阅读说明：本技术 一种抗腐蚀性气溶胶灭火剂的制备方法 (Preparation method of corrosion-resistant aerosol fire extinguishing agent ) 是由 黎茜茜 于 2020-04-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种抗腐蚀性气溶胶灭火剂的制备方法,属于灭火剂材料技术领域。本发明以硝酸钾为主氧化剂,硫酸铝和碳酸氢钠为助氧化剂,木炭为还原剂,甘草粉作发泡剂,糯米粉为粘结剂,制备出灭火剂基体,采用硬脂酸对灭火剂基体进行包覆处理,制备出一种抗腐蚀性气溶胶灭火剂；硫酸铝和碳酸氢钠在燃烧后生成大量二氧化碳气体,与甘草粉作用生成许多气泡,能覆盖在着火物的表面上隔绝空气,同时二氧化碳是惰性气体,不助燃,气溶胶发生剂在喷放以后,产物主要是钾的氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐,这几种物质都很容易吸湿,它们均能与水反应产生强碱性溶液,泡沫覆盖在电子金属部件上起到隔离的作用,避免这些产物会对被保护的电子金属部件产生腐蚀。(The invention relates to a preparation method of an anti-corrosion aerosol fire extinguishing agent, belonging to the technical field of fire extinguishing agent materials. The invention takes potassium nitrate as a main oxidant, aluminum sulfate and sodium bicarbonate as auxiliary oxidants, charcoal as a reducing agent, licorice powder as a foaming agent and glutinous rice powder as a binder to prepare a fire extinguishing agent matrix, and stearic acid is adopted to coat the fire extinguishing agent matrix to prepare the corrosion-resistant aerosol fire extinguishing agent; aluminum sulfate and sodium bicarbonate generate a large amount of carbon dioxide gas after combustion, and generate a plurality of bubbles under the action of licorice powder, the carbon dioxide gas can cover the surface of a fire to isolate air, meanwhile, the carbon dioxide gas is inert gas and does not support combustion, after the aerosol generating agent is sprayed, the products are mainly potassium oxide, carbonate and bicarbonate, the substances are easy to absorb moisture, the substances can react with water to generate strong alkaline solution, and the foam covers electronic metal parts to play an isolating role, so that the products can be prevented from corroding the protected electronic metal parts.)

一种抗腐蚀性气溶胶灭火剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种抗腐蚀性气溶胶灭火剂的制备方法，属于灭火剂材料技术领域。

背景技术

火灾是人类生存环境中发生频率最高的灾害，且发生时间和地点难以准确掌握预测，消防法规定任何公共场所均必须安装灭火设施。长久以来，为了防范和消灭火灾，人们采取了各式各样的措施，研制了各种各样的灭火设备，常见的有清水灭火剂、二氧化碳灭火剂、泡沫灭火剂、干粉灭火剂等。这四种灭火剂，大家耳熟能详，但是受制于灭火机理和灭火效率的影响，它们的应用还存在一定的局限性。

广义上的气溶胶是指以液态物质或者固态小颗粒为分散质，以空气为分散介质的胶体体系。液态物质为分散质，空气为分散介质的气溶胶一般称为雾；固态小颗粒为分散质，空气为分散介质的气溶胶称为烟，当固态小颗粒达到微米级时也被称作霾。上世纪中叶，气溶胶灭火剂系统才开始研发，经历了几十年的发展，直才受到科研人员的重视并被大量研究。当今气溶胶灭火体系主要有冷气溶胶灭火剂支系和热气溶胶灭火剂支系，后者因其技术先进，实用价值高，成为了争相研究的焦点。

