超细微粒灭火剂的表面改性研究
|
摘要
超细化的微粒灭火剂，灭火效率明显提高，适用场所大大拓展，但因颗粒细微，易于吸湿、团聚和结块，从而严重影响了灭火剂的施放、流动、分散和储存等使用性能。为此改善超细微粒灭火剂的表面性能，提高其疏水和抗团聚能力，成为了超细微粒灭火剂实用化的关键技术。本文选取了磷酸二氢铵超细微粒灭火剂(D_(50)在5μm左右)作为实验对象，采用干法工艺，对超细微粒灭火剂进行了疏水、抗复燃和疏水&疏油两性表面改性，采用吸湿率、斥水性、斥油性、松密度等作为评价改性效果的性能参数，结合微粒的粒度、DTA、SEM、EDX和红外漫反射分析，系统研究了表面改性剂种类与用量、改性工艺条件对微粒灭火剂的吸湿率、斥水性、斥油性、松密度等性能的影响规律。结果表明：加入3.5％左右的高含氢硅油，用2～3倍的丙酮进行稀释，在65℃～70℃条件下改性，硅油在微粒表面涂覆均匀，灭火剂的吸湿率只有2.49％(国标要求不大于3％)，松密度为0.60g／cm~3，斥水性好，流动性为0.23，粘着力为31.64，活化指数达0.56，颗粒易于分散流动。外加1.0％的HG-686(含氟聚丙烯酸酯)后，在100℃下处理1h，得到超细微粒灭火剂，斥油性明显，可在油面漂浮18min以上。用0.25％的十八烷基胺与2.5％的硅油进行二次包覆处理，得到的超细微粒灭火剂，其吸湿率为1.82％，流动性为0.33，粘着力为40.29，流动性得到显著改善：用0.25％的十八烷基胺与0.8％的氟碳表面活性剂进行二次包覆处理，得到的超细微粒灭火剂的吸湿率为2.77％，在油面漂浮时间为3′32"，具有良好的斥水斥油性；用2.5％的硅油与0.8％氟碳表面活性剂进行二次包覆处理，得到的超细微粒灭火剂的吸湿率为1.42％，活化指数达0.72，具有较好的斥水性和一定的斥油性。
The application range of Super fine powder fire extinguishing agent(SFPFEA) is wide forits high efficiency. Whereas its discharge effect, fluidity, dispersing stability and depositare not in good performance because the super fine particles are tend to agglomerate andabsorb moisture.
In this paper, the ammonium dihydrogen phosphate particles (D_(50)=5μm approximately) asan example of SFPFEA, were treated by dry method, to improve the hydrophobic andanti-agglomerate properties. And the moisture absorption, water repellence,oil repellence,bulk density were introduced to characterize the surface properties. Further more, theparticle sizer,DTA, SEM, EDX and FTIR analysis methods were used to study the particletructures and appearance. Through the analysis, the effects of surfactant quality andtechnical conditions on hydrophobic,anti-reflash, hydrophobic & anti-reflash surfacetreatment were systermatically studied.
The results show that the moisture absorption rate is 2.49％, bulk density is0.60g/cm~3,water repellence is good, the fluidity is 0.23, the adhesive force is 31.64, theactivation index is 0.56, the dispersing stability is good after the SFPFEA is treated underthe condition that, the silicone oil is used by 3.5wt％based on the amount on theSFPFEA,which is diluted by acetone whose volume is 2～3 times to the silicone oil, thetreating tempreature is 65℃～70℃;the SFPFEA can float on the oil surface for more than18min after being treated under the condition that HG-686 is used by 1.0wt％based on theamount of the SFPFEA, the treating time is lh, and treating temperature is 100℃;themoisture absorption rate is 1.82％, the fluidity is 0.33 and the adhesive force is 40.29, afterthe SFPFEA is treated with octadecylamine(0.25wt％) and silicone oil(2.5wt％); themoisture absorption rate is 2.77％, the time it could float on the oil surface is 3′32", theperformance of water repellence and oil repellence is good, after the SFPFEA is treatedwith octadecylamine (0.25wt％) and HG-686(0.8wt％); the moisture absorption rate is1.42％, the activation index reaches 0.72, the performance of water repellence and oilrepellence is good after the SFPFEA is treated with silicone oil(2.5wt％) andHG-686(0.8wt％).
The application range of Super fine powder fire extinguishing agent(SFPFEA) is wide forits high efficiency. Whereas its discharge effect, fluidity, dispersing stability and depositare not in good performance because the super fine particles are tend to agglomerate andabsorb moisture.
