一种含有脲基甲酸酯盐的干粉灭火剂的制备方法

1.本发明属于灭火材料技术领域，尤其涉及一种含有脲基甲酸酯盐的干粉灭火剂及其制备方法。


背景技术：

2.据应急管理部统计，2020年全年共接报火灾25.2万起，死亡1183人，致伤775人，直接财产损失40.09亿元，火灾对人民生命财产安全构成了极大的危害。干粉灭火剂作为目前最常用的灭火媒介之一，可以用于扑救水溶性和非水溶性可燃易燃液体火灾，天然气和液化石油气等可燃气体火灾以及一般带电设备的火灾。同时，干粉灭火剂相对于气体灭火剂、泡沫灭火剂和水系灭火剂而言，还具有灭火性能突出、原料易得、储运方便、使用简单和环境友好等方面的优势，因此干粉灭火剂具有广泛的市场需求，然而常规干粉灭火剂由于易吸潮结块，流动性差以及有效灭火组分少等方面的缺陷，导致灭火效能较低，无法满足日益增长的火灾安全形势需求。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明提供一种含有脲基甲酸酯盐的干粉灭火剂及其制备方法。该干粉灭火剂具有突出的灭火效能，较好的疏水性和流动性，可在石油化工、家庭厨房、工厂车间以及大型公共建筑等场所使用。
4.为实现上述目的，本发明技术解决方案如下：一种含有脲基甲酸酯盐的干粉灭火剂的制备方法，该干粉灭火剂是由灭火组分经机械化学法预制，水热法或溶剂热法合成，再通过改性剂进行表面改性得到。具体包括以下步骤：s1，将灭火组分置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎、混合得到灭火剂前驱体；s2，将灭火剂前驱体加入去离子水或者乙醇中，利用悬臂搅拌器均匀搅拌得到乳浊液；s3，将乳浊液转移至聚四氟乙烯反应釜中，经程序升温后得到反应产物，反应结束后由空气冷却至室温，将产物真空抽滤得到灭火剂固体；s4，在改性剂中添加分散剂得到改性剂分散液；s5，将改性剂分散液与s3中的灭火剂固体混合，并置于探入式超声分散机中分散得到悬浊液；s6，将分散后的悬浊液置于真空冷冻干燥机中干燥得到改性后的灭火剂固体；s7，将改性后的灭火剂固体置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎得到干粉灭火剂。
5.作为优选，所述步骤s1中灭火组分包括脲基甲酸酯钾和脲基甲酸酯钠中的一种或两种，以及碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸锌、硼酸锌、磷酸锆、次磷酸锰、磷钼酸铵、钼酸铵、十六烷基三甲基溴化铵、尿素、二茂铁、二硫化钼、氯化铁、硅酸铝和氢氧化镁中的至少两种。
6.作为优选，所述步骤s4中改性剂为一水合氨、正硅酸乙酯、甲酰胺、疏水二氧化硅、
云母粉、甲基苯基硅油、乙烯基三乙氧基硅烷和滑石粉中的一种或几种，所述改性剂与灭火组分的质量占比为5
‑
15：85
‑
95。
7.作为优选，所述步骤s1中，行星球磨仪转速为300
‑
350r/min，研磨时间为1
‑
2h，研磨体与混合物的质量比为2：1。
8.作为优选，所述步骤s2中，悬臂搅拌器的转速为400
‑
500r/min，搅拌时间为5
‑
15min，所述乳浊液中溶质的质量浓度不大于30%。
9.作为优选，所述步骤s3中，具体升温程序为：经30min由25℃升温至100℃，保持1
‑
2h，然后经60min由100℃升温至160℃，保持2
‑
3h，反应结束后，将反应产物置于空气中冷却至室温，最后真空抽滤得到灭火剂固体；程序升温使得反应物中低沸点物质不会在短时间内剧烈气化，从而实现维持化学反应均匀发生，有效提高产率。
10.作为优选，所述步骤s4中，改性剂中添加150g分散剂，分散剂为无水乙醇、无水甲醇、丙酮、石油醚、四氢呋喃或乙醚中的一种，改性剂与分散剂的质量占比为1：1
‑
50；分散剂一方面是为了防止改性剂团聚或沉降，进而提高改性效率；另一方面需要分散剂本身便于清除，且不能与改性剂发生化学反应。