冷气溶胶灭火剂是利用机械或高区气流将固体或液体超细灭火微粒分散于气体中而形成的灭火溶胶。目前应用于冷气溶胶灭火剂中的灭火微粒是由物理分散法或化学分散法制成的，主要的成分是超细干粉灭火剂。超细干粉灭火剂是经普通干粉灭火剂多次粉碎研磨而成，在粉碎之前还必须经过一定的处理，加入适量助磨剂提高研磨效果、加入隔离剂提高颗粒流散性、加入防潮剂防止吸潮成块等。超细干粉灭火剂利用高压惰性气体作为动力源，将细小微粒释放到空气中形成气溶胶。冷气溶胶灭火剂在释放前，必须确保动力气体和颗粒独立储存，互不接触影响。当灭火剂工作时，超细干粉颗粒则通过高压气流被释放到火场中。细小颗粒可以绕开障碍物，弥漫在火场中并保持相当长的时间，从而达到快速持续灭火目的。冷气溶胶灭火剂目前面临的两个难题：一是灭火微粒需要进一步的细化，提高空间弥散程度；二是超细干粉在储存过程中要防止结块。上述两个技术瓶颈一直困扰着冷气溶胶灭火系统的发展。冷气溶胶灭火剂体系中还包括超细水雾灭火剂，超细水雾一般是指粒径在20-120um之间的小水滴，这种小水滴具有很大的表面积，接触火焰后能迅速汽化，吸收热量，从而达到灭火效果。但其设备系统比较庞大，需要架设管道，日常维护费用比较昂贵，微米级的水雾在释放的过程中又极易凝结，造成粒径过大，影响灭火效果。形成的水渍，也会对电路仪器设备造成短路。

热气溶胶灭火剂（发生剂）是由氧化剂、可燃剂、粘合剂、改性剂等物质混合而成的固体烟火药。通过电流或热的作用，使药剂自身发生氧化还原反应，燃烧后的产物为固体小微粒，通过降温处理，被释放到火场中，从而形成灭火的气溶胶。热气溶胶灭火剂不能直接灭火，只有当火灾发生后，触发系统工作，点燃热气溶胶灭火剂，进行快速的燃烧反巧，产生的惰性气体和固态小颗粒喷出灭火装置，从而起到灭火作用。热气溶胶药剂燃烧后产生的细小颗粒直径主要在1um左右，这种细小粒子表面积很大，可以通过无规则的布朗运动迅速弥漫整个空间，以全覆盖的方式进行灭火，所以灭火效能很高。

热气溶胶灭火剂技术先进，使用广泛，应用前景巨大。目前市售的K型热气溶胶灭火剂存在产物对电子金属部件有巨大腐蚀性，喷口易被堵塞的问题，制约了其应用范围。市售的S型热气溶胶灭火剂存在喷射速度慢，反应不完全，灭火效能低，在药剂长期储存后，点火率无法有效保证等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有气溶胶灭火剂存在产物对电子金属部件有巨大腐蚀性，喷口易被堵塞的问题，提供了一种抗腐蚀性气溶胶灭火剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）将硝酸钾、硫酸铝、碳酸氢钠和木炭分别置于球磨机中进行球磨处理，即得硝酸钾粉末、硫酸铝粉末、碳酸氢钠粉末和木炭粉末，将硝酸钾粉末、硫酸铝粉末、碳酸氢钠粉末和木炭粉末分别进行干燥并过筛处理，即得干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末和干燥木炭粉末；

（2）取干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末，将干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末混合，进行搅拌处理，即得混合物，将混合物进行过筛处理，即得基体粉末；

（3）将糯米粉和去离子水混合，进行恒温搅拌处理，冷却至室温即得粘结剂；

（4）将粘结剂和基体粉末混合均匀，并进行造粒，即得坯体，将坯体进行干燥处理，即得前驱体颗粒；

（5）将前驱体颗粒、硬脂酸和丙酮混合，进行搅拌处理，即得混合物料，将混合物料置于真空干燥器中，每10～12h取出搅拌一次，40～48h后取出，即得抗腐蚀性气溶胶灭火剂。

步骤（1）所述的球磨处理步骤为：将硝酸钾、硫酸铝、碳酸氢钠和木炭分别置于球磨机中，在转速为30～50r/min下球磨10～15min。

步骤（1）所述的干燥并过筛处理步骤为：将硝酸钾粉末、硫酸铝粉末、碳酸氢钠粉末和木炭粉末分别置于温度为60～70℃的烘箱中干燥4～5h，冷却至室温，并分别过100～120目筛。

步骤（2）所述的干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末之间的比例分别为：按重量份数计，分别称取30～40份干燥硝酸钾粉末、10～20份干燥硫酸铝粉末、30～40份干燥碳酸氢钠粉末、5～15份干燥木炭粉末。

步骤（2）所述的搅拌处理步骤为：将干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末混合，在搅拌速度为80～100r/min下搅拌10～20min。

