一種新型濕法制備氣溶膠滅火劑的配方及生產工藝研究

覃世想

(廣西國杰斯消防科技有限公司 廣西 南寧 530012)

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一種新型濕法制備氣溶膠滅火劑的配方及生產工藝研究

覃世想

(廣西國杰斯消防科技有限公司 廣西 南寧 530012)

氣溶膠滅火劑的主要成分均是可溶解的無機化合物，用水作為溶劑可使主輔氧化劑達到分子級的均勻分散，再加入具有多孔吸附能力的還原劑，實現不需粉碎而達到納米級均勻混合的目的。筆者研究的新型工藝不再對各組分進行研磨加工，提高了生產效率，避免了生產過程中可能的粉塵污染，實現生產過程的安全和環保化，并較大程度降低了生產能耗和生產成本，具有可觀的經濟效益。

氣溶膠滅火劑；濕法制備；消防滅火

一、前言

氣溶膠滅火劑是由80年代初由軍工技術發展起來的一種新型滅火技術。其主要特點是本身由氧化劑和還原劑組成，在收到火災報警信號后，啟動器點燃藥劑，通過藥劑自身的氧化還原反應后生成顆粒十分細小的固體氣溶膠，利用這些固體顆粒對火焰中的自由基進行猝滅，達到滅火的目的。該滅火劑產品最近幾年在眾多滅火技術中脫穎而出，因為其具有良好的環保性能、滅火效率高、無溫室效應、系統安裝維護簡單、綜合成本低廉等優點。

目前的氣溶膠類滅火劑，普遍采用干法研磨混合制備技術，其存在如下問題：

制備氣溶膠滅火劑，需將氧化劑和還原劑均勻地混合在一起，這是普通氣溶膠滅火劑生產過程中關鍵而又具有危險性的工序。滅火劑各個組分的混合均勻度，對滅火劑的滅火效率及使用性能有很大影響。當作為滅火劑主要成分的氧化劑和還原劑經研磨后混合，在干燥的環境下即構成了易燃、易爆的混合物，對整個生產流程而言是比較危險的過程。目前的工藝為保證滅火劑燃燒的穩定性，要求物料的粒徑必須足夠小，否則會導致其燃燒速率不一，從而無法控制其燃燒時間。將各個組分研磨至較小的粒度需要較高的生產工藝以及能量消耗，以硝酸鉀為例，研磨至100微米的平均粒徑，需要半小時，研磨至50微米的平均粒徑，需要3個小時，研磨至10微米，幾乎需要10小時。因此對工業生產來說，小于50微米的粒徑都是不經濟的，更不需要說是納米級的粒徑了。混合的不均勻性，阻礙了滅火劑品質的進一步提升。某些物料在小粒徑狀態下比較容易吸潮團聚，對生產環境的濕度等條件提出了較高的要求，無形中也制約了物料粒徑的進一步減小；另外，隨著研磨的進行，越小的顆粒其反應活性將越高，其發生意外的幾率也會相應提高。在已有技術方案中，也有采用濕法混合制備氣溶膠滅火劑的技術。但是，采用的都是有毒有害的有機溶劑，除成本較高及對環境影響較大外，由于藥劑各組分并不溶解于溶劑，只能制得懸浮液，其混合均勻程度仍依賴于各組分的平均粒徑。就行業而言，如何提高氣溶膠滅火劑制備過程中藥劑組分的混合均勻度已經是制約氣溶膠滅火劑產品品質提高的一個重要因素。

