一种高效水基灭火剂的制备方法
阅读说明：本技术 一种高效水基灭火剂的制备方法 (Preparation method of efficient water-based fire extinguishing agent ) 是由 袁大想 吴健泳 于 2021-09-13 设计创作，主要内容包括：该发明涉及灭火材料技术领域,具体关于一种高效水基灭火剂的制备方法；该发明的一种高效水基灭火剂中有机磷化合物高温下生成的聚磷酸以及磷酸共同在凝聚相中发挥阻燃作用,且阻燃剂无不含卤素,无毒,有利于环保,具有良好的应用前景,而且也为含磷乙烯基阻燃剂增加一个新品种；阻燃性能优异,为推动低碳、环保、绿色、安全的新材料领域的发展具有重要意义。(The invention relates to the technical field of fire extinguishing materials, in particular to a preparation method of a high-efficiency water-based fire extinguishing agent; polyphosphoric acid and phosphoric acid which are generated by organic phosphorus compounds at high temperature in the high-efficiency water-based fire extinguishing agent jointly play a flame retardant role in a condensed phase, and the flame retardant is free from halogen, non-toxic, beneficial to environmental protection, good in application prospect, and a new variety is added for the phosphorus-containing vinyl flame retardant; the flame retardant property is excellent, and the flame retardant has important significance for promoting the development of the field of new materials which are low-carbon, environment-friendly, green and safe.)
技术领域
该发明涉及灭火材料技术领域，尤其是一种高效水基灭火剂的制备方法。
背景技术
传统的水基阻燃产品主要是发泡型产品，它包括下列三种成分：1)酸源；2)碳源；3)气源。作为酸源的物质主要有：卤化物、磷酸铵、聚磷酸铵、磷酸脲、硫酸盐、硼酸等；作为气源的物质主要有尿素、碳酸氢铵、三聚氰胺、二氰胺及其衍生物；碳源主要有多元醇、淀粉等。传统水基阻燃剂存在的最大问题是多数物质不是水溶性的。为此，不得不添加分散剂、防沉剂，使处理后的制品表面存在不透明，析出结晶严重等问题，极大地影响了制品的表面质量，而且有些成分吸湿性严重，对制品的力学性能影响较大；此外，有些成分不可降解，给生态环境带来危害。
有机磷阻燃剂包括磷(膦)酸酯、亚磷酸酯、有机磷盐、氧化膦、含磷多元醇等，但应用最多的则是磷(膦)酸酯及其齐聚物。如Fyrol76是由乙烯基膦酸二(2-氯乙基)酯与甲基膦酸酯缩聚生成的一种齐聚物，它既可单独使用，也可与N-羟甲基丙烯胺并用，以过硫酸钾为催化剂引发自由基聚合反应，使N-羟甲基接枝于纤维素上，使含纤维素的织物，如棉或其混纺织物获得阻燃性。氧化磷阻燃剂在天然纤维中也有使用，三(氮杂环丙烯基)氧化膦(APO)是一种用于棉织物的阻燃剂，它不仅赋予棉织物以阻燃性，而且使棉织物获得免熨性能，但氮杂环丙烯基的安全卫生问题限制了APO的工业应用。而一些含两个反应基团的苯基氧化膦，如二苯基-2,5-二(羟乙氧基)苯基氧化膦、甲基二(3,5-二溴-4-羟乙氧基苯基)氧化膦等则用于阻燃聚脂纤维。