步骤（2）所述的过筛处理步骤为：将混合物过50～60目筛，反复过筛3～5次。

步骤（3）所述的恒温搅拌处理步骤为：按质量比1∶3将糯米粉和去离子水混合，在温度为90～100℃，搅拌速度为100～150r/min下恒温搅拌10～20min。

步骤（4）所述的造粒步骤为：按质量比1∶5将粘结剂和基体粉末混合均匀，并通过50～60目筛进行造粒。

步骤（4）所述的干燥处理步骤为：将坯体置于温度为20～25℃的烘箱中干燥30～40min。

步骤（5）所述的搅拌处理步骤为：按质量比10∶0.04∶2将前驱体颗粒、硬脂酸和丙酮混合，在搅拌速度为50～80r/min下搅拌3～5min。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明以硝酸钾为主氧化剂，硫酸铝和碳酸氢钠为助氧化剂，木炭为还原剂，甘草粉作发泡剂，糯米粉为粘结剂，制备出灭火剂基体，采用硬脂酸对灭火剂基体进行包覆处理，制备出一种抗腐蚀性气溶胶灭火剂；硫酸铝和碳酸氢钠在燃烧后生成大量二氧化碳气体，与发泡剂甘草粉作用生成许多气泡，这种泡沫密度小，且有黏性，能覆盖在着火物的表面上隔绝空气，同时二氧化碳又是惰性气体，不助燃，气溶胶发生剂在喷放以后，产物主要是钾的氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐，这几种物质都很容易吸湿，它们均能与水反应产生强碱性溶液，泡沫覆盖在电子金属部件上起到隔离的作用，避免这些产物会对被保护的电子金属部件产生腐蚀；

（2）本发明采用硬脂酸对灭火剂基体进行包覆处理，能改善灭火剂基体的吸湿性，从而使喷口不易被堵塞；硬脂酸能够吸附水分，使灭火剂具有很好的抗吸湿性，能够更好地燃烧，经过硬脂酸包覆后的气溶胶灭火剂分散性能好、结块小、易于贮存；

（3）本发明中硫酸铝和碳酸氢钠在燃烧后生成的主要产物是氢氧化铝，氢氧化铝在高温下能分解出化学结合水，此分解反应为吸热反应，因而可延缓高聚物的热降解速度，减慢或抑制高聚物的燃烧，抑制高聚物的温升，并促进炭化和抑烟；另外，释出的大量水汽可稀释可燃物的浓度、降低可燃气对燃烧的贡献，致使系统放热量和生烟量减小，这也有助于使燃烧中断；氢氧化铝能在被保护的电子金属部件表面上产生氧化铝保护膜，隔绝氧气，可阻止继续燃烧，也能阻止钾的氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐的水溶液对电子金属部件产生腐蚀；氢氧化铝在燃烧条件下产生强烈脱水性物质，不易产生可燃性挥发物，从而阻止火焰蔓延。

具体实施方式

将硝酸钾、硫酸铝、碳酸氢钠和木炭分别置于球磨机中，在转速为30～50r/min下球磨10～15min，即得硝酸钾粉末、硫酸铝粉末、碳酸氢钠粉末和木炭粉末，将硝酸钾粉末、硫酸铝粉末、碳酸氢钠粉末和木炭粉末分别置于温度为60～70℃的烘箱中干燥4～5h，冷却至室温，并分别过100～120目筛，即得干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末和干燥木炭粉末；按重量份数计，分别称取30～40份干燥硝酸钾粉末、10～20份干燥硫酸铝粉末、30～40份干燥碳酸氢钠粉末、5～15份干燥木炭粉末，将干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末混合，在搅拌速度为80～100r/min下搅拌10～20min，即得混合物，将混合物过50～60目筛，反复过筛3～5次，即得基体粉末；按质量比1∶3将糯米粉和去离子水混合，在温度为90～100℃，搅拌速度为100～150r/min下恒温搅拌10～20min，冷却至室温即得粘结剂；按质量比1∶5将粘结剂和基体粉末混合均匀，并通过50～60目筛进行造粒，即得坯体，将坯体置于温度为20～25℃的烘箱中干燥30～40min，即得前驱体颗粒；按质量比10∶0.04∶2将前驱体颗粒、硬脂酸和丙酮混合，在搅拌速度为50～80r/min下搅拌3～5min，即得混合物料，将混合物料置于真空干燥器中，每10～12h取出搅拌一次，40～48h后取出，即得抗腐蚀性气溶胶灭火剂。