11.作为优选，所述步骤s5中，使用的探入式超声分散机工作功率为100
‑
200w，工作总时间为10
‑
20 min，单次工作时间为5
‑
8s，工作间隙为5
‑
10s。目的是使得改性剂均匀分布在所述灭火剂固体表面的同时避免探头工作区域附近的温度过热，影响产物的结构和性能。
12.作为优选，所述步骤s6中，悬浊液在真空冷冻干燥机中的放置时间为12
‑
24h，避免在去除分散剂的过程中出现高温因素，以保护产物的结构稳定。
13.作为优选，所述步骤s7中，设备工作参数为：行星球磨仪转速为300
‑
350r/min，粉碎时间为2
‑
3h，研磨体与混合物的质量比为3：1，所述行星球磨仪为液氮型低温行星球磨仪，球磨仪工作过程中需要液氮保护，避免出现过热情况，影响产物结构和性能。
14.相对于现有技术，本发明有益效果如下：1、本发明公开的含有脲基甲酸酯盐的干粉灭火剂具有突出的灭火效能，在火场中可吸收火焰热量，释放不燃气体，并且产生大量活性化学粒子捕获火焰自由基，起到协同窒息、冷却和化学抑制火焰的作用。
15.2、利用本发明方法，灭火组分在在表面改性剂的作用下，使其具有较好的疏水性和流动性，更有利于灭火剂的储存，运输以及施放，可在石油化工、家庭厨房、工厂车间以及大型公共建筑等场所使用，有望成为下一代高性能灭火介质。
附图说明
16.图1为一种含有脲基甲酸酯盐的干粉灭火剂的制备方法流程图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.本发明提供的灭火剂灭火组分、改性剂和溶剂均为本领域技术人员熟知的化学药
品，纯度均为分析纯，此外无特殊的限制。
19.本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。
20.实施例1将30g脲基甲酸酯钾，18g碳酸氢钾，24g磷钼酸铵，12g硼酸锌和16g尿素置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎、混合得到灭火剂前驱体，其中球磨仪转速为300r/min，研磨时间为1h，研磨体与混合物的质量比为2：1。
21.取100g上述灭火剂前驱体加入500ml去离子水中，利用悬臂搅拌器均匀搅拌得到乳浊液，悬臂搅拌器的转速为400r/min，搅拌时间为10min；将乳浊液转移至聚四氟乙烯反应釜中，经程序升温后反应得到反应产物，升温程序为：经30min由25℃升温至100℃，保持1h，然后经60min由100℃升温至160℃，保持2h，反应结束后由空气冷却至室温，将产物真空抽滤得到灭火剂固体；将3g一水合氨，1g正硅酸乙酯，4g疏水二氧化硅，2g云母粉和2g滑石粉分散于150g无水乙醇中得到改性剂分散液；取160g上述改性剂分散液与100g灭火剂固体混合，并置于探入式超声分散机中超声分散得到悬浊液，探入式超声分散机工作功率为200w，工作总时间为20 min，单次工作时间为8s，工作间隙为10s。
22.将超声分散后的悬浊液置于真空冷冻干燥机中12h干燥得到改性后的灭火剂固体；将改性后的灭火剂固体置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎得到目标干粉灭火剂，球磨仪转速为300r/min，粉碎时间为3h，研磨体与混合物的质量比为3：1，研磨过程中采用液氮对设备降温，改性后收集得到的产物为目标干粉灭火剂。
23.实施例2将45g脲基甲酸酯钾， 15g碳酸氢钾，12g碳酸锌，12g钼酸铵和16g二硫化钼置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎、混合得到灭火剂前驱体。其中球磨仪转速为350r/min，研磨时间为1h，研磨体与混合物的质量比为2：1。
