阅读说明：本技术 一种基于高聚磷酸铵的森林干粉灭火剂及其制备方法 (High-ammonium-polyphosphate-based forest dry powder extinguishing agent and preparation method thereof ) 是由 杨建� 姚博强 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明属于森林灭火技术领域,提供了一种基于高聚磷酸铵的森林干粉灭火剂,包括以下按组分：聚磷酸铵、聚磷酸铵质量10％～30％的氰尿酸三聚氰胺、聚磷酸铵质量5％～20％的磷酸氢二胺、聚磷酸铵质量5％～10％的石墨粉、聚磷酸铵质量3％～12％的硼酸锌、聚磷酸铵质量0.05％～0.2％的硅油、聚磷酸铵质量0.005％～0.1％的白炭黑、聚磷酸铵质量0.001％～0.5％的季铵盐,其中聚磷酸铵为高聚磷酸铵,磷含量≥30％,氮含量≥14％,聚合度大于100,粒径小于20μm。(The invention belongs to the technical field of forest fire extinguishing, and provides a high-ammonium polyphosphate-based forest dry powder extinguishing agent, which comprises the following components in parts by weight: ammonium polyphosphate, melamine cyanurate with the mass of 10-30% of ammonium polyphosphate, diammonium hydrogen phosphate with the mass of 5-20% of ammonium polyphosphate, graphite powder with the mass of 5-10% of ammonium polyphosphate, zinc borate with the mass of 3-12% of ammonium polyphosphate, silicone oil with the mass of 0.05-0.2% of ammonium polyphosphate, white carbon black with the mass of 0.005-0.1% of ammonium polyphosphate and quaternary ammonium salt with the mass of 0.001-0.5% of ammonium polyphosphate, wherein the ammonium polyphosphate is high ammonium polyphosphate, the phosphorus content is not less than 30%, the nitrogen content is not less than 14%, the polymerization degree is more than 100, and the particle size is less than 20 microns.)

一种基于高聚磷酸铵的森林干粉灭火剂及其制备方法

技术领域

本发明总体地涉及森林消防灭火技术领域，具体地涉及一种基于高聚磷酸铵的森林干粉灭火剂及其制备方法。

背景技术

森林火灾是一种频繁发生的自然灾害现象，突发性强、破坏性大。森林火灾的发生不仅会给国家森林资源和人民群众的生命财产造成巨大损失，也使得生态环境遭到严重破坏，大火过后的恢复期需要十年甚至上百年。为了控制和扑灭森林火灾，世界各国都在不断研发和改进火灾扑救技术。

在实际灭火中，对正在燃烧的可燃物进行大颗水滴喷洒，是扑灭森林火灾的有效途径，也是林区常用的森林消防策略。在扑灭森林火灾时，扑灭单位面积上可燃物的火焰通常需要1～2.5倍的水量才可以达到最佳的灭火效果。

在很多地形复杂、地势起伏的丘陵、山地和高原，一旦发生森林火灾，森林消防队员很难及时到达火场，有时甚至无法抵达。空中灭火飞机具有速度快、不受地形限制等空中优势，可直接飞临火场实施载水灭火。以水灭火在应对沟塘火、灌丛火、草原火和树冠火时效果很好，但是在应对林内地表火时，由于树冠阻挡，灭火的效果不理想。目前，森林化学灭火剂一般由主剂、助剂、黏稠剂、湿润剂、防腐剂、着色剂等成分组成，含有大量的水，以物理灭火为主，灭火效力有限。

现常用的灭火剂按灭火机理可分为两大类：化学灭火和物理灭火。化学灭火采用化学物质与火焰相遇时的化学抑制作用，扑获燃烧自由基，阻断燃烧链式反应，使火焰熄灭，因而灭火速度快、效率高。物理灭火采用窒息灭火，使火得不到具备燃烧的氧而熄灭，因而灭火速度慢、效率低。但物理灭火方式对于熄灭可燃固体的无焰燃烧(阴燃)及防止可燃液体的复燃有独到的效果。

美国首先开发出以碳酸氢钠为基料的干粉灭火剂，发展至今已形成多种产品。ABC类：磷酸铵盐；BC类：碳酸氢钠，碳酸氢钾等；D类：石墨灭火剂等。干粉灭火剂有优良的灭火速率和效率。干粉地灭火速度是卤代烷的2.5倍，是二氧化碳的4倍，是泡沫的20倍，是水的40倍。

目前国内已有产品中能够起到灭火作用的物质主要有：磷酸铵盐、碳酸铵盐、氯化钠、氯化钾等。普通干粉灭火剂灭火组分含量在国标中有严格的规定，磷酸二氢铵含量≥75％，碳酸氢钠含量≥82％。

超细干粉灭火剂除了有上述物质组分外，还有聚合材料为灭火组分的ABC超细干粉灭火剂，主要由活性灭火组份、粉碎助剂组分、疏水组分、惰性填料组分等组成。灭火组份是超细干粉灭火剂的核心。超细干粉灭火剂把化学灭火的优势和物理灭火的优势有机结合起来，对有焰燃烧的化学抑作用，对无焰燃烧的窒息作用以及对热辐射的遮隔、冷却作用是这种灭火剂特性的集中体现。有关行业标准未规定灭火组分含量，但严格规定了灭火效能指标≤150g/m³。

