CN116535278A - 一种用于非贮压全氟己酮灭火装置的高绝缘低腐蚀的汽化推动剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于非贮压全氟己酮灭火装置的高绝缘低腐蚀的汽化推动剂及制备方法，采用非金属盐和燃烧后残留物稳定性高的金属盐作为氧化剂，与还原剂和粘结剂混合制备汽化推动剂，通过燃烧产生的气体使药剂仓开孔或破裂，促使全氟己酮喷出实现灭火；同时汽化推动剂中的非金属盐氧化剂燃烧后的固体残留物无导电离子且在水中不溶解或溶解后呈中性，金属盐氧化剂燃烧后的固体残留物为稳定的金属盐，几乎不溶于水或与水反应，使汽化推动剂在燃烧后具有高绝缘低腐蚀的优点，从而扩大了非贮亚全氟己酮灭火装置的应用范围。此外在制备过程中将原料的直径控制在100目左右，降低了汽化推动剂对外界能量的感度，提高了安全性。
Description
技术领域
本发明属于消防灭火技术领域，具体涉及一种用于非贮压全氟己酮灭火装置的高绝缘低腐蚀的汽化推动剂及制备方法。
背景技术
全氟己酮灭火剂是一种新型环保、无色、无毒的灭火剂，该灭火剂标准大气压下的沸点为49.2℃，凝固点为-108℃，介电强度≥110kv，其绝缘性极高。常温下灭火剂呈液态，大大提高了灭火剂的储存、运输和使用性能，不必担心药剂造成人体冻伤伤害。灭火剂由喷头喷出后迅速转化为气态，挥发后不留任何残留痕迹，无毒、对人体无伤害，ODP臭氧层的耗损潜能值为0，GWP温室效应为1，ALT大气中的存活寿命为0.014年(5天)。灭火浓度为4～6％，是哈龙和HFCs类灭火剂的优良替代品。全氟己酮灭火剂主要是通过物理降温的机理熄灭火焰，此外还具有隔绝氧气和化学抑制的作用。其灭火机理包括：冷却、降温；隔绝氧气；化学抑制。长期起来全氟己酮主要应用于大型贮压式灭火系统重，但随着新能源、电力储能等新兴行业的迅猛发展及对消防安全的迫切需求，微/小型非贮压全氟己酮灭火装置开始涌现。现有非贮压全氟己酮灭火装置以汽化推动剂作为动力源推动全氟己酮喷放，主要有两种形式，形式一为汽化推动剂仅仅作为动力源，全氟己酮和汽化推动剂通过装置内部活塞分隔，通过汽化推动剂产生的气体推动活塞使全氟己酮喷放，该种形式存在装置结构复杂的问题，形式二为汽化推动剂装在药剂仓内，汽化推动剂启动后所产生的气体使药剂仓开孔或破裂，该种形式装置由于结构简单应用范围更广，成为非贮压全氟己酮灭火装置发展的主要趋势。如中国专利CN214860780U公开了一种全氟己酮内贮压灭火设备，中国专利CN215309854U公开了一种非贮压全氟己酮灭火装置。
其中当汽化推动剂装在药剂仓内时，会简化灭火装置的结构，降低对工艺的要求和成本，因此成为了非贮压全氟己酮灭火装置的主要生产趋势，目前非贮压全氟己酮灭火装置主要是以专用于灭火的气溶胶灭火剂作为汽化推动剂，如中国专利CN113509663A公开的非贮压全氟己酮灭火装置就是采用气溶胶产气药柱燃烧产生的热量破坏全氟己酮料包的包装，并使其在气溶胶的压力下向外喷出从而实现灭火。但该类型的汽化推动剂是K型气溶胶灭火剂，喷放后的固体残渣活性高在吸湿后存在电绝缘性差的问题；同时非贮压全氟己酮灭火装置在启动后汽化推动剂燃烧的固体残留物会随着全氟己酮灭火剂一同喷出，全氟己酮气化后固体残留物会附着在保护物表面，在经过长时间高湿条件作用下固体残渣吸湿后会形成碱性电解质液膜，存在电绝缘性较差和腐蚀性较强的问题。且随着科技的发展与进步，出现了越来越多的电绝缘性要求较高的精密仪器场所、电力系统、新能源场景，在这些场所中传统的以K型气溶胶灭火剂作为汽化推动剂构建的非贮压全氟己酮灭火装置的适用性较差，严重制约了其应用范围。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于非贮压全氟己酮灭火装置的高绝缘低腐蚀的汽化推动剂及制备方法，所述汽化推动剂主要通过两种方式提高喷放后沉降物或残留物的电绝缘性、降低腐蚀性：一是氧化剂采用非金属盐氧化剂，燃烧后残留物为固体残炭等非导电性中性物质；二是氧化剂采用喷放后固体残留物稳定性高不易溶于水的金属盐氧化物。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种用于非贮压全氟己酮灭火装置的高绝缘低腐蚀的汽化推动剂，由30-90％非金属盐氧化剂和/或金属盐氧化剂，10-50％还原剂，1-20％粘合剂组成。