24.取100g灭火剂前驱体加入500ml去离子水中，利用悬臂搅拌器均匀搅拌得到乳浊液，悬臂搅拌器的转速为450r/min，搅拌时间为10min；将乳浊液转移至聚四氟乙烯反应釜中，经程序升温后反应得到反应产物，升温程序为：经30min由25℃升温至100℃，保持1h，然后经60min由100℃升温至160℃，保持3h，反应结束后由空气冷却至室温，将产物真空抽滤得到灭火剂固体；将3g一水合氨，2g正硅酸乙酯，3g疏水二氧化硅，2g甲酰胺和2g甲基苯基硅油分散于150g无水乙醇中得到改性剂分散液；取160g上述改性剂分散液与100g灭火剂固体混合，并置于探入式超声分散机中超声分散得到悬浊液，探入式超声分散机工作功率为200w，工作总时间为20 min，单次工作时间为8s，工作间隙为10s。
25.将超声分散后的悬浊液置于真空冷冻干燥机中24h干燥得到改性后的灭火剂固体；将改性后的灭火剂固体置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎得到目标干粉灭火剂，球磨仪转速为350r/min，粉碎时间为3h，研磨体与混合物的质量比为3：1，研磨过程中采
用液氮对设备降温，改性后收集得到的产物为目标干粉灭火剂。
26.实施例3将40g脲基甲酸酯钠，20g碳酸氢钠，14g次磷酸锰，14g十六烷基三甲基溴化铵和12g硅酸铝置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎混合得到灭火剂前驱体。其中球磨仪转速为350r/min，研磨时间为1h，研磨体与混合物的质量比为2：1。
27.取100g灭火剂前驱体加入500ml去离子水中，利用悬臂搅拌器均匀搅拌得到乳浊液，悬臂搅拌器的转速为500r/min，搅拌时间为10min；将乳浊液转移至聚四氟乙烯反应釜中，经程序升温后反应得到反应产物，升温程序为：经30min由25℃升温至100℃，保持2h，然后经60min由100℃升温至160℃，保持2h，反应结束后由空气冷却至室温，将产物真空抽滤得到灭火剂固体；将1g一水合氨，1g正硅酸乙酯，5g乙烯基三乙氧基硅烷，2g云母粉和3g滑石粉分散于150g无水甲醇中得到改性剂分散液；取160g上述改性剂分散液与100g灭火剂固体混合，并置于探入式超声分散机中超声分散得到悬浊液，探入式超声分散机工作功率为200w，工作总时间为20 min，单次工作时间为8s，工作间隙为8s。
28.将超声分散后的悬浊液置于真空冷冻干燥机中12h干燥得到改性后的灭火剂固体；将改性后的灭火剂固体置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎得到目标干粉灭火剂，球磨仪转速为350r/min，粉碎时间为2h，研磨体与混合物的质量比为3：1，研磨过程中采用液氮对设备降温，改性后收集得到的产物为目标干粉灭火剂。
29.实施例4将40g脲基甲酸酯钠，20g碳酸氢钠，14g磷酸锆，14g二茂铁和12g氯化铁置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎混合得到灭火剂前驱体。其中球磨仪转速为300r/min，研磨时间为1.5h，研磨体与混合物的质量比为2：1。
30.取100g灭火剂前驱体加入500ml去离子水中，利用悬臂搅拌器均匀搅拌得到乳浊液，悬臂搅拌器的转速为400r/min，搅拌时间为15min；将乳浊液转移至聚四氟乙烯反应釜中，经程序升温后反应得到反应产物，升温程序为：经30min由25℃升温至100℃，保持1h，然后经60min由100℃升温至160℃，保持3h，反应结束后由空气冷却至室温，将产物真空抽滤得到灭火剂固体；将1g甲基苯基硅油，1g乙烯基三乙氧基硅烷，5g疏水二氧化硅，2g云母粉和3g滑石粉分散于150g无水甲醇中得到改性剂分散液；取160g上述改性剂分散液与100g灭火剂固体混合，并置于探入式超声分散机中超声分散得到悬浊液，探入式超声分散机工作功率为200w，工作总时间为20 min，单次工作时间为5s，工作间隙为5s。