In this paper, the ammonium dihydrogen phosphate particles (D_(50)=5μm approximately) asan example of SFPFEA, were treated by dry method, to improve the hydrophobic andanti-agglomerate properties. And the moisture absorption, water repellence,oil repellence,bulk density were introduced to characterize the surface properties. Further more, theparticle sizer,DTA, SEM, EDX and FTIR analysis methods were used to study the particletructures and appearance. Through the analysis, the effects of surfactant quality andtechnical conditions on hydrophobic,anti-reflash, hydrophobic & anti-reflash surfacetreatment were systermatically studied.
The results show that the moisture absorption rate is 2.49％, bulk density is0.60g/cm~3,water repellence is good, the fluidity is 0.23, the adhesive force is 31.64, theactivation index is 0.56, the dispersing stability is good after the SFPFEA is treated underthe condition that, the silicone oil is used by 3.5wt％based on the amount on theSFPFEA,which is diluted by acetone whose volume is 2～3 times to the silicone oil, thetreating tempreature is 65℃～70℃;the SFPFEA can float on the oil surface for more than18min after being treated under the condition that HG-686 is used by 1.0wt％based on theamount of the SFPFEA, the treating time is lh, and treating temperature is 100℃;themoisture absorption rate is 1.82％, the fluidity is 0.33 and the adhesive force is 40.29, afterthe SFPFEA is treated with octadecylamine(0.25wt％) and silicone oil(2.5wt％); themoisture absorption rate is 2.77％, the time it could float on the oil surface is 3′32", theperformance of water repellence and oil repellence is good, after the SFPFEA is treatedwith octadecylamine (0.25wt％) and HG-686(0.8wt％); the moisture absorption rate is1.42％, the activation index reaches 0.72, the performance of water repellence and oilrepellence is good after the SFPFEA is treated with silicone oil(2.5wt％) andHG-686(0.8wt％).
引文
1 余明高，廖光煊，张和平等．哈龙替代产品的研究现状及发展趋势．火灾科学，2002，11(2)：108-111
2 潘仁明，周晓猛，刘玉海．“哈龙”替代物的现状和发展趋势．爆破器材，2001，31(4)：15-16
3 刘玉恒，刘洪斌，叶宏烈．我国灭火剂的发展历史与现状．消防技术与产品信息，2005(1)：82-87
4 周文英，齐暑华，赵维等．冷气溶胶灭火剂研究．消防技术与产品信息，2005(9)：29-31
5 唐聪明，徐卡秋，赵春霞．超细磷酸铵盐干粉灭火剂研究．精细化工，2004，21(5)：398-400
6 周文英，介燕妮，罗永乐等．超细干粉灭火剂．消防技术与产品信息，2004(10)
7 叶明泉，韩爱军，李风生．冷气溶胶灭火剂用NaHCO3／白炭黑复合粒子的制备．应用化学，2004，21(8)：810-813
8 周文英，邵宝州，张媛怡等．磷酸铵盐干粉灭火剂．消防技术与产品信息，2004(7)
9 李碧英．冷气溶胶灭火剂的制备及性能研究：[学位论文]，南京：南京理工大学，2004
10 Chattaway, Adam. Aerosol fire suppressants. Fire Prevention, 1996 (289): 20-22
11 Kibert, Charles J. Aerosol fire suppressants, fire prevention, 1993, 85(558): 17-20
12 Scheuermann, Klaus P. Use of aerosol fire extinguishing generators at rotogravure fed presses. Process Safety Progress, 1999, 18(1): 35-41.