实施例1

将硝酸钾、硫酸铝、碳酸氢钠和木炭分别置于球磨机中进行球磨处理，即得硝酸钾粉末、硫酸铝粉末、碳酸氢钠粉末和木炭粉末，将硝酸钾粉末、硫酸铝粉末、碳酸氢钠粉末和木炭粉末分别进行干燥并过筛处理，即得干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末和干燥木炭粉末；取干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末，将干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末混合，进行搅拌处理，即得混合物，将混合物进行过筛处理，即得基体粉末；将糯米粉和去离子水混合，进行恒温搅拌处理，冷却至室温即得粘结剂；将粘结剂和基体粉末混合均匀，并进行造粒，即得坯体，将坯体进行干燥处理，即得前驱体颗粒；将前驱体颗粒、硬脂酸和丙酮混合，进行搅拌处理，即得混合物料，将混合物料置于真空干燥器中，每10h取出搅拌一次，40h后取出，即得抗腐蚀性气溶胶灭火剂。球磨处理步骤为：将硝酸钾、硫酸铝、碳酸氢钠和木炭分别置于球磨机中，在转速为30r/min下球磨10min。干燥并过筛处理步骤为：将硝酸钾粉末、硫酸铝粉末、碳酸氢钠粉末和木炭粉末分别置于温度为60℃的烘箱中干燥4h，冷却至室温，并分别过100目筛。干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末之间的比例分别为：按重量份数计，分别称取30份干燥硝酸钾粉末、10份干燥硫酸铝粉末、30份干燥碳酸氢钠粉末、5份干燥木炭粉末。搅拌处理步骤为：将干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末混合，在搅拌速度为80r/min下搅拌10min。过筛处理步骤为：将混合物过50目筛，反复过筛3次。恒温搅拌处理步骤为：按质量比1∶3将糯米粉和去离子水混合，在温度为90℃，搅拌速度为100r/min下恒温搅拌10min。造粒步骤为：按质量比1∶5将粘结剂和基体粉末混合均匀，并通过50目筛进行造粒。干燥处理步骤为：将坯体置于温度为20℃的烘箱中干燥30min。搅拌处理步骤为：按质量比10∶0.04∶2将前驱体颗粒、硬脂酸和丙酮混合，在搅拌速度为50r/min下搅拌3min。

实施例2

将硝酸钾、硫酸铝、碳酸氢钠和木炭分别置于球磨机中进行球磨处理，即得硝酸钾粉末、硫酸铝粉末、碳酸氢钠粉末和木炭粉末，将硝酸钾粉末、硫酸铝粉末、碳酸氢钠粉末和木炭粉末分别进行干燥并过筛处理，即得干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末和干燥木炭粉末；取干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末，将干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末混合，进行搅拌处理，即得混合物，将混合物进行过筛处理，即得基体粉末；将糯米粉和去离子水混合，进行恒温搅拌处理，冷却至室温即得粘结剂；将粘结剂和基体粉末混合均匀，并进行造粒，即得坯体，将坯体进行干燥处理，即得前驱体颗粒；将前驱体颗粒、硬脂酸和丙酮混合，进行搅拌处理，即得混合物料，将混合物料置于真空干燥器中，每11h取出搅拌一次，44h后取出，即得抗腐蚀性气溶胶灭火剂。球磨处理步骤为：将硝酸钾、硫酸铝、碳酸氢钠和木炭分别置于球磨机中，在转速为40r/min下球磨12min。干燥并过筛处理步骤为：将硝酸钾粉末、硫酸铝粉末、碳酸氢钠粉末和木炭粉末分别置于温度为65℃的烘箱中干燥4h，冷却至室温，并分别过110目筛。干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末之间的比例分别为：按重量份数计，分别称取35份干燥硝酸钾粉末、15份干燥硫酸铝粉末、35份干燥碳酸氢钠粉末、10份干燥木炭粉末。搅拌处理步骤为：将干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末混合，在搅拌速度为90r/min下搅拌15min。过筛处理步骤为：将混合物过55目筛，反复过筛4次。恒温搅拌处理步骤为：按质量比1∶3将糯米粉和去离子水混合，在温度为95℃，搅拌速度为125r/min下恒温搅拌15min。造粒步骤为：按质量比1∶5将粘结剂和基体粉末混合均匀，并通过55目筛进行造粒。干燥处理步骤为：将坯体置于温度为22℃的烘箱中干燥35min。搅拌处理步骤为：按质量比10∶0.04∶2将前驱体颗粒、硬脂酸和丙酮混合，在搅拌速度为65r/min下搅拌4min。