二、研究內容

筆者的研究內容，是針對上述工藝技術中存在的問題，旨在提供一種更加先進，不需粉碎，環境友好無污染，混合均勻度高，生產成本較低的一種氣溶膠滅火劑配方及其制備方法。

筆者通過反復研究論證，在業內首次提出采用以水作為溶劑的濕法制備方法。氣溶膠滅火劑的主要藥劑成分均是可溶解的無機化合物，用水作為溶劑可使主輔氧化劑達到分子級的均勻分散，再加入具有多孔吸附能力的還原劑，實現不需粉碎而達到納米級均勻混合的目的。配方中引入的少量自由基猝滅劑，雖然難溶于水，但其作用原理是利用滅火劑燃燒產生的高溫氣化后隨煙霧進入火焰內部進行滅火，因此不會影響其滅火效能的發揮。筆者研究的新型工藝對藥劑組分的粒度及含水率等都不再硬性要求，不再對各組分進行研磨加工，提高了生產效率，避免了生產過程中可能的粉塵污染，實現生產過程的安全和環保化，并較大程度降低了生產能耗和生產成本，具有可觀的經濟效益。

(一)產品的配方組成

筆者研究的氣溶膠滅火劑，包括以下質量分數的原料：

主氧化劑50；輔氧化劑30；還原劑20；猝滅劑0.05；水50。

主氧化劑為Sr(NO3)2。

輔氧化劑為KNO3、NH4NO3或兩者的混合物。

還原劑包括高分子多孔性材料、活性炭或其混合物。

猝滅劑包括Sb2O3、Sb2O5或者其混合物。

(二)產品的生產工藝流程

筆者所研究的以水作為溶劑的新型濕法制備方法，具體流程如下：

1.溶解氧化劑：先將水50份加入反應鍋中加熱至80℃，隨后加入主氧化劑50份和輔氧化劑30份，繼續加熱并充分攪拌使其完全溶解；

2.氧化劑析出吸附：在上述水溶液中加入還原劑20份，在快速攪拌的情況下混合30分鐘，持續加熱蒸發掉一部分水，讓氧化劑析出吸附在還原劑的分子空腔內；

3.攪拌混合猝滅劑：在產品基本干燥后加入猝滅劑0.05份，攪拌混合均勻；

4.產品烘干：使用真空干燥機在60～80℃干燥，將混合物干燥至所含水量小于1%.

5.產品成型組裝：在制得氣溶膠滅火劑中放入啟動器，加壓成型并密封包裝后裝入滅火裝置柜中，即得熱氣溶膠滅火裝置成品。

三、本研究產品的效果分析

(1)本法制備的氣溶膠滅火劑，利用化學能將氧化劑實現了分子級分散。解決了球磨機對原料進行混合粉碎時顆粒大小不一，無法實現真正均勻的混合的問題。通過逐步減少溶劑的量，將分子級分散的氧化劑均勻固化在還原劑的分子空腔中，顯著地提高滅火劑燃燒的穩定性和完全性。其混合比物理研磨更均勻，產生的滅火氣溶膠微粒更小，滅火后對環境殘留更低，藥劑殘渣量也減少。

(2)筆者所選用的銻系化合物作為自由基猝滅劑，其高效的自由基猝滅效果對產品的滅火效能的提高起到了積極的作用，其作為溴系阻燃劑的優良替代品，已被廣泛應用于阻燃紡織纖維以及阻燃塑料等領域。

(3)采用以水作為溶劑的新型濕法制備工藝，避免了工作場所的可能的粉塵污染，可實現生產過程的環境保護和安全生產。

筆者已將上述技術向國家知識產權局申請發明專利并已獲得發明專利授權。

[1]中國專利200710018217，適用于精密電器設備的氣溶膠滅火組合物

[2]中國專利200710018219，適用于普通電器設備的氣溶膠滅火組合物

[3]中國專利200510105449.5，一種新型氣溶膠滅火劑

[4]美國專利01820626，煙火形成氣溶膠的滅火組合物及其制備方法

[5]趙宇,陳斌,黃寅生等.氣溶膠滅火劑的配方及優化設計的研究

[6]高永亮.新型氣溶膠滅火劑的研究

覃世想(1987-)，男，壯，廣西柳州融安縣，助理工程師，本科，廣西國杰斯消防科技有限公司，研究方向：消防科技產品，消防工程。