一种气溶胶灭火器用隔热材料 |
|||||||
| 申请号 | CN201710577517.0 | 申请日 | 2017-07-15 | 公开(公告)号 | CN107352956A | 公开(公告)日 | 2017-11-17 |
| 申请人 | 合肥皖水信息科技有限公司; | 发明人 | 白娜娜; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及消防设施系统技术领域，公开了一种 气溶胶 灭火器用 隔热 材料，以 硅 酸钠、 水 为原料得到水基硅凝胶，以苯乙烯 树脂 、 苯酚 -间苯二胺树脂、玻璃 纤维 、 碳 纤维、纳米二 氧 化 钛 作为 增强材料 ，得到改性的 二氧化硅 气凝胶隔热材料，研究了纳米二氧化硅的增强技术和工艺，采用二次凝胶法制备得到极小的表面 密度 、低导热率和折射率、极高的热 稳定性 和 比表面积 的隔热材料，在25℃下的导热系数为0.012W/m·K，导热系数随 温度 升高变化极慢，在800℃下的导热系数为0.035W/m·K。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种气溶胶灭火器用隔热材料，其特征在于，以硅酸钠、水为原料得到水基硅凝胶，以苯乙烯树脂、苯酚-间苯二胺树脂、玻璃纤维、碳纤维、纳米二氧化钛作为增强材料，得到改性的二氧化硅气凝胶隔热材料，其制备方法包括以下步骤： |
||||||
| 说明书全文 | 一种气溶胶灭火器用隔热材料技术领域[0001] 本发明属于消防设施系统技术领域，具体涉及一种气溶胶灭火器用隔热材料。 背景技术[0002] 气溶胶灭火器由于它的灭火能力高，能以全淹没方式进行灭火，且对环境友好，能在常压下储存且无需耐压装置等诸多优点，越来越广泛的应用在不同领域。气溶胶灭火装置：按产生气溶胶的方式可分为热气溶胶和冷气溶胶。目前国内工程上应用的气溶胶灭火装置都属于热型，冷气溶胶灭火技术尚处于研制阶段，无正式产品。热气溶胶以负催化、破坏燃烧反应链等原理灭火。气溶胶与卤代烷类和惰性气体类哈龙替代技术不同，对臭氧层没有破坏作用，是通过自身的氧化还原反应燃烧之后的产物来进行灭火。气溶胶灭火剂是以固态形式存放的，且自身又不具有挥发性，所以不会存在泄露问题等问题，据有较长的保存年限，同时气溶胶灭火剂仍然存在着一些问题，如不对气溶胶灭火器进行有效的隔热降温措施，会导致的外壁和喷口温度过高，造成人员以及物资的损害。 发明内容[0004] 本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种气溶胶灭火器用隔热材料，研究了纳米二氧化硅的增强技术和工艺，采用二次凝胶法制备得到极小的表面密度、低导热率和折射率、极高的热稳定性和比表面积的隔热材料。 [0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种气溶胶灭火器用隔热材料，以硅酸钠、水为原料得到水基硅凝胶，以苯乙烯树脂、苯酚-间苯二胺树脂、玻璃纤维、碳纤维、纳米二氧化钛作为增强材料，得到改性的二氧化硅气凝胶隔热材料，其制备方法包括以下步骤： （1）将硅酸钠和水按照1：1的比例稀释搅拌均匀，水浴加热保温，在60-80转/分钟下缓慢加入浓度为5-6摩尔/升的盐酸，加入量为混合体系体积的25-30%，添加完后在300-350转/分钟下充分搅拌20-30分钟，将搅拌液放入密闭恒温箱在60-65℃下恒温放置，得到澄清透明的水基硅凝胶； （2）向苯乙烯树脂、苯酚-间苯二胺树脂中加入浓度为1.5-2.0摩尔/升的盐酸，加入量为混合树脂体积的50-60%，在搅拌下加入去离子水稀释，将体系pH值调节至6.0-6.5，将玻璃纤维、碳纤维放入纤维梳理机中进行蓬松处理，处理后加入到树脂混合体系中，再在高速搅拌下加入纳米二氧化钛，得到的混合物与步骤（1）中得到的水基硅凝胶混合搅拌，直至没有起泡产生，放置于室温下老化2-3天； （3）将老化后的改性水凝胶放入超临界干燥器的干燥缸中，加入无水乙醇，浸没水凝胶，将干燥器中温度降低至4-6℃，通入液态二氧化碳，进行溶剂替换当水凝胶内的水和醇全部变成液态二氧化碳后，将干燥器内的条件改变为超临界状态，然后缓慢放出二氧化碳气体，当温度和压力降低至室内条件时，即得所述改性的二氧化硅气凝胶隔热材料。 [0006] 作为对上述方案的进一步描述所述原料按照重量份计为：硅酸钠70-80份、水70-80份、苯乙烯树脂40-50份、苯酚-间苯二胺树脂30-35份、玻璃纤维20-25份、碳纤维15-20份、纳米二氧化钛5-10份。 [0007] 作为对上述方案的进一步描述步骤（1）中水浴加热温度为50-60℃。 [0008] 作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中所述的超零界状态下的条件为：温度为28-30℃，压力为7.0-7.5MPa。 [0009] 本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决二氧化硅为代表的超隔热材料在高温下导热系数快速上升、稳定性差、制作成本高、机械性能也较弱的问题，本发明提供了一种气溶胶灭火器用隔热材料，以硅酸钠、水为原料得到水基硅凝胶，以苯乙烯树脂、苯酚-间苯二胺树脂、玻璃纤维、碳纤维、纳米二氧化钛作为增强材料，得到改性的二氧化硅气凝胶隔热材料，研究了纳米二氧化硅的增强技术和工艺，采用二次凝胶法制备得到极小的表面密度、低导热率和折射率、极高的热稳定性和比表面积的隔热材料，以酸性纤维-树脂为结构骨架，将具有纳米孔结构的气凝胶填满骨架之间的空隙，防止了团聚，还加入了纳米二氧化钛，使结构更加稳定，导热系数随温度升高变化极慢，在25℃下的导热系数为0.012W/m·K，在800℃下的导热系数为0.035W/m·K。 具体实施方式[0010] 下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。 [0011] 实施例1一种气溶胶灭火器用隔热材料，以硅酸钠、水为原料得到水基硅凝胶，以苯乙烯树脂、苯酚-间苯二胺树脂、玻璃纤维、碳纤维、纳米二氧化钛作为增强材料，得到改性的二氧化硅气凝胶隔热材料，其制备方法包括以下步骤： （1）将硅酸钠和水按照1：1的比例稀释搅拌均匀，水浴加热保温，在60转/分钟下缓慢加入浓度为5摩尔/升的盐酸，加入量为混合体系体积的25%，添加完后在300转/分钟下充分搅拌20分钟，将搅拌液放入密闭恒温箱在60℃下恒温放置，得到澄清透明的水基硅凝胶； （2）向苯乙烯树脂、苯酚-间苯二胺树脂中加入浓度为1.5摩尔/升的盐酸，加入量为混合树脂体积的50%，在搅拌下加入去离子水稀释，将体系pH值调节至6.0，将玻璃纤维、碳纤维放入纤维梳理机中进行蓬松处理，处理后加入到树脂混合体系中，再在高速搅拌下加入纳米二氧化钛，得到的混合物与步骤（1）中得到的水基硅凝胶混合搅拌，直至没有起泡产生，放置于室温下老化2天； （3）将老化后的改性水凝胶放入超临界干燥器的干燥缸中，加入无水乙醇，浸没水凝胶，将干燥器中温度降低至4℃，通入液态二氧化碳，进行溶剂替换当水凝胶内的水和醇全部变成液态二氧化碳后，将干燥器内的条件改变为超临界状态，然后缓慢放出二氧化碳气体，当温度和压力降低至室内条件时，即得所述改性的二氧化硅气凝胶隔热材料。 [0012] 作为对上述方案的进一步描述所述原料按照重量份计为：硅酸钠70份、水70份、苯乙烯树脂40份、苯酚-间苯二胺树脂30份、玻璃纤维20份、碳纤维15份、纳米二氧化钛5份。 [0013] 作为对上述方案的进一步描述步骤（1）中水浴加热温度为50℃。 [0014] 作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中所述的超零界状态下的条件为：温度为28℃，压力为7.0MPa。 [0015] 实施例2一种气溶胶灭火器用隔热材料，以硅酸钠、水为原料得到水基硅凝胶，以苯乙烯树脂、苯酚-间苯二胺树脂、玻璃纤维、碳纤维、纳米二氧化钛作为增强材料，得到改性的二氧化硅气凝胶隔热材料，其制备方法包括以下步骤： （1）将硅酸钠和水按照1：1的比例稀释搅拌均匀，水浴加热保温，在70转/分钟下缓慢加入浓度为5.5摩尔/升的盐酸，加入量为混合体系体积的28%，添加完后在320转/分钟下充分搅拌25分钟，将搅拌液放入密闭恒温箱在63℃下恒温放置，得到澄清透明的水基硅凝胶； （2）向苯乙烯树脂、苯酚-间苯二胺树脂中加入浓度为1.8摩尔/升的盐酸，加入量为混合树脂体积的55%，在搅拌下加入去离子水稀释，将体系pH值调节至6.3，将玻璃纤维、碳纤维放入纤维梳理机中进行蓬松处理，处理后加入到树脂混合体系中，再在高速搅拌下加入纳米二氧化钛，得到的混合物与步骤（1）中得到的水基硅凝胶混合搅拌，直至没有起泡产生，放置于室温下老化2天； （3）将老化后的改性水凝胶放入超临界干燥器的干燥缸中，加入无水乙醇，浸没水凝胶，将干燥器中温度降低至5℃，通入液态二氧化碳，进行溶剂替换当水凝胶内的水和醇全部变成液态二氧化碳后，将干燥器内的条件改变为超临界状态，然后缓慢放出二氧化碳气体，当温度和压力降低至室内条件时，即得所述改性的二氧化硅气凝胶隔热材料。 [0016] 作为对上述方案的进一步描述所述原料按照重量份计为：硅酸钠75份、水75份、苯乙烯树脂45份、苯酚-间苯二胺树脂32份、玻璃纤维23份、碳纤维18份、纳米二氧化钛7份。 [0017] 作为对上述方案的进一步描述步骤（1）中水浴加热温度为55℃。 [0018] 作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中所述的超零界状态下的条件为：温度为29℃，压力为7.3MPa。 [0019] 实施例3一种气溶胶灭火器用隔热材料，以硅酸钠、水为原料得到水基硅凝胶，以苯乙烯树脂、苯酚-间苯二胺树脂、玻璃纤维、碳纤维、纳米二氧化钛作为增强材料，得到改性的二氧化硅气凝胶隔热材料，其制备方法包括以下步骤： （1）将硅酸钠和水按照1：1的比例稀释搅拌均匀，水浴加热保温，在80转/分钟下缓慢加入浓度为6摩尔/升的盐酸，加入量为混合体系体积的30%，添加完后在350转/分钟下充分搅拌30分钟，将搅拌液放入密闭恒温箱在65℃下恒温放置，得到澄清透明的水基硅凝胶； （2）向苯乙烯树脂、苯酚-间苯二胺树脂中加入浓度为1.5-2.0摩尔/升的盐酸，加入量为混合树脂体积的60%，在搅拌下加入去离子水稀释，将体系pH值调节至6.5，将玻璃纤维、碳纤维放入纤维梳理机中进行蓬松处理，处理后加入到树脂混合体系中，再在高速搅拌下加入纳米二氧化钛，得到的混合物与步骤（1）中得到的水基硅凝胶混合搅拌，直至没有起泡产生，放置于室温下老化3天； （3）将老化后的改性水凝胶放入超临界干燥器的干燥缸中，加入无水乙醇，浸没水凝胶，将干燥器中温度降低至6℃，通入液态二氧化碳，进行溶剂替换当水凝胶内的水和醇全部变成液态二氧化碳后，将干燥器内的条件改变为超临界状态，然后缓慢放出二氧化碳气体，当温度和压力降低至室内条件时，即得所述改性的二氧化硅气凝胶隔热材料。 [0020] 作为对上述方案的进一步描述所述原料按照重量份计为：硅酸钠80份、水80份、苯乙烯树脂50份、苯酚-间苯二胺树脂35份、玻璃纤维25份、碳纤维20份、纳米二氧化钛10份。 [0021] 作为对上述方案的进一步描述步骤（1）中水浴加热温度为60℃。 [0022] 作为对上述方案的进一步描述，步骤（3）中所述的超零界状态下的条件为：温度为30℃，压力为7.5MPa。 [0023] 对比例1与实施例1的区别仅在于，原料中不含有苯乙烯树脂、苯酚-间苯二胺树脂，相关步骤省略，其余保持一致。 [0024] 对比例2与实施例2的区别仅在于，原料中不含有玻璃纤维、碳纤维，相关步骤省略，其余保持一致。 [0025] 对比例3与实施例3的区别仅在于，原料中不含有纳米二氧化钛，相关步骤省略，其余保持一致。 [0026] 对比试验分别对实施例1-3以及对比例1-3的方法加工制备隔热材料，应用在气溶胶灭火器的隔热层中，同时以珍珠岩棉材料作为隔热层，设置为对照组，灭火剂类型和用量相同，保持无关变量一致，进行灭火试验，灭火启动60秒后，利用红外测温仪测量反应区、冷却区以及喷口区外表面的温度，将试验结果记录如下表所示： 项目 反应区温度（℃） 冷却区温度（℃） 喷口区温度（℃） 800℃下导热系数（W/m·K）实施例1 70 58 40 0.037 实施例2 68 55 37 0.035 实施例3 69 56 38 0.036 对比例1 215 172 143 0.19 对比例2 195 164 128 0.18 对比例3 186 158 119 0.16 对照组 310 223 167 0.21 通过试验可以看出：本发明制备的隔热材料，隔热性能好，加入了改性材料，提高了性能，降低了成本，综合适用性好。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