40):(12000～13000)。

14、进一步地，所述步骤s4中铝盐为次磷酸铝、二乙基次膦酸铝、磷酸铝、氢氧化铝的一种或几种；纳米疏水颗粒为疏水性二氧化硅；润滑剂为云母粉、滑石粉、硬脂酸镁、山嵛酸甘油酯中的一种。

15、进一步地，所述步骤s4中铝盐、纳米疏水颗粒、润滑剂与凝胶溶液的重量份比为(0～700)：1000：(50～100):(10000～14000)。

16、一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂，采用上述制备方法制得。该高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂包括微胶囊、铝盐和润滑剂；所述微胶囊包括壁材和芯材，壁材为纳米疏水颗粒，芯材为生物质基凝胶。

17、本发明的有益效果为：本发明设计合理，制备方法简单，具有以下优点：

18、(1)、凝胶类灭火剂在存放过程中易出现霉变的现象，故本发明制备的高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂添加了适量的防腐剂，延长其存放时间；由于该高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂采用生物质基凝胶作为芯材，相比于溶液，凝胶具有三维空间网状结构，内部具有较高的含水量，这一结构使得该微胶囊灭火剂具有高稳定性，相比于普通的干水灭火剂和干粉灭火剂更加容易储存和运输，并且灭火效率更高；另外，所选的生物质基凝胶剂更加绿色环保，无毒无污染，对环境友好；

19、(2)、该高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂在灭火过程中，遇到高温，胶囊外壳破裂，释放出内部的水，水分蒸发吸收大量热，稀释氧气，起到冷却、窒息的作用，胶囊外壳同时可以抑制燃烧，在灭火过程中起到协同的作用；由于铝盐大多不溶于水，本发明添加的铝盐修饰胶囊外壳，在遇到高温时，铝盐分解，与火焰燃烧产生的自由基结合，提高灭火效率；

20、(3)、另外，该高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂添加的分散剂，在灭火过程中也可以起到抑制燃烧的作用，提高灭火效率。

技术特征：

1.一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中防腐剂为对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丁酯、对羟基苯甲酸丙酯中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中防腐剂与去离子水的重量份比为(10～15):(12000～13000)。

4.根据权利要求1所述的一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种；消泡剂为二甲基硅油。

5.根据权利要求1所述的一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中消泡剂、分散剂与溶液a的重量份比为(250～300)：(10～15)：(12000～13000)。

6.根据权利要求1所述的一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中凝胶剂为明胶、卡拉胶、结冷胶的一种。

7.根据权利要求1所述的一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中凝胶剂与基础溶液的重量份为(0～40):(12000～13000)。

8.根据权利要求1所述的一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中铝盐为次磷酸铝、二乙基次膦酸铝、磷酸铝、氢氧化铝的一种或几种；纳米疏水颗粒为疏水性二氧化硅；润滑剂为云母粉、滑石粉、硬脂酸镁、山嵛酸甘油酯中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中铝盐、纳米疏水颗粒、润滑剂与凝胶溶液的重量份比为(0～700)：1000：(50～100):(10000～14000)。

10.一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂，其特征在于：包括微胶囊、铝盐和润滑剂；所述微胶囊包括壁材和芯材，壁材为纳米疏水颗粒，芯材为生物质基凝胶；所述高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂采用如权利要求1～9任一项所述制备方法制得。

技术总结本发明涉及灭火材料技术领域，公开了一种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂及其制备方法。这种高稳定性生物质基凝胶微胶囊灭火剂包括壁材和芯材，壁材为纳米疏水颗粒，芯材为生物质基凝胶，所述微胶囊灭火剂制备包括以下步骤：将防腐剂、消泡剂与分散剂加入到去离子水中得到基础胶液；将凝胶剂加入基础溶液中得到凝胶溶液；将纳米疏水颗粒、润滑剂与凝胶溶液加入到高速搅拌器中搅拌，得到生物质基凝胶微胶囊灭火剂。由于凝胶剂的加入，该微胶囊灭火剂具有良好的稳定性，便于运输和储存；由于润滑剂和分散剂的加入，该微胶囊灭火剂的流动性、分散性良好；微胶囊灭火剂本身无毒无害，对环境友好，含水量高，灭火效率高。技术研发人员：蒋军成,谢莹,柴国强,吴洁受保护的技术使用者：常州大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18