优选的，所述非金属盐氧化剂为硝酸铵、高氯酸铵、氯酸铵、过氧化脲、硝酸胍、二硝酰胺铵、三硝酰胺、3,4-二硝胺基呋咱、六硝基六氮杂异伍兹烷中任一种。
优选的，所述金属盐氧化剂为硝酸锶、硝酸钡、硝酸镁、硝酸钙、硝酸镍、硝酸银、硝酸锌、硝酸铅、重铬酸铵中的任一种。
优选的，所述还原剂为六亚甲基四胺、双氰胺、三聚氰胺、5-氨基四唑、双(5-四唑基)胺、N–脒基脲二硝酰胺、三氨基硝酸胍、硝基胍的任一种。
优选的，所述粘合剂为酚醛树脂、虫胶、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚酯聚醚、聚氯乙烯、聚乙烯乙酸酯中、氟橡胶、端羟基聚丁二烯、端羧基聚丁二烯、丙烯酸树脂、羟丙基甲基纤维素、三聚氰胺甲醛树脂、聚己内酯、聚乙二醇的任一种。
本发明还提供一种用于非贮压全氟己酮灭火装置的高绝缘低腐蚀的汽化推动剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)取氧化剂、还原剂和粘合剂，分别干燥粉碎过筛网备用；
(2)按质量分数称取各种原料，干混至均匀；
(3)向步骤(2)中喷洒溶剂，边喷洒边混合，混合均匀后将混合物过筛网造粒；
(4)将步骤(3)得到的颗粒干燥至溶剂含量低于1％，得到汽化推动剂。
优选的，步骤(1)所述的筛网孔径为100目，步骤(3)所述的筛网孔径为20目。
优选的，步骤(3)所述的溶剂为水、无水乙醇、无水丙酮、乙酸乙酯中的任一种，用量为原料总质量的5-20％。
优选的，步骤(4)所述的干燥条件为45-55℃下干燥20-30h。
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用非金属盐或喷放后固体残留物稳定的金属盐作为氧化剂制备得到了一种适用于全氟己酮灭火装置的汽化推动剂，采用非金属盐为氧化剂在燃烧后所产生的固体残留物主要为残炭等物质，无导电离子且在水中不溶解或溶解后呈现中性，因此使汽化推动剂和灭火装置具有高绝缘性和低腐蚀性的优点；采用燃烧后固体残留物稳定的金属盐作为氧化剂，其燃烧后残留的稳定性金属盐几乎不溶于水或与水发生反应，仍然以原本的金属盐固体的形式存在，因此使得汽化推动剂的腐蚀性很弱、导电离子很少从而具有良好的电绝缘性，从而使汽化推动剂以及相应的非贮压全氟己酮灭火装置具有高绝缘、低腐蚀的优点，提高对电绝缘性要求较高的精密仪器场所、电力系统、新能源场景的适应性。
2、本发明将氧化剂、还原剂、粘合剂的原料控制在100目左右，造粒后形成的汽化推动剂颗粒过20目筛网，使其成为直径为6mm左右，高度为5.5mm左右的小颗粒，通过增大颗粒的方式降低原料对外界能量的敏感度，提高了汽化推动剂的安全性。
附图说明
图1为实施例1、实施例12和对比例1铜板对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步阐述，值得注意的是，下述实施例仅为本发明的优选实施例，而并非对本发明的限制，本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准。本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下对本发明的技术方案进行修改、等同替换均落入到本发明的保护范围。
实施例1
(1)称取硝酸铵65％，硝基胍30％，聚乙烯醇5％，分别干燥粉碎过100目筛网备用；
