本發(fā)明涉及滅火劑，尤其涉及一種新型熱敏自交聯(lián)水凝膠滅火劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、水是一種最常用的滅火劑，具有吸熱能力強(qiáng)、易獲取、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但普通水流動(dòng)性好、遇高溫易揮發(fā)，導(dǎo)致其不易停留在可燃物上，無(wú)法充分發(fā)揮滅火性能。為了改進(jìn)這些不足，人們通過(guò)在水中添加表面活性劑、無(wú)機(jī)鹽等助劑，或?qū)⑺M(jìn)行超細(xì)化、霧化等處理以提高水的滅火性能。這類(lèi)滅火劑一般統(tǒng)稱為水系滅火劑。

2、水凝膠滅火劑也是水系滅火劑的一種，其主要成分是水凝膠材料。是通過(guò)在水中添加天然物質(zhì)或化學(xué)合成物質(zhì)，經(jīng)化學(xué)或者物理交聯(lián)形成的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高含水量凝膠狀物質(zhì)。該類(lèi)滅火劑具有良好的黏附性、保水性和隔氧性，能夠在火源表面形成保濕層和隔熱隔氧層，有效遏制火勢(shì)蔓延。

3、但是，傳統(tǒng)的水凝膠滅火劑粘度往往較大，且流動(dòng)性差，導(dǎo)致其在火災(zāi)期間運(yùn)輸較為困難。此外，高的粘度導(dǎo)致其噴灑效率較低，噴灑難度高，滅火效果差等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明實(shí)施例旨在提供一種新型熱敏自交聯(lián)水凝膠滅火劑及其制備方法，用以解決現(xiàn)有傳統(tǒng)水系滅火劑在可燃物的表面附著力差，隔絕氧氣能力低，滅火效率不高；以及現(xiàn)有凝膠型滅火劑常溫粘度大，難以輸送和噴灑等問(wèn)題中的至少一個(gè)。

2、本發(fā)明提供了一種新型熱敏自交聯(lián)水凝膠滅火劑，所述滅火劑各組分按質(zhì)量百分比計(jì)為：改性羧甲基纖維素0.5～1.5wt.％，聚乙二醇4～8wt.％，水溶性阻燃劑5～30wt.％，溶劑為純水；

3、其中，所述改性羧甲基纖維素為嫁接有苯乙基基團(tuán)的具有疏水功能的羧甲基纖維素。

4、優(yōu)選的，所述滅火劑各組分按質(zhì)量百分比計(jì)為：改性羧甲基纖維素1.0wt.％，聚乙二醇6wt.％，水溶性阻燃劑20wt.％，溶劑為水；其中，所述水溶性阻燃劑為聚磷酸銨。

5、具體的，所述滅火劑常溫粘度＜1600cp，90℃條件下粘度＞42000cp。值得說(shuō)明的是，這種粘度轉(zhuǎn)變是不可逆的，也就說(shuō)隨著溫度升高滅火劑會(huì)從流動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z態(tài)，當(dāng)火焰熄滅且溫度逐步降低后，滅火劑仍以凝膠態(tài)附著在燃燒物表面，有效避免了復(fù)燃的發(fā)生。

6、具體的，所述水溶性阻燃劑為次磷酸銨、聚磷酸銨(聚合度5～20)、硫酸銨、磷酸一銨、磷酸二銨、水溶氫氧化鎂、水溶氫氧化鋁中的一種或幾種；優(yōu)選為聚磷酸銨。

7、本發(fā)明還公開(kāi)了一種所述改性羧甲基纖維素的制備方法，包括以下具體步驟：

8、s1-1：將羧甲基纖維素鈉溶解到n,n-二甲基甲酰胺中并加入鹽酸酸化，得到羧甲基纖維素；

9、s1-2：在溶液中加入4-乙基苯胺，加熱并攪拌，過(guò)程中持續(xù)除去多余水分；

10、s1-3：降溫到常溫，降溫過(guò)程中持續(xù)攪拌，降溫結(jié)束后得到改性羧甲基纖維素粗產(chǎn)物液；

11、s1-4：在改性羧甲基纖維素粗產(chǎn)物液中加入過(guò)量的無(wú)水甲醇，得到絮狀物；靜置待絮狀物沉降后，過(guò)濾、洗滌、干燥得到棕黃色固體，即改性羧甲基纖維素粗產(chǎn)物。

12、具體的，所述制備方法還包括步驟s1-5：將改性羧甲基纖維素粗產(chǎn)物溶解到水中，倒入過(guò)量的無(wú)水甲醇，得到絮狀物；靜置，待絮狀物沉降后，過(guò)濾、洗滌、干燥得到淡黃色固體，即改性羧甲基纖維素。

13、具體的，其中步驟s1-1的具體操作為：

14、加熱到溫度t1并保溫，將羧甲基纖維素鈉溶解到n,n-二甲基甲酰胺中，加入鹽酸酸化并繼續(xù)攪拌一段時(shí)間h1，調(diào)節(jié)ph值為2～3；

15、t1范圍為20～60℃，攪拌速率為300～600r/min，h1≥30min。

16、具體的，其中步驟s1-2的具體操作為：

17、加熱到溫度t2并保溫，在溶液中加入4-乙基苯胺，攪拌一段時(shí)間h2，t2范圍為20～60℃，h2≥5min，攪拌速率為300～600r/min；

18、升高到溫度t3，攪拌一段時(shí)間h3，t3范圍為60～90℃，h3≥30min，攪拌速率為300～600r/min；

19、繼續(xù)升溫到溫度t4，攪拌一段時(shí)間h4，過(guò)程中持續(xù)除去多余水分t4范圍為110～130℃，h4為2～12h，攪拌速率為200～400r/min。

