一种森林灭火剂及其制备方法与流程

本发明属于灭火剂，具体涉及一种森林灭火剂及其制备方法。

背景技术：

1、森林火灾每年都有发生，常造成严重的生态环境灾难和重大人员财产损失。灭火剂有很多种，但常用的干粉灭火剂、泡沫灭火剂和气体灭火剂并不适合扑灭森林草原大火。由于火区气流活动剧烈，上述灭火剂很难在燃烧物上降落。

2、水是最廉价的灭火剂，但水在扑灭森林大火时效率很低，其作用是降低可燃物表面温度。森树火灾的特点是范围大、温度高、火势猛，少量水很难扑灭森林大火。

3、目前，我国每年花大量外汇进口“哈龙”类含卤素的森林灭火剂，但卤系灭火剂高温下释放有毒物质，严重污染环境。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种森林灭火剂及其制备方法，先用偶联剂对阻燃剂进行表面改性处理后，再用疏水性聚合物单体对改性后的阻燃剂进行包覆，在亲水性聚合物的作用下，原位聚合形成一种具有核壳结构的包覆体，该包覆体直径从数微米到数十微米，可在水中迅速分散悬浮，添加10-20倍水稀释后灭火效果可达到“国标gb17835-2008.水系灭火剂”2a级，高温下无有毒物质产生，对林区生态无影响，高效环保。

2、为达到上述目的，本发明第一方面公开了一种森林灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)将第一阻燃剂和偶联剂搅拌混合均匀，得到第一物料；

4、(2)向第一物料中加入疏水性聚合物单体或者加入疏水性聚合物单体和引发剂，搅拌均匀，得到第二物料；

5、(3)搅拌状态下向第二物料中加入表面活性剂，加热，得到第三物料；

6、(4)将亲水性聚合物溶于水，并加入到第三物料中，均质处理后，加热搅拌，恒温反应，得到第四物料；

7、(5)将第四物料冷却，加入阻燃助剂和水，搅拌均匀，得到森林灭火剂。

8、所述第一阻燃剂为胍盐类阻燃剂、铵盐类阻燃剂，和/或磷系阻燃剂的至少一种。

9、在本发明优选的实施方式中，所述胍盐类阻燃剂的用量为5-30重量份，磷系阻燃剂的用量为5-35重量份，铵盐类阻燃剂的用量为5-25重量份。

10、本发明先用偶联剂对多种阻燃剂进行表面改性处理后，再用疏水性聚合物单体对改性后的阻燃剂进行包覆，在亲水性聚合物的作用下，原位聚合形成一种具有核壳结构的包覆体，制备出一种高效环保型水系森林灭火剂。该森林灭火剂可在水中快速分散，添加10-20倍水稀释后灭火效果可达到“2a”高效标准，使用方法简单，高温下无有毒物质产生，对林区生态无影响，高效环保。

11、胍盐类阻燃剂无毒、高效、环保、安全，是森林灭剂的主剂。自然降解速度快，高温下胍类分解为氮气、水、尿素类物质，可稀释氧气，快速降低空气中的氧含量，覆盖阻隔燃烧物，使火熄灭。铵盐类阻燃剂无毒、高效、环保、安全，阻燃效果明显，是传统的阻燃主剂。

12、本发明将胍盐类阻燃剂和铵盐类阻燃剂复配，使阻燃剂充分发挥协同增效作用。

13、进一步地，步骤(1)中，胍盐类阻燃剂的用量为5-30重量份，铵盐类阻燃剂的用量为5-25重量份。优选地，胍盐类阻燃剂选自聚合胍、碳酸胍、硝酸胍、乙酸胍、磷酸胍、硼酸胍、硫酸胍、草酸胍、苯甲酸胍中的一种或多种。更优选地，胍盐类阻燃剂选自碳酸胍、磷酸胍、硼酸胍中的一种或多种。铵盐类阻燃剂选自硫酸铵、碳酸铵、磷酸铵、磷酸二氢铵、碳酸氢二铵、多聚磷酸铵中的一种或多种。更优选地，铵盐类阻燃剂选自磷酸铵、磷酸二氢铵、多聚磷酸铵中的一种或多种。

14、在本发明优选的实施方式中，步骤(2)中，将引发剂加入油性载体中加入第一物料中，优选地，所述油性载体选自矿物油、石油醚、石蜡的至少一种。

15、为了进一步提高阻燃效果，步骤(4)中进一步加入第二阻燃剂，所述第二阻燃剂为金属氢氧化物阻燃剂，用量为2-15重量份。

16、金属氢氧化物阻燃剂高温下分解为大量的水和金属氧化物，水可使燃烧物表面温度迅速下降，金属氧化物可以覆盖在燃烧物表面，阻断氧化反应，所产生的金属氧化物不但可以阻断高温下燃烧物的氧化应还可以消烟，提高火区空气中的透明度。