(2)将上述原料置于混合机内干混30min至均匀，然后采用喷洒的形式将8％的水加入混合机，边加入边混合，使水与固体原料充分均匀混合，防止局部过稀，混合完成后将混合物过20目筛网进行造粒，得到直径为6mm左右，高度为5.5mm左右的小颗粒；
(3)将小颗粒转移至干燥器内在50℃下干燥24h，直至水分含量低于1％，制备得到汽化推动剂。
实施例2
称取二硝酰胺铵70％，5-氨基四唑20％，氟橡胶10％，分别干燥粉碎过100目筛网备用；其他方法、步骤同实施例1。
实施例3
称取过氧化脲30％，六亚甲基四胺50％，羧甲基纤维素20％，分别干燥粉碎过100目筛网备用；其他方法、步骤同实施例1。
实施例4
称取三硝酰胺40％，双氰胺50％，聚氯乙烯10％，分别干燥粉碎过100目筛网备用；其他方法、步骤同实施例1。
实施例5
称取3,4-二硝胺基呋咱50％，三聚氰胺35％，聚乙烯乙酸酯15％，分别干燥粉碎过100目筛网备用；其他方法、步骤同实施例1。
实施例6
称取六硝基六氮杂异伍兹烷85％，三氨基硝酸胍10％，三聚氰胺甲醛树脂5％，分别干燥粉碎过100目筛网备用；其他方法、步骤同实施例1。
实施例7
称取高氯酸铵60％，5-氨基四唑45％，端羟基聚丁二烯5％，分别干燥粉碎过100目筛网备用；其他方法、步骤同实施例1。
实施例8
称取氯酸铵80％，N–脒基脲二硝酰胺10％，丙烯酸树脂10％，分别干燥粉碎过100目筛网备用；其他方法、步骤同实施例1。
实施例9
称取硝酸胍65％，硝基胍30％，聚乙烯醇5％，分别干燥粉碎过100目筛网备用；其他方法、步骤同实施例1。
实施例10
称取硝酸锶65％，双(5-四唑基)胺25％，羟丙基甲基纤维素10％，分别干燥粉碎过100目筛网备用；其他方法、步骤同实施例1。
实施例11
称取重铬酸铵80％，N–脒基脲二硝酰胺10％，丙烯酸树脂10％，分别干燥粉碎过100目筛网备用；其他方法、步骤同实施例1。
实施例12
称取六硝基六氮杂异伍兹烷20％，硝酸锶50％，硝基胍20％，酚醛树脂10％，分别干燥粉碎过100目筛网备用；其他方法、步骤同实施例1。
实施例13
称取3,4-二硝胺基呋咱30％，硝酸银40％，5-氨基四唑20％，端羟基聚丁二烯10％，分别干燥粉碎过100目筛网备用；其他方法、步骤同实施例1。
实施例14
称取三硝酰胺60％，重铬酸铵20％，5-氨基四唑20％，酚醛树脂10％，分别干燥粉碎过100目筛网备用；其他方法、步骤同实施例1。
对比例1
称取硝酸钾70％，20％双氰胺，10％酚醛树脂，按照实施例1所述方法、步骤制备得到汽化推动剂。
对比例2
称取硝酸锶20％，硝酸钾50％，20％硝酸胍，10％酚醛树脂，按照实施例1所述方法、步骤制备得到汽化推动剂。
结果验证：
取实施例1-10，对比例1-2中的汽化推动剂装配于全氟己酮灭火装置内，分别用PVC板和铜板收集喷放出的固体残留物。测试电绝缘性时，在温度为35℃，相对湿度为90％的条件下吸湿24h后，测试固体残留物电阻；在测试腐蚀性时，在温度为30℃，相对湿度为85％的条件下吸湿24h，观察铜板腐蚀情况，结果见表1：
表1不同配方下汽化推动剂的电绝缘性和腐蚀性
| 实施例 | 电绝缘性 | 腐蚀性 |
| 实施例1 | 大于2200兆欧 | 铜板无明显变色 |
| 实施例2 | 大于2200兆欧 | 铜板无明显变色 |
| 实施例3 | 大于2200兆欧 | 铜板无明显变色 |
| 实施例4 | 大于2200兆欧 | 铜板无明显变色 |
| 实施例5 | 大于2200兆欧 | 铜板无明显变色 |
| 实施例6 | 大于2200兆欧 | 铜板无明显变色 |
| 实施例7 | 大于2200兆欧 | 铜板无明显变色 |
| 实施例8 | 大于2200兆欧 | 铜板无明显变色 |
| 实施例9 | 大于2200兆欧 | 铜板无明显变色 |
| 实施例10 | 700-900兆欧 | 铜板轻微变色 |
| 实施例11 | 500-800兆欧 | 铜板轻微变色 |