20、具體的，其中步驟s1-3中攪拌速率為200～400r/min。

21、本發(fā)明還公開(kāi)了一種所述滅火劑的制備方法，具體包括以下步驟：

22、s2-1：準(zhǔn)備改性羧甲基纖維素；

23、s2-2：將改性羧甲基纖維素和聚乙二醇充分溶解到純水中，得到熱敏自交聯(lián)水凝膠；

24、s2-3：在熱敏自交聯(lián)水凝膠中加入水溶性阻燃劑，得到新型熱敏自交聯(lián)水凝膠滅火劑。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少可實(shí)現(xiàn)如下有益效果之一：

26、1、本發(fā)明采用改性羧甲基纖維素(e-cmc)(即嫁接有苯乙基的具有疏水功能的羧甲基纖維素)與聚乙二醇(peg)制備成新型熱敏自交聯(lián)水凝膠；同時(shí)加入水溶性阻燃劑，得到了一種常溫流動(dòng)性好、高溫粘度明顯提高的熱敏自交聯(lián)水凝膠滅火劑，達(dá)到了運(yùn)輸方便、噴灑高效，以及滅火效果優(yōu)異等效果。

27、其中，e-cmc與peg溶于水中，除了分子間的范德華力外，peg分子會(huì)與水(h2o)分子形成氫鍵。在低于臨界相變溫度(lcst)時(shí)，水分子在苯乙基周?chē)鷷?huì)形成有序的結(jié)構(gòu)，這種有序結(jié)構(gòu)阻礙多個(gè)疏水的苯乙基(e-cmc側(cè)鏈的苯乙基)之間的締合，即阻礙了e-cmc分子之間的交聯(lián)；因此，低于lcst，e-cmc分子易溶于水，且粘度較低、具有好的流動(dòng)性。在高于lcst時(shí)，體系分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈，導(dǎo)致苯乙基周?chē)乃肿佑行蚪Y(jié)構(gòu)被破壞；此時(shí)，e-cmc分子上的疏水結(jié)構(gòu)苯乙基快速互相締合，使得e-cmc分子發(fā)生交聯(lián)，形成交聯(lián)網(wǎng)狀三維結(jié)構(gòu)，即形成凝膠結(jié)構(gòu)；因此，高于lcst時(shí)，e-cmc分子發(fā)生疏水締合，且粘度隨著溫度逐步增大，具有很好的成膠性。

28、值得說(shuō)明的是，若加入的e-cmc質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)低，即使在高于lcst時(shí)也不會(huì)形成水凝膠；原因是e-cmc分子濃度過(guò)低，分子間纏結(jié)過(guò)少，導(dǎo)致其分子間不會(huì)發(fā)生交聯(lián)或交聯(lián)度極低，不會(huì)形成水凝膠或成膠極不明顯，最終導(dǎo)致其在實(shí)際滅火中起不到高溫成膠隔絕氧氣的作用。若加入的e-cmc質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高，其在低于lcst時(shí)就會(huì)發(fā)生分子間的交聯(lián)作用，形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)三維結(jié)構(gòu)，即常溫或低溫下以成膠的狀態(tài)存在，不利于日常罐裝、運(yùn)輸、存儲(chǔ)，特別不利于噴灑等使用過(guò)程。

29、值得說(shuō)明的是，該熱敏自交聯(lián)水凝膠本身具有一定的滅火性能，但其阻燃、滅火性能一般，會(huì)有復(fù)燃的風(fēng)險(xiǎn)。因此，本發(fā)明在該熱敏自交聯(lián)水凝膠中進(jìn)一步加入了水溶性阻燃劑，制備出了一種新型熱敏自交聯(lián)水凝膠滅火劑。特別的，遴選的水溶性阻燃劑對(duì)其粘度和熱敏特性產(chǎn)生的影響較小，卻能明顯改善它的阻燃、滅火性能；進(jìn)一步提高了其滅火效率，降低了復(fù)燃的可能性。

30、2、優(yōu)選的，本發(fā)明采用聚磷酸銨作為水溶性阻燃劑。它在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生含磷自由基，該含磷自由基能在氣相中有效地捕獲燃燒物產(chǎn)生的h·、o·、ho·自由基，阻斷燃燒的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；它還可以在凝聚相中促進(jìn)可燃物的炭化，形成致密的碳層，阻隔氧氣和可燃物；從而賦予了該滅火劑優(yōu)異的阻燃和撲滅火的能力。

31、3、本發(fā)明提供了所述e-cmc的制備方法。所述制備方法通過(guò)精確地控制原料比、溫度、時(shí)間、攪拌速率等參數(shù)，能夠高效制得e-cmc粗產(chǎn)物；經(jīng)過(guò)后處理，如分離、純化、干燥等工藝，可獲得較高純度的e-cmc。整個(gè)過(guò)程，反應(yīng)條件溫和，制備工藝精煉，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

32、值得強(qiáng)調(diào)的是，盡管本發(fā)明采用4-乙基苯胺實(shí)現(xiàn)了將苯乙基嫁接到羧甲基纖維素上，但是采用其他制備方法獲得的側(cè)鏈具有苯乙基基團(tuán)的具有疏水功能的e-cmc也能夠滿足本發(fā)明滅火劑的配置需要。本發(fā)明在此僅給出一種高效、便捷的e-cmc制備方法，該種方法不作為該種改性羧甲基纖維素的唯一獲得途徑。

33、本發(fā)明中，上述各技術(shù)方案之間還可以相互組合，以實(shí)現(xiàn)更多的優(yōu)選組合方案。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述。并且，部分優(yōu)點(diǎn)可從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)說(shuō)明書(shū)以及附圖中所特別指出的內(nèi)容中來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。