CN201210592631.8公开了提供了一种灭火剂，由亲水性固体粉末与水或水溶液搅拌均匀后加入表面活性剂混合均匀，然后再加入疏水性固体粒子混合分散而成：亲水性固体粉末1～25份，水溶性表面活性剂0.001～2份，疏水性固体粒子2～100份，水或水溶液100份。本发明提供了一种灭火剂的制备方法。本发明灭火剂与现有灭火剂相比，本发明灭火剂能够同时发挥窒息、冷却、隔离和化学抑制作用，灭火效率高；且本发明灭火剂在水相中添加了表面活性剂，降低了制备过程中的分散转速，缩短了分散时间，提高了制备效率。
发明内容
本发明提供了一种高效水基灭火剂的制备方法，属于灭火材料技术领域。
一种高效水基灭火剂的制备方法，按照质量份数，其制备方法为：
S1：在氮气保护下，将200-250份的离子水放入搅拌容器中，加热升温；
S2：先将1.0-3.5份分散剂，1.2-4.0份引发剂，4-9份水性高分子聚合物，搅拌至完全溶解，再加入17-50份双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯(CAS 18291-41-3)，0.5-5份乙烯基胍胺，0.1-2.4份4-氨基苯甲酸烯丙酯混合均匀，最后加入1.1-3.2份分散稳定剂；
S3：控温反应温度，搅拌反应3-5h，反应完成后降温到室温，即可得到所述的一种高效水基灭火剂。
进一步的，所述S1中温度为50-70℃；
进一步的，所述S2中分散剂为壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠、聚萘甲醛磺酸钠盐、木质素磺酸钠中一种或几种的组合物；
进一步的，所述S2中分散剂质量份数优化为1.3-3.2份；
进一步的，所述S2中引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾；
进一步的，所述S2中引发剂质量份数优化为1.5-3.5份；
进一步的，所述S2中水性高分子聚合物含多个亲水基团，包括羟基、羧基、胺基或聚环氧乙烷链段的聚合物；
进一步的，所述S2中水性高分子聚合物选自聚丙烯酰胺(PAM)、水解聚丙烯酰胺(HPAM)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；
进一步的，所述S2中水性高分子聚合物质量份数优化为5-8.5份；
进一步的，所述S2中双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯质量份数优化为20-27份；
进一步的，所述S2中乙烯基胍胺质量份数优化为1.2-3.5份；
进一步的，所述S2中4-氨基苯甲酸烯丙酯质量份数优化为0.2-2.0份；
进一步的，所述S2中分散稳定剂为气相二氧化硅、有机膨润土、羧甲基纤维素、聚乙烯醇中一种或几种的组合物；
进一步的，所述S3中反应温度为60-80℃；
进一步的，所述S3中搅拌转速为60r/min；
进一步的，高效水基灭火剂的制备方法应用于各种灭火器设备或装置。
反应机理为：
其部分反应的方程式示意为：
双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯与乙烯基胍胺，4-氨基苯甲酸烯丙酯聚合，得到新型阻燃剂，其化合物结构示意如下式：
乙烯基胍胺在高分子支链上导入，则可使高分子的软化点温度、玻璃体转移点温度大大提高，使相对密度和溶解度增加，提高聚合物的耐热性。
技术效果为：
(1)引入了水性高分子聚合物，作为胶黏基料，形成阻燃涂层；二是引入了硅，即氮磷硅型水基阻燃整理剂。由于硅氧烷的引入，与水溶性的磷氮复合体系相容性变差，但是本体系均一稳定。采用磷氮硅阻燃体系，硅磷协同阻燃效应表现在燃烧过程中，磷酸类物质能促进焦炭层的生成，硅氧烷降解产生的层状二氧化硅阻止了碳化层的氧化，从而更进一步提高了碳层的稳定性，硅磷的协同作用进一步增强。硅烷类添加量小，阻燃性能优异，而且抑烟性能良好燃烧时表面碳层形成一层耐高温、韧性好、玻璃态的阻隔层，显著地提高了碳层的阻隔效应。
(2)有机磷化合物高温下生成的聚磷酸以及磷酸共同在凝聚相中发挥阻燃作用。本发明的阻燃剂无不含卤素，无毒，有利于环保，具有良好的应用前景，而且也为含磷乙烯基阻燃剂增加一个新品种；阻燃性能优异，为推动低碳、环保、绿色、安全的新材料领域的发展具有重要意义。
具体实施方式