| 实施例12 | 1000-2200兆欧 | 铜板轻微变色 |
| 实施例13 | 600-1000兆欧 | 铜板轻微变色 |
| 实施例14 | 1000-2000兆欧 | 铜板轻微变色 |
| 对比例1 | 0-2兆欧 | 铜板明显变色 |
| 对比例2 | 0-20兆欧 | 铜板明显变色 |
由表1数据可知，在实施例1-10中，采用非金属盐氧化剂或喷放后固体残留物稳定的金属盐氧化剂后，全氟己酮灭火装置喷放后的残留物的电绝缘性显著提高，腐蚀性显著下降；以非金属盐氧化剂制备的汽化推动剂喷放后，经过吸湿测试后发现电阻值大于2200兆欧，铜板无明显变色，以金属盐氧化剂制备的汽化推动剂喷放后电阻值为数百兆欧至2200兆欧，铜板仅出现轻微变色，表明本发明制备的汽化推动剂可以有效替代现有的全氟己酮灭火装置的汽化推动剂(气溶胶灭火剂)，在实现快速破坏药剂仓的同时降低固体残留物的腐蚀性，提高电绝缘性，从而能帮助扩大全氟己酮灭火装置的应用范围，使其可以在电绝缘性要求高的精密仪器场所、电力系统、新能源场景得到很好的应用。
Claims (10)
1.一种用于非贮压全氟己酮灭火装置的高绝缘低腐蚀的汽化推动剂，其特征在于：由30-90%非金属盐氧化剂和/或金属盐氧化剂，10-50%还原剂，1-20%粘合剂组成。
2.根据权利要求1所述的一种用于非贮压全氟己酮灭火装置的高绝缘低腐蚀的汽化推动剂，其特征在于：所述非金属盐氧化剂为硝酸铵、高氯酸铵、氯酸铵、过氧化脲、硝酸胍、二硝酰胺铵、三硝酰胺、3, 4-二硝胺基呋咱、六硝基六氮杂异伍兹烷中任一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于非贮压全氟己酮灭火装置的高绝缘低腐蚀的汽化推动剂，其特征在于：所述金属盐氧化剂为硝酸锶、硝酸钡、硝酸镁、硝酸钙、硝酸镍、硝酸银、硝酸锌、硝酸铅、重铬酸铵中的任一种。
4.根据权利要求1所述的一种用于非贮压全氟己酮灭火装置的高绝缘低腐蚀的汽化推动剂，其特征在于：所述还原剂为六亚甲基四胺、双氰胺、三聚氰胺、5-氨基四唑、双(5-四唑基)胺、N–脒基脲二硝酰胺、三氨基硝酸胍、硝基胍的任一种。
5.根据权利要求1所述的一种用于非贮压全氟己酮灭火装置的高绝缘低腐蚀的汽化推动剂，其特征在于：所述粘合剂为酚醛树脂、虫胶、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚酯聚醚、聚氯乙烯、聚乙烯乙酸酯中、氟橡胶、端羟基聚丁二烯、端羧基聚丁二烯、丙烯酸树脂、羟丙基甲基纤维素、三聚氰胺甲醛树脂、聚己内酯、聚乙二醇的任一种。
6.一种用于非贮压全氟己酮灭火装置的高绝缘低腐蚀的汽化推动剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）取氧化剂、还原剂和粘合剂，分别干燥粉碎过筛网备用；
（2）按质量分数称取各种原料，干混至均匀；
（3）向步骤（2）中喷洒溶剂，边喷洒边混合，混合均匀后将混合物过筛网造粒；
（4）将步骤（3）得到的颗粒干燥至溶剂含量低于1%，得到汽化推动剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的筛网孔径为100目，步骤（3）所述的筛网孔径为20目。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的溶剂为水、无水乙醇、无水丙酮、乙酸乙酯中的任一种，用量为原料总质量的5-20%。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的干燥条件为45-55℃下干燥20-30h。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述干燥条件为50℃下干燥24h。
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