13 卞建峰，郭鸿宝．气溶胶灭火机理及应用探讨．消防科学与技术，2001(4)：40-44
14 蔡周全，张引合．干粉灭火剂粒度对抑爆性能的影响．矿业安全与环保，2001，28(4)：14-15
15 肖春江，张巍，景晓燕．超微磷酸铵盐干粉灭火剂的制备．消防科学与技术，2001，(50)：39—40
16 王永强．阻燃材料及应用技术．北京：化学工业出版社，2002
17 杨琦，米秋林，邓强．脉冲超细干粉灭火技术在建筑防火设计中的应用．消防科学与技术，2006．7，25(4)：508-509
18 张璎．新型超细干粉油罐自动灭火装置．消防技术与产品信息，2006(1)：75-77
19 朱惠军，王海燕．无管网超细干粉灭火系统在电缆隧道中的应用．消防技术与产品 信息，2006(10)：12-14
20 张立德．超微粉体制备与应用技术．北京：中国石化出版社，2001
21 范金石，徐桂云，尹钰．晶体产品的结块与防止．山东化工，1999(3)：28-30
22 傅新华．表面活性剂防止硝酸钾结块的作用．无机盐工业，1992(6)：25-30
23 郑水林．粉体表面改性．建材工业出版社，2004．3
24 毋伟，陈建峰，卢寿慈．超细粉体表面修饰．北京：化学工业出版社，2004．3
25 陈涛．超细微粒灭火剂的表面改性与性能研究：[学位论文]，南京：南京理工大学，2006
26 赵德君，刘征．成膜类氟蛋白泡沫灭火剂特性及其市场优势[J]．消防技术与产品信息，2003，(1)：65-68
27 Umaba, et al. Powdery fire-extinguishing agent, and process for its preparation. US pat. US4346012, 1982
28 赵春霞，徐卡秋，唐聪明．氟碳表面活性剂及其在消防领域中的应用．日用化学工业，2004(12)：377-380
29 吴颐伦．干粉灭火剂配方一般原理．消防技术与产品信息，2000(12)：19-25
30 李凤生．超细粉体技术．国防工业出版社，2000
31 谭正立．碳素粉末颗粒粒度的测量方法及原理．碳素技术，1995(1)：35-39
32 张茂根等．颗粒统计平均粒径及其分布的表征．高分子材料科学与工程，2000，16(5)：1-4
33 王自亮．关于应用“沉降原理”测定粒径几个问题的探讨．粉体技术，1996，2(3)：42-44
34 徐恺等．纳米材料的粒径检测方法研究．中国纤检，2002(2)：27-30
35 郭永彩，高潮．超细颗粒测试技术．重庆职业技术学院学报(综合版)，2004，13(1)：1-4
36 陈文贵，吴建勋，朱吕通．中国消防全书(第三卷)．长春：吉林人民出版社，1994
37 吴颐伦．干粉灭火剂的斥水性、斥水膜及其由来．消防科学与技术，2003(12)：20-24
38 中华人民共和国家标准．磷酸铵豁干粉灭火剂．GB15060-2002
39 中华人民共和国国家标准．干粉灭火剂通用技术条件．GB13532-92
40 胡庆轩．有机粉体流动性的测定．中国粉体技术．1999，5(3)：11-14
41 李忠全．振实法测量粉末的粘着力和流动性．粉末冶金工业，2002，12(2)：35-37
42 曹丽英．冷气溶胶灭火剂的性能表征研究：[学位论文]，南京：南京理工大学，2005
43 谢洪勇．粉体力学与工程．北京：化学工业出版社，2003
44 张开．高分子界面科学．中国石化出版社．1997：30-36
45 储鸿，催正刚．粉体接触角的测定方法．化工时刊，2004(10)：44-47
46 艾德生，李庆丰等．理化检验-物理分册，2001，37(3)：110-112
47 郑水林．超微粉体加工技术与应用．化学工业出版社，2005：248-251
48 高向阳．新编仪器分析(第二版)．科学出版社，2004：253-256
49 郭景文．现代仪器分析技术．化学工业出版社，2004：152-167
50 泉美治，小川雅彌，加藤俊二等．仪器分析导论(第三册)(第二版)，2005：23-48
51 蔡正千．热分析．高等教育出版社，1993：78-83
52 黄文润．硅油及二次加工品．化学工业出版社，2004：26-35
53 冯圣玉，张洁，李美江等．有机硅高分子及其应用．化学工业出版社，2004：234-237
54 Bowrey M, et al. Plast Elastomeres, 1975, 27(4): 80
55 李姝，刘玉恒，戴殿峰．干粉灭火剂质量分析．消防科学与技术，2002，3(2)：58-59
56 吴颐伦，冯捷．犁刀式混合机内的物料混合过程．消防技术于产品信息，2005．6：19-23．
57 黄应钦等．表面活性剂在超细粉体制备和分散中的应用．日用化学工业，2006(2)：30-33
58 Bennett, Joseph Michael. Fire extinguishing composition. US p 20020014610
59 杨宁，梁峰，王力伯．油类火灾灭火剂及其应用研究进展．消防技术与产品信息，2004(5)：31-32
60 曾毓华．氟碳表面活性剂．北京：化学工业出版社，2001：16-25