本发明的水机灭火剂按GB 17427-1998“国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心”的标准鉴定，灭火性能达到IA级，特别适用于扑灭各种油类(特别是轻油类)火灾，且该灭火剂自封能力强，抗复燃性能好，灭火迅速，不易腐败变质，适用于普通泡沫灭火器，广泛适用于机场，油库，船舶，仓库，加油站，石化企业及家庭等，具有较高的实际应用价值和广阔的市场前景
实施例1
S1：在氮气保护下，将200g离子水放入搅拌容器中，加热升温至50℃；
S2：先将1.0g壬基酚聚氧乙烯醚，1.2g过硫酸钾，4g聚丙烯酰胺(PAM)，搅拌至完全溶解，再加入17g双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯(CAS 18291-41-3)，0.5g乙烯基胍胺，0.1g4-氨基苯甲酸烯丙酯混合均匀，最后加入1.1g气相二氧化硅；
S3：控温反应温度为60℃，搅拌转速为60r/min，反应3h，反应完成后降温到室温，即可得到所述的一种高效水基灭火剂。
实施例2
S1：在氮气保护下，将210g离子水放入搅拌容器中，加热升温至50℃；
S2：先将1.5g十二烷基磺酸钠，1.8g过硫酸钾，5g聚丙烯酰胺(PAM)，搅拌至完全溶解，再加入25g双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯(CAS 18291-41-3)，1.5g乙烯基胍胺，0.6g 4-氨基苯甲酸烯丙酯混合均匀，最后加入1.8g气相二氧化硅；
S3：控温反应温度为60℃，搅拌转速为70r/min，反应3h，反应完成后降温到室温，即可得到所述的一种高效水基灭火剂。
实施例3
S1：在氮气保护下，将220g离子水放入搅拌容器中，加热升温至60℃；
S2：先将2.4g聚萘甲醛磺酸钠盐，2.4g过硫酸钾，6g水解聚丙烯酰胺(HPAM)，搅拌至完全溶解，再加入35g双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯(CAS 18291-41-3)，3g乙烯基胍胺，1.5g 4-氨基苯甲酸烯丙酯混合均匀，最后加入2.4g有机膨润土；
S3：控温反应温度为70℃，搅拌转速为80r/min，反应4h，反应完成后降温到室温，即可得到所述的一种高效水基灭火剂。
实施例4
S1：在氮气保护下，将230g离子水放入搅拌容器中，加热升温至60℃；
S2：先将3.0g木质素磺酸钠，3.0g过硫酸铵，7g聚聚丙烯酰胺(HPAM)，搅拌至完全溶解，再加入40g双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯(CAS 18291-41-3)，4g乙烯基胍胺，2.0g 4-氨基苯甲酸烯丙酯混合均匀，最后加入2.8g有机膨润土；
S3：控温反应温度为80℃，搅拌转速为90r/min，反应4h，反应完成后降温到室温，即可得到所述的一种高效水基灭火剂。
实施例5
S1：在氮气保护下，将240g离子水放入搅拌容器中，加热升温至70℃；
S2：先将3.2g十二烷基磺酸钠，3.5g过硫酸铵，8g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，搅拌至完全溶解，再加入45g双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯(CAS 18291-41-3)，4.5g乙烯基胍胺，2.2g 4-氨基苯甲酸烯丙酯混合均匀，最后加入3.0g羧甲基纤维素；
S3：控温反应温度为70℃，搅拌转速为100r/min，反应4h，反应完成后降温到室温，即可得到所述的一种高效水基灭火剂。
实施例6
S1：在氮气保护下，将250g离子水放入搅拌容器中，加热升温至70℃；
S2：先将3.5g壬基酚聚氧乙烯醚，4.0g过硫酸铵，9g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，搅拌至完全溶解，再加入50g双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯(CAS 18291-41-3)，5g乙烯基胍胺，2.4g 4-氨基苯甲酸烯丙酯混合均匀，最后加入3.2g聚乙烯醇；
S3：控温反应温度为80℃，搅拌转速为120r/min，反应4h，反应完成后降温到室温，即可得到所述的一种高效水基灭火剂。
实施例评价