31.将超声分散后的悬浊液置于真空冷冻干燥机中24h干燥得到改性后的灭火剂固体；将改性后的灭火剂固体置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎得到目标干粉灭火剂，球磨仪转速为300r/min，粉碎时间为3h，研磨体与混合物的质量比为3：1，研磨过程中采用液氮对设备降温，改性后收集得到的产物为目标干粉灭火剂。
32.实施例5将45g脲基甲酸酯钾， 15g脲基甲酸酯钠，12g磷钼酸铵，12g尿素和16g氢氧化镁置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎、混合得到灭火剂前驱体。其中球磨仪转速为300r/min，研磨时间为2h，研磨体与混合物的质量比为2：1。
33.取100g灭火剂前驱体加入500ml去离子水中，利用悬臂搅拌器均匀搅拌得到乳浊液，悬臂搅拌器的转速为500r/min，搅拌时间为5min；将乳浊液转移至聚四氟乙烯反应釜中，经程序升温后反应得到反应产物，升温程序为：经30min由25℃升温至100℃，保持1h，然后经60min由100℃升温至160℃，保持3h，反应结束后由空气冷却至室温，将产物真空抽滤得到灭火剂固体；将3g乙烯基三乙氧基硅烷，2g正硅酸乙酯，3g疏水二氧化硅，2g甲酰胺和2g滑石粉分散于150g丙酮中得到改性剂分散液；取160g上述改性剂分散液与100g灭火剂固体混合，并置于探入式超声分散机中超声分散得到悬浊液，探入式超声分散机工作功率为200w，工作总时间为20 min，单次工作时间为8s，工作间隙为10s。
34.将超声分散后的悬浊液置于真空冷冻干燥机中24h干燥得到改性后的灭火剂固体；将改性后的灭火剂固体置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎得到目标干粉灭火剂，球磨仪转速为350r/min，粉碎时间为2h，研磨体与混合物的质量比为3：1，研磨过程中采用液氮对设备降温，改性后收集得到的产物为目标干粉灭火剂。
35.实施例6将30g脲基甲酸酯钠，18g碳酸氢钾，24g磷钼酸铵，12g硼酸锌和16g尿素置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎、混合得到灭火剂前驱体。其中球磨仪转速为300r/min，研磨时间为2h，研磨体与混合物的质量比为2：1。
36.取100g上述灭火剂前驱体加入500ml去离子水中，利用悬臂搅拌器均匀搅拌得到乳浊液，悬臂搅拌器的转速为400r/min，搅拌时间为10min；将乳浊液转移至聚四氟乙烯反应釜中，经程序升温后反应得到反应产物，升温程序为：经30min由25℃升温至100℃，保持2h，然后经60min由100℃升温至160℃，保持3h，反应结束后由空气冷却至室温，将产物真空抽滤得到灭火剂固体；将2g一水合氨，2g正硅酸乙酯，4g疏水二氧化硅，2g云母粉和2g滑石粉分散于150g丙酮中得到改性剂分散液；取160g上述改性剂分散液与100g灭火剂固体混合，并置于探入式超声分散机中超声分散得到悬浊液，探入式超声分散机工作功率为200w，工作总时间为20 min，单次工作时间为8s，工作间隙为8s。
37.将超声分散后的悬浊液置于真空冷冻干燥机中20h干燥得到改性后的灭火剂固体；将改性后的灭火剂固体置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎得到目标干粉灭火剂，球磨仪转速为350r/min，粉碎时间为3h，研磨体与混合物的质量比为3：1，研磨过程中采用液氮对设备降温，改性后收集得到的产物为目标干粉灭火剂。
38.实施例7