61 梁治齐，陈溥．氟表面活性剂．北京：中国轻工业出版社，1998：57-68
62 赵春霞．抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂的合成研究：[学位论文]，成都：四川大学，2005
63 徐燕莉．表面活性剂的功能．北京：化学工业出版社，2006：126-134
64 Christopher Reynolds Eric Edward Cooper Cawood. Improvements or reflash to fire extinguishing agent[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 191,77(15):471-478
65 李媛媛．有机氟防水防油剂结构对性能的影响：[学位论文]，天津：天津工业大学，2004
66 韩红滨，魏慧英，曹成波等．氟碳防水防油剂的研究新进展．精细化工，2004，21(7)：537-543
67 李俊，陈庆民．含氟丙烯酸酯聚合物研究进展．高分子材料科学与工程，2005，21(5)：14-17
68 肖进新，暴艳霞，寿建宏等．碳氟-碳氢表面活性剂混合水溶液在油面上铺展．化学研究与应用，2002，14(2)：137-140
69 杨婷婷，王世敏，徐祖顺等．全氟丙烯酸酯聚合物乳液研究进展．高分子通报，2003(6)：13-17
70 李小瑞，辛华．水性含氟丙烯酸共聚物防水防油剂的研究．上海造纸，2005，36(3)：49-52
71 赵国玺，朱步瑶．表面活性剂作用原理．北京：中国轻工业出版社，2003：330-439
72 黄永平．莹光粉的二次包覆．广东化工，2005(7)：22-24
2 潘仁明，周晓猛，刘玉海．“哈龙”替代物的现状和发展趋势．爆破器材，2001，31(4)：15-16
3 刘玉恒，刘洪斌，叶宏烈．我国灭火剂的发展历史与现状．消防技术与产品信息，2005(1)：82-87
4 周文英，齐暑华，赵维等．冷气溶胶灭火剂研究．消防技术与产品信息，2005(9)：29-31
5 唐聪明，徐卡秋，赵春霞．超细磷酸铵盐干粉灭火剂研究．精细化工，2004，21(5)：398-400
6 周文英，介燕妮，罗永乐等．超细干粉灭火剂．消防技术与产品信息，2004(10)
7 叶明泉，韩爱军，李风生．冷气溶胶灭火剂用NaHCO3／白炭黑复合粒子的制备．应用化学，2004，21(8)：810-813
8 周文英，邵宝州，张媛怡等．磷酸铵盐干粉灭火剂．消防技术与产品信息，2004(7)
9 李碧英．冷气溶胶灭火剂的制备及性能研究：[学位论文]，南京：南京理工大学，2004
10 Chattaway, Adam. Aerosol fire suppressants. Fire Prevention, 1996 (289): 20-22
11 Kibert, Charles J. Aerosol fire suppressants, fire prevention, 1993, 85(558): 17-20
12 Scheuermann, Klaus P. Use of aerosol fire extinguishing generators at rotogravure fed presses. Process Safety Progress, 1999, 18(1): 35-41.
13 卞建峰，郭鸿宝．气溶胶灭火机理及应用探讨．消防科学与技术，2001(4)：40-44
14 蔡周全，张引合．干粉灭火剂粒度对抑爆性能的影响．矿业安全与环保，2001，28(4)：14-15
15 肖春江，张巍，景晓燕．超微磷酸铵盐干粉灭火剂的制备．消防科学与技术，2001，(50)：39—40
16 王永强．阻燃材料及应用技术．北京：化学工业出版社，2002
17 杨琦，米秋林，邓强．脉冲超细干粉灭火技术在建筑防火设计中的应用．消防科学与技术，2006．7，25(4)：508-509
18 张璎．新型超细干粉油罐自动灭火装置．消防技术与产品信息，2006(1)：75-77
19 朱惠军，王海燕．无管网超细干粉灭火系统在电缆隧道中的应用．消防技术与产品 信息，2006(10)：12-14
20 张立德．超微粉体制备与应用技术．北京：中国石化出版社，2001
21 范金石，徐桂云，尹钰．晶体产品的结块与防止．山东化工，1999(3)：28-30
22 傅新华．表面活性剂防止硝酸钾结块的作用．无机盐工业，1992(6)：25-30
23 郑水林．粉体表面改性．建材工业出版社，2004．3
24 毋伟，陈建峰，卢寿慈．超细粉体表面修饰．北京：化学工业出版社，2004．3
25 陈涛．超细微粒灭火剂的表面改性与性能研究：[学位论文]，南京：南京理工大学，2006
26 赵德君，刘征．成膜类氟蛋白泡沫灭火剂特性及其市场优势[J]．消防技术与产品信息，2003，(1)：65-68
27 Umaba, et al. Powdery fire-extinguishing agent, and process for its preparation. US pat. US4346012, 1982