发明内容

针对现有超细干粉灭火剂用于扑灭森林火灾过程中，灭火剂含有大量微细颗粒，弥散灭火，覆盖能力不足的缺点，综合利用多种阻燃成分的协同作用，提供一种基于高聚磷酸铵的森林干粉灭火剂及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种基于高聚磷酸铵的森林干粉灭火剂，包括以下组分：聚磷酸铵、氰尿酸三聚氰胺、磷酸氢二胺、石墨粉、硼酸锌、硅油、白炭黑、季铵盐。

进一步的，上述聚磷酸铵为高聚磷酸铵，磷含量≥30％，氮含量≥14％，聚合度大于100，粒径小于20μm。

进一步的，上述氰尿酸三聚氰胺氮含量≥49％，平均粒径小于5μm，用量为聚磷酸铵质量的10％～30％。

进一步的，上述磷酸氢二胺中五氧化二磷含量≥50％，氮含量≥21％，平均粒径小于150μm，用量为聚磷酸铵质量的5％～20％。

进一步的，上述所述石墨粉为可膨胀石墨，粒度为50-100目，膨胀率为150-350倍，用量为聚磷酸铵质量的5％～10％；所述白炭黑为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑中的一种，优选气相法白炭黑，用量为聚磷酸铵质量的0.005％～0.1％；所述季铵盐为十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或多种，用量为高聚磷酸铵质量的0.001％～0.5％。

进一步的，上述硼酸锌中氧化锌含量42％-44％，三氧化二硼含量52％-56％，粒径2-8μm，用量为聚磷酸铵质量的3％～12％。

进一步的，上述硅油为甲基硅油、乙基硅油、甲基含氢硅油、乙基含氢硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油中的一种或多种，优选甲基三氟丙基硅油，用量为聚磷酸铵质量的0.05％～0.2％。

本发明同时提供了上述基于高聚磷酸铵的森林干粉灭火剂的制备方法，将聚磷酸铵、氰尿酸三聚氰胺、磷酸氢二胺、石墨粉、硼酸锌、硅油、白炭黑、季铵盐加入到三维混合机中，混合均匀；干燥之后气流粉碎；过筛得到森林灭火剂。

进一步的，上述干燥条件为：干燥温度为80℃～200℃，干燥时间为4h～24h。

进一步的，上述过筛是将干燥的灭火剂过300目筛，取筛下物。

本发明相比现有技术的有益效果为：通过季铵盐吸附在聚磷酸铵、氰尿酸三聚氰胺、磷酸氢二胺、硼酸锌和石墨粉表面，利用硅油和白炭黑共同构成干粉灭火剂的疏水组份，在灭火剂颗粒周围形成叠加的斥水场，保持灭火剂的干燥，增加灭火剂的流动性。气流粉碎控制得到粒径小于20μm的复合灭火剂粒子，复合灭火剂粒子具有超细干粉灭火剂的强窒息表面燃烧、能够遮隔和冷却热辐射的功能；可膨胀石墨具有鳞片状结构，一方面防止灭火剂存放过程中振实结块，另一方面在加热到一定温度下，可迅速吸热分解产生大量气体，使石墨膨胀成蠕虫状，体积膨胀200-350倍，受热膨胀将可燃物与氧气阻隔，同时消耗自由基，抑制火焰传播；高聚磷酸铵热分解吸热，放出氨、水和磷酸，协同阻燃；季铵盐具有快速消耗自由基的作用，能够中断燃烧过程中的链反应，从而提高干粉灭火剂的灭火效率。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

取100kg高聚磷酸铵、10kg氰尿酸三聚氰胺、10kg磷酸氢二胺、5kg石墨粉、3kg硼酸锌、0.1kg甲基三氟丙基硅油、0.05kg白炭黑和0.05kg十二烷基三甲基溴化铵加入到500L三维混合机中，搅拌3h；将物料放入120℃鼓风干燥箱干燥24h；气流粉碎机粉碎后过300目筛得到森林灭火剂。

实施例2：

取100kg高聚磷酸铵、20kg氰尿酸三聚氰胺、5kg磷酸氢二胺、8kg石墨粉、6kg硼酸锌、0.2kg甲基硅油、0.1kg白炭黑和0.05kg十六烷基三甲基溴化铵加入到500L三维混合机中，搅拌4h；将物料放入180℃鼓风干燥箱干燥12h；气流粉碎机粉碎后过300目筛得到森林灭火剂。

本发明对实施例1和实施例2制备的森林灭火剂进行了性能测试，结果见表1。

表1森林灭火剂测试结果

可以看出，本发明制备的森林灭火剂在灭火性能、疏水性能(针入度、吸湿率、斥水性)、流动性等方面与标准相比，达到GA578-2005超细干粉灭火剂要求。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。