将45g脲基甲酸酯钠， 15g碳酸氢钾，12g碳酸锌，12g钼酸铵和16g二硫化钼置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎、混合得到灭火剂前驱体。其中球磨仪转速为300r/min，研磨时间为1h，研磨体与混合物的质量比为2：1。
39.取100g灭火剂前驱体加入500ml去离子水中，利用悬臂搅拌器均匀搅拌得到乳浊液，悬臂搅拌器的转速为400r/min，搅拌时间为10min；将乳浊液转移至聚四氟乙烯反应釜中，经程序升温后反应得到反应产物，升温程序为：经30min由25℃升温至100℃，保持1h，然后经60min由100℃升温至160℃，保持3h，反应结束后由空气冷却至室温，将产物真空抽滤得到灭火剂固体；将3g一水合氨，2g正硅酸乙酯，3g疏水二氧化硅，2g甲酰胺和2g甲基苯基硅油分散于150g石油醚中得到改性剂分散液；取160g上述改性剂分散液与100g灭火剂固体混合，并置于探入式超声分散机中超声分散得到悬浊液，探入式超声分散机工作功率为200w，工作总时间为20 min，单次工作时间为6s，工作间隙为10s。
40.将超声分散后的悬浊液置于真空冷冻干燥机中24h干燥得到改性后的灭火剂固体；将改性后的灭火剂固体置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎得到目标干粉灭火剂，球磨仪转速为350r/min，粉碎时间为3h，研磨体与混合物的质量比为3：1，研磨过程中采用液氮对设备降温，改性后收集得到的产物为目标干粉灭火剂。
41.实施例8将40g脲基甲酸酯钾，20g碳酸氢钠，14g次磷酸锰，14g十六烷基三甲基溴化铵和12g硅酸铝置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎混合得到灭火剂前驱体。其中球磨仪转速为300r/min，研磨时间为1h，研磨体与混合物的质量比为2：1。
42.取100g灭火剂前驱体加入500ml去离子水中，利用悬臂搅拌器均匀搅拌得到乳浊液，悬臂搅拌器的转速为450r/min，搅拌时间为10min；将乳浊液转移至聚四氟乙烯反应釜中，经程序升温后反应得到反应产物，升温程序为：经30min由25℃升温至100℃，保持2h，然后经60min由100℃升温至160℃，保持3h，反应结束后由空气冷却至室温，将产物真空抽滤得到灭火剂固体；将2g一水合氨，2g正硅酸乙酯，3g乙烯基三乙氧基硅烷，2g云母粉和3g滑石粉分散于150g四氢呋喃中得到改性剂分散液；取160g上述改性剂分散液与100g灭火剂固体混合，并置于探入式超声分散机中超声分散得到悬浊液，探入式超声分散机工作功率为200w，工作总时间为20 min，单次工作时间为8s，工作间隙为10s。
43.将超声分散后的悬浊液置于真空冷冻干燥机中24h干燥得到改性后的灭火剂固体；将改性后的灭火剂固体置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎得到目标干粉灭火剂，球磨仪转速为350r/min，粉碎时间为2h，研磨体与混合物的质量比为3：1，研磨过程中采用液氮对设备降温，改性后收集得到的产物为目标干粉灭火剂。
44.实施例9将40g脲基甲酸酯钾，20g碳酸氢钠，14g磷酸锆，14g二茂铁和12g氯化铁置于行星
球磨仪中，利用机械力粉碎混合得到灭火剂前驱体。其中球磨仪转速为300r/min，研磨时间为1h，研磨体与混合物的质量比为2：1。