28 赵春霞，徐卡秋，唐聪明．氟碳表面活性剂及其在消防领域中的应用．日用化学工业，2004(12)：377-380
29 吴颐伦．干粉灭火剂配方一般原理．消防技术与产品信息，2000(12)：19-25
30 李凤生．超细粉体技术．国防工业出版社，2000
31 谭正立．碳素粉末颗粒粒度的测量方法及原理．碳素技术，1995(1)：35-39
32 张茂根等．颗粒统计平均粒径及其分布的表征．高分子材料科学与工程，2000，16(5)：1-4
33 王自亮．关于应用“沉降原理”测定粒径几个问题的探讨．粉体技术，1996，2(3)：42-44
34 徐恺等．纳米材料的粒径检测方法研究．中国纤检，2002(2)：27-30
35 郭永彩，高潮．超细颗粒测试技术．重庆职业技术学院学报(综合版)，2004，13(1)：1-4
36 陈文贵，吴建勋，朱吕通．中国消防全书(第三卷)．长春：吉林人民出版社，1994
37 吴颐伦．干粉灭火剂的斥水性、斥水膜及其由来．消防科学与技术，2003(12)：20-24
38 中华人民共和国家标准．磷酸铵豁干粉灭火剂．GB15060-2002
39 中华人民共和国国家标准．干粉灭火剂通用技术条件．GB13532-92
40 胡庆轩．有机粉体流动性的测定．中国粉体技术．1999，5(3)：11-14
41 李忠全．振实法测量粉末的粘着力和流动性．粉末冶金工业，2002，12(2)：35-37
42 曹丽英．冷气溶胶灭火剂的性能表征研究：[学位论文]，南京：南京理工大学，2005
43 谢洪勇．粉体力学与工程．北京：化学工业出版社，2003
44 张开．高分子界面科学．中国石化出版社．1997：30-36
45 储鸿，催正刚．粉体接触角的测定方法．化工时刊，2004(10)：44-47
46 艾德生，李庆丰等．理化检验-物理分册，2001，37(3)：110-112
47 郑水林．超微粉体加工技术与应用．化学工业出版社，2005：248-251
48 高向阳．新编仪器分析(第二版)．科学出版社，2004：253-256
49 郭景文．现代仪器分析技术．化学工业出版社，2004：152-167
50 泉美治，小川雅彌，加藤俊二等．仪器分析导论(第三册)(第二版)，2005：23-48
51 蔡正千．热分析．高等教育出版社，1993：78-83
52 黄文润．硅油及二次加工品．化学工业出版社，2004：26-35
53 冯圣玉，张洁，李美江等．有机硅高分子及其应用．化学工业出版社，2004：234-237
54 Bowrey M, et al. Plast Elastomeres, 1975, 27(4): 80
55 李姝，刘玉恒，戴殿峰．干粉灭火剂质量分析．消防科学与技术，2002，3(2)：58-59
56 吴颐伦，冯捷．犁刀式混合机内的物料混合过程．消防技术于产品信息，2005．6：19-23．
57 黄应钦等．表面活性剂在超细粉体制备和分散中的应用．日用化学工业，2006(2)：30-33
58 Bennett, Joseph Michael. Fire extinguishing composition. US p 20020014610
59 杨宁，梁峰，王力伯．油类火灾灭火剂及其应用研究进展．消防技术与产品信息，2004(5)：31-32
60 曾毓华．氟碳表面活性剂．北京：化学工业出版社，2001：16-25
61 梁治齐，陈溥．氟表面活性剂．北京：中国轻工业出版社，1998：57-68
62 赵春霞．抗复燃超细磷酸铵盐干粉灭火剂的合成研究：[学位论文]，成都：四川大学，2005
63 徐燕莉．表面活性剂的功能．北京：化学工业出版社，2006：126-134
64 Christopher Reynolds Eric Edward Cooper Cawood. Improvements or reflash to fire extinguishing agent[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 191,77(15):471-478
65 李媛媛．有机氟防水防油剂结构对性能的影响：[学位论文]，天津：天津工业大学，2004
66 韩红滨，魏慧英，曹成波等．氟碳防水防油剂的研究新进展．精细化工，2004，21(7)：537-543
67 李俊，陈庆民．含氟丙烯酸酯聚合物研究进展．高分子材料科学与工程，2005，21(5)：14-17
68 肖进新，暴艳霞，寿建宏等．碳氟-碳氢表面活性剂混合水溶液在油面上铺展．化学研究与应用，2002，14(2)：137-140
69 杨婷婷，王世敏，徐祖顺等．全氟丙烯酸酯聚合物乳液研究进展．高分子通报，2003(6)：13-17
70 李小瑞，辛华．水性含氟丙烯酸共聚物防水防油剂的研究．上海造纸，2005，36(3)：49-52
71 赵国玺，朱步瑶．表面活性剂作用原理．北京：中国轻工业出版社，2003：330-439
72 黄永平．莹光粉的二次包覆．广东化工，2005(7)：22-24