实施例3

将硝酸钾、硫酸铝、碳酸氢钠和木炭分别置于球磨机中进行球磨处理，即得硝酸钾粉末、硫酸铝粉末、碳酸氢钠粉末和木炭粉末，将硝酸钾粉末、硫酸铝粉末、碳酸氢钠粉末和木炭粉末分别进行干燥并过筛处理，即得干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末和干燥木炭粉末；取干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末，将干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末混合，进行搅拌处理，即得混合物，将混合物进行过筛处理，即得基体粉末；将糯米粉和去离子水混合，进行恒温搅拌处理，冷却至室温即得粘结剂；将粘结剂和基体粉末混合均匀，并进行造粒，即得坯体，将坯体进行干燥处理，即得前驱体颗粒；将前驱体颗粒、硬脂酸和丙酮混合，进行搅拌处理，即得混合物料，将混合物料置于真空干燥器中，每12h取出搅拌一次，48h后取出，即得抗腐蚀性气溶胶灭火剂。球磨处理步骤为：将硝酸钾、硫酸铝、碳酸氢钠和木炭分别置于球磨机中，在转速为50r/min下球磨15min。干燥并过筛处理步骤为：将硝酸钾粉末、硫酸铝粉末、碳酸氢钠粉末和木炭粉末分别置于温度为70℃的烘箱中干燥5h，冷却至室温，并分别过120目筛。干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末之间的比例分别为：按重量份数计，分别称取40份干燥硝酸钾粉末、20份干燥硫酸铝粉末、40份干燥碳酸氢钠粉末、15份干燥木炭粉末。搅拌处理步骤为：将干燥硝酸钾粉末、干燥硫酸铝粉末、干燥碳酸氢钠粉末、干燥木炭粉末混合，在搅拌速度为100r/min下搅拌20min。过筛处理步骤为：将混合物过60目筛，反复过筛5次。恒温搅拌处理步骤为：按质量比1∶3将糯米粉和去离子水混合，在温度为100℃，搅拌速度为150r/min下恒温搅拌20min。造粒步骤为：按质量比1∶5将粘结剂和基体粉末混合均匀，并通过60目筛进行造粒。干燥处理步骤为：将坯体置于温度为25℃的烘箱中干燥40min。搅拌处理步骤为：按质量比10∶0.04∶2将前驱体颗粒、硬脂酸和丙酮混合，在搅拌速度为80r/min下搅拌5min。

对照例：东莞某公司生产的气溶胶灭火剂。

将实施例及对照例制备得到的气溶胶灭火剂进行检测，具体检测如下：

腐蚀性：将承接气溶胶颗粒的铜片分别放入相对湿度为90%和70%的密闭环境中24小时，观察气溶胶沉积物对铜片表面的腐蚀状况，最后去除表面锈蚀物，计算铜片的腐蚀失重。

灭火性能：分别将一定质量不同配方的灭火药注安放于1m³实验箱铁架台中央位置。实验箱内设置三处火源，其中两个低位火源距底板垂直高度为225mm，分别位于底板两对角位置，高位火源位于距底板垂直高度为440mm的另一角落处，三处火源水平距两相邻垂直箱壁均为150mm。火源燃料采用90#车用汽油，在铁皮筒内先加入深度为140mm的水，后加入30mm汽油，使釉面距铁皮筒上口边缘约10mm。关闭箱门后点燃灭火药柱，用秒表记录药柱燃烧时间、三处火源的灭火时间。

具体测试结果如表1。

表1性能表征对比表

检测项目	实施例1	实施例2	实施例3	对照例
					铜片失重/g	0.01	0.02	0.01	0.06
灭火时间/s	14	15	13	63

由表1可知，本发明制备的气溶胶灭火剂具有良好的耐腐蚀性和灭火性能。