45.取100g灭火剂前驱体加入500ml去离子水中，利用悬臂搅拌器均匀搅拌得到乳浊液，悬臂搅拌器的转速为500r/min，搅拌时间为5min；将乳浊液转移至聚四氟乙烯反应釜中，经程序升温后反应得到反应产物，升温程序为：经30min由25℃升温至100℃，保持1h，然后经60min由100℃升温至160℃，保持3h，反应结束后由空气冷却至室温，将产物真空抽滤得到灭火剂固体；将2g甲基苯基硅油，1g乙烯基三乙氧基硅烷，4g疏水二氧化硅，2g云母粉和3g滑石粉分散于150g四氢呋喃中得到改性剂分散液；取160g上述改性剂分散液与100g灭火剂固体混合，并置于探入式超声分散机中超声分散得到悬浊液，探入式超声分散机工作功率为200w，工作总时间为20min，单次工作时间为8s，工作间隙为10s。
46.将超声分散后的悬浊液置于真空冷冻干燥机中18h干燥得到改性后的灭火剂固体；将改性后的灭火剂固体置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎得到目标干粉灭火剂，球磨仪转速为300r/min，粉碎时间为3h，研磨体与混合物的质量比为3：1，研磨过程中采用液氮对设备降温，改性后收集得到的产物为目标干粉灭火剂。
47.实施例10将45g脲基甲酸酯钾，15g脲基甲酸酯钠，12g碳酸氢钠，12g硅酸铝和16g磷酸锆置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎、混合得到灭火剂前驱体。其中球磨仪转速为300r/min，研磨时间为1h，研磨体与混合物的质量比为2：1。
48.取100g灭火剂前驱体加入500ml去离子水中，利用悬臂搅拌器均匀搅拌得到乳浊液，悬臂搅拌器的转速为400r/min，搅拌时间为15min；将乳浊液转移至聚四氟乙烯反应釜中，经程序升温后反应得到反应产物，升温程序为：经30min由25℃升温至100℃，保持1h，然后经60min由100℃升温至150℃，保持3h，反应结束后由空气冷却至室温，将产物真空抽滤得到灭火剂固体；将2g乙烯基三乙氧基硅烷，3g正硅酸乙酯，3g疏水二氧化硅，2g甲酰胺和2g滑石粉分散于150g乙醚中得到改性剂分散液；取160g上述改性剂分散液与100g灭火剂固体混合，并置于探入式超声分散机中超声分散得到悬浊液，探入式超声分散机工作功率为200w，工作总时间为20min，单次工作时间为6s，工作间隙为10s。
49.将超声分散后的悬浊液置于真空冷冻干燥机中24h干燥得到改性后的灭火剂固体；将改性后的灭火剂固体置于行星球磨仪中，利用机械力粉碎得到目标干粉灭火剂，球磨仪转速为350r/min，粉碎时间为2h，研磨体与混合物的质量比为3：1，研磨过程中采用液氮对设备降温，改性后收集得到的产物为目标干粉灭火剂。
50.下表1和表2分别为本发明实施例1
‑
10中所述干粉灭火剂的粉体综合特性、灭火效果检测结果与常用abc干粉灭火剂以及bc干粉灭火剂的相应实验数据对比。
51.表1本发明所述干粉灭火剂的粉体综合特性
样品名称d50(μm)d90(μm)松密度(g/cm3)流动性（g/s）接触角(
°
)abc干粉29.6372.310.510.0390.89bc干粉27.8760.540.510.0390.45实施例136.176.580.510.0491.44实施例235.8276.950.510.0491.33实施例336.2576.440.520.0491.43实施例435.7476.030.510.0491.27实施例536.0976.580.520.0491.18实施例635.6875.980.510.0491.33实施例735.9676.320.510.0491.25实施例836.0376.040.510.0491.42实施例936.1175.950.510.0491.37实施例1036.1776.310.520.0491.42表2灭火效果检测结果样品名称灭火剂用量（g）灭火时间（s）abc干粉7.513.4bc干粉9.817.8实施例14.37.6实施例24.57.9实施例34.48.2实施例44.98.9实施例54.68.7实施例65.39.6实施例75.18.2实施例84.48.3实施例94.37.5实施例105.08.5