17、磷系阻燃剂受热分解为磷酸、聚偏磷酸、偏磷酸等有强脱水作用的酸。这些酸使植物表面迅速脱水碳化，形成至密的含磷碳化层，阻断氧化反应，吸收燃烧物表面的氧化热能，隔绝空气和热源。

18、优选地，金属氢氧化物选自氢氧化镁、氢氧化铁、氢氧化铝、氢氧化钙、氧氧化锌中的一种或多种。更优选地，金属氢氧化物选自氢氧化铝、氢氧化钙、氢氧化镁中的一种或多种。

19、优选地，磷系阻燃剂选自包覆红磷、磷酸酯、磷酸甲酯、磷酸乙酯、磷酸丁酯、磷酸锌酯、磷酸异辛酯、异丙基化磷酸三苯酯、磷酸苯酯、甲基磷酸二甲酯中的一种或多种。更优选地，磷系阻燃剂选自包覆红磷、磷酸异辛酯、异丙基化磷酸三苯酯中的一种或多种。

20、进一步地，所述偶联剂选自正钛酸丁酯、铝酸酯、硅烷偶联剂、磷酸酯类偶联剂、硼酸酯类偶联剂中的一种或多种，所述偶联剂的用量为0.1-5.0重量份。硅烷偶联剂可选择kh550、kh560、kh570或kh792。更优选地，选自硅烷偶联剂、正钛酸丁酯中的一种或多种。

21、溶解偶联剂的溶剂选自乙醇、甲醇、丁醇、丙酮、二甲基甲酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷中的一种或多种。优选地，选自乙醇、丙酮、二氯甲烷中的一种或多种。溶剂用量为1-10重量份。

22、进一步地，所述疏水性聚合物单体选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酰乙酸乙酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或多种，疏水性聚合物单体的用量为0.5-20重量份；所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰中的一种或多种，优选地，选自偶氮二异丁腈、过硫酸钾中的一种或多种。引发剂与疏水性聚合物单体质量比为0.01％-5.00％。所述表面活性剂选自丙二醇单月桂酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇月桂酸酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、二乙二醇脂肪酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、聚氧丙稀硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚中的一种或多种，表面活性剂与疏水性聚合物单体的比例为0.2-50:100；所述亲水性聚合物选自聚乙烯醇、聚乙二醇、丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺、n-羟乙基丙烯酰胺、丙烯腈、二乙烯三胺中的一种或多种，亲水性聚合物的用量为0.1-10重量份。

23、为了使疏水性聚合物单体更均匀包覆在阻燃剂表面，步骤(2)中，可选用疏水性酯类作稀释剂或溶剂。

24、进一步地，步骤(4)中，均质处理的时间为1-60min；优选为10-30min；步骤(4)中，恒温加热温度为45℃-90℃，优选为45℃-80℃，恒温反应时间为0.5h-8.0h，优选为1-3h。

25、进一步地，所述阻燃助剂选自二氧化硅纳米粉、聚磷酸铵、硅酸钠、硅溶胶、氢氧化铝、碳酸二氢铵、磷酸二氢铵中的一种或多种。阻燃助剂用量为1～10重量份。

26、为达到上述目的，本发明第二方面公开了一种森林灭火剂，所述森林灭火剂采用第一方面的制备方法制备而成。

27、为达到上述目的，本发明第三方面公开了一种森林灭火剂，所述森林灭火剂包括：具有核壳结构的阻燃剂组分，和载体；

28、所述核壳结构的阻燃剂中，所述核壳结构的阻燃剂中，核材料包括第一阻燃剂，壳材料包括吸水性聚合物，所述第一阻燃剂为胍盐类阻燃剂、铵盐类阻燃剂，和/或磷系阻燃剂的至少一种；优选地，所述壳材料进一步包括第二阻燃剂，第二阻燃剂为金属氢氧化物阻燃剂。

29、进一步地，所述载体为水。

30、进一步地，所述载体为包括水和阻燃助剂的溶液或混合液。

31、进一步地，所述阻燃助剂选自选自二氧化硅纳米粉、聚磷酸铵、硅酸钠、硅溶胶、氢氧化铝、碳酸二氢铵、磷酸二氢铵中的一种或多种。

32、与现有技术相比，本发明的森林灭火剂制备方法简单，原料易获得，制备得到一种可以在水中分散的聚合物森林灭火剂。而且该森林灭火剂将高效的灭火剂原料优化组合，灭火效率高，添加10-20倍水稀释后灭火效果可达到“国标gb17835-2008.水系灭火剂”2a级，使用方法简单，高温下无有毒物质产生，对林区生态无影响，高效环保。