专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
申请号 | CN202411713050.4 | 申请日 | 2024-11-27 |
公开(公告)号 | CN119499605A | 公开(公告)日 | 2025-02-25 |
申请人 | 广州番禺职业技术学院; | 申请人类型 | 学校 |
发明人 | 陈洲桐; 姚春连; 徐梦漪; 钟如意; 张勇; 李俊; 刘家豪; 王飞; 詹春龙; | 第一发明人 | 陈洲桐 |
权利人 | 广州番禺职业技术学院 | 权利人类型 | 学校 |
当前权利人 | 广州番禺职业技术学院 | 当前权利人类型 | 学校 |
省份 | 当前专利权人所在省份:广东省 | 城市 | 当前专利权人所在城市:广东省广州市 |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:广东省广州市番禺区沙湾镇市良路1342号 | 邮编 | 当前专利权人邮编:511483 |
主IPC国际分类 | A62D1/00 | 所有IPC国际分类 | A62D1/00 ; C09J123/12 ; C09J11/06 ; C09J11/00 ; A62D1/06 ; C09K21/12 ; B01J13/02 ; B01J13/04 ; B01J13/22 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
专利代理机构 | 广州汇盈知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 陈建焕; |
摘要 | 本 发明 公开了一种阻燃微胶囊及其制备方法和灭火阻燃聚合材料,该阻燃微胶囊,包括芯材及包覆层,芯材包括囊芯及包覆在囊芯外侧的释气层,囊芯由 质量 比为1:(0.1‑1)的灰尘和阻燃剂组成,释气层为 碳 酸氢钠、碳酸锌、碳酸镁中的一种或多种。上述阻燃微胶囊通过芯材中释气层的释气剂受热放出CO2,压 力 达到一定程度后,包覆层中微胶囊瞬间会发生爆炸,在爆炸力的作用下,灰尘和阻燃剂受压打碎,向四周分散,由于灰尘和阻燃剂充分混合,灰尘容易飘扬于空气中,而阻燃剂能够附于灰尘表面而分散在空气中,并沉积 覆盖 到周围易燃的物体表面,使周围物质不易燃烧,控制火势蔓延,降低灭火难度,提高阻燃效果。 | ||
权利要求 | 1.一种阻燃微胶囊,其特征在于,包括芯材及包覆在所述芯材外侧的包覆层,所述芯材包括囊芯及包覆在所述囊芯外侧的释气层,所述囊芯由质量比为1:(0.1‑1)的灰尘和阻燃剂组成,所述释气层为碳酸氢钠、碳酸锌、碳酸镁中的一种或多种。 |
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说明书全文 | 一种阻燃微胶囊及其制备方法和灭火阻燃聚合材料技术领域背景技术[0002] 灭火阻燃聚合材料是一类特殊的材料,它们在火灾发生时能够有效地减缓或阻止火焰的蔓延,从而保护人们的生命财产安全。 [0003] 在现有材料中常添加阻燃剂,用于提高材料抗燃性、阻止材料被引燃及抑制火焰传播,主要包括有如下几种: [0005] (2)卤素阻燃剂(卤系):包括溴系和氯系阻燃剂,它们在燃烧过程中释放出卤素元素,能够抑制燃烧链反应,但卤素阻燃剂因环境和健康问题使用受到限制。 [0006] (3)磷系阻燃剂:这类阻燃剂在燃烧时能够形成炭层,阻止氧气和热量传递,同时释放的磷酸可作为脱水剂,进一步增强阻燃效果。 [0007] (4)氮系阻燃剂:通过化学作用干扰燃烧过程,提高材料的抗燃性。 [0009] (6)锑系阻燃剂:作为卤素阻燃剂的协效剂,提高阻燃效率。 [0011] (8)膨胀型阻燃剂(IFR):这类阻燃剂在受热过程中会发泡膨胀,形成一层保护层,通常为P、N、C为主要核心成分的复合阻燃剂。 [0012] (9)矿物阻燃剂:如可膨胀石墨等,具有环保无毒、资源丰富、价格低廉等优点。 [0015] (12)无卤阻燃剂:由于卤素阻燃剂在燃烧过程中可能产生有毒烟雾,研究者们正在开发新型的无卤、环境友好型阻燃剂。 [0017] 现有技术中,添加阻燃剂的聚合材料由于在自动灭火时,作用面积有限,阻燃材料周围的可燃物品仍会着火,不能充分有效地发挥阻燃功能。 发明内容[0018] 为了克服现有技术的不足,本发明目的之一在于提供一种阻燃微胶囊,以解决上述的传统技术问题。 [0019] 本发明目的之二在于提供一种上述阻燃微胶囊的制备方法。 [0020] 本发明目的之三在于提供一种添加有上述阻燃微胶囊的灭火阻燃聚合材料。 [0021] 本发明目的之一采用如下技术方案实现: [0022] 一种阻燃微胶囊,包括芯材及包覆在所述芯材外侧的包覆层,所述芯材包括囊芯及包覆在所述囊芯外侧的释气层,所述囊芯由质量比为1:(0.1‑1)(如1:0.1、1:0.2、1:0.3、1:0.4、1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8、1:0.9、1:1等)的灰尘和阻燃剂组成,所述释气层为碳酸氢钠、碳酸锌、碳酸镁中的一种或多种。 [0023] 本发明的原理为: [0024] 芯材中释气层的释气剂受热放出CO2,压力达到一定程度后,包覆层中微胶囊瞬间会发生爆炸,在爆炸力的作用下,灰尘和阻燃剂受压打碎,向四周分散,由于灰尘和阻燃剂充分混合,灰尘容易飘扬于空气中,而阻燃剂能够附于灰尘表面而分散在空气中,并沉积覆盖到周围易燃的物体表面,使周围物质不易燃烧,控制火势蔓延,降低灭火难度,提高阻燃效果。 [0025] 进一步地,所述阻燃剂为有机磷系阻燃剂。有机磷系阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解,另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程,具有隔绝氧气,具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用,从而达到阻燃目的。 [0026] 进一步地,所述有机磷系阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂、磷杂菲类阻燃剂、磷腈类阻燃剂、环氧氯丙烷塑料阻燃剂、烷基磷酸酯类阻燃剂、芳香族磷酸酯类阻燃剂、聚磷酸酯类阻燃剂、醚化磷酸酯类阻燃剂、氨基磷酸酯类阻燃剂、亚磷酸酯类阻燃剂、有机磷盐类阻燃剂、氧化磷类阻燃剂、磷杂环化合物类阻燃剂、聚合物磷(膦)酸酯类阻燃剂、含磷多元醇类阻燃剂、磷‑氮化合物类阻燃剂中的一种或多种。 [0027] 其中,(1)磷酸酯。这类阻燃剂可同时起到阻燃和增塑作用,常见的包括三苯基磷酸酯(TPP)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)和双酚A双(二苯基磷酸酯)(BDP)磷酸酯。这类阻燃剂具有较好的稳定性和耐溶剂性,对材料力学性能影响小,耐水解性好。 [0028] (2)磷杂菲类阻燃剂。如DOPO及其衍生物,提供了良好的稳定性、耐水解性,催化气相中的阻燃机制。 [0029] (3)磷腈类阻燃剂。含有丰富磷、氮元素,通过气相和凝聚相的机制发挥作用。 [0030] (4)环氧氯丙烷塑料阻燃剂。如DOPO,可直接与环氧树脂反应或与对苯二酚反应后再与环氧氯丙烷反应。 [0033] (7)聚磷酸酯。进一步增强了芳香族磷酸酯的分子结构,分解时产生烟雾、碳层,能极大地提高材料的阻燃等级。 [0034] (8)醚化磷酸酯。分解产物中含有含氧化合物,能起到熄灭火焰的效果,同时还能增加材料的柔软性。 [0036] 进一步地,灰尘为工业排放物和/或土壤扬尘;灰尘是悬浮在空气中的微粒,遇到高温也不会发生爆炸,灰尘来源于工业排放物、土壤扬尘等;灰尘不易燃不会发生爆炸。 [0037] 进一步地,所述灰尘为大理石粉尘、沸石粉尘、火山灰粉尘、土壤颗粒粉尘中的一种或多种。 [0038] 进一步地,所述包覆层为微胶囊。 [0039] 进一步地,所述微胶囊包括聚甲基丙烯酸甲酯、氯化石蜡、海藻酸钠、脲醛树脂、聚酰胺、聚苯乙烯、聚甲醛、聚酰亚胺、聚苯醚、聚丙烯酰胺、聚氨酯、密胺树脂、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的一种或多种。 [0040] 进一步地,释气层与囊芯的质量比为1:(0.1‑0.8)。如1:0.1、1:0.2、1:0.3、1:0.4、1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8等。 [0041] 进一步地,包覆层与芯材的质量比为1:(0.1‑0.8)。如1:0.1、1:0.2、1:0.3、1:0.4、1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8等。 [0042] 本发明目的之二采用如下技术方案实现: [0043] 一种阻燃微胶囊的制备方法,包括如下制备步骤: [0044] S1:将灰尘和阻燃剂放入混合机中混合均匀,得到混合物; [0046] S3:通过聚合物包膜控释技术,将芯材填装在微胶囊内,在芯材外表面形成包覆层,即得。 [0047] 进一步地,阻燃微胶囊的平均粒径为3μm~50μm。 [0048] 本发明目的之三采用如下技术方案实现: [0049] 一种灭火阻燃聚合材料,包括上述所述的阻燃微胶囊。 [0050] 进一步地,阻燃微胶囊的添加量为材料总重量的1~15%。 [0052] 相比现有技术,本发明的有益效果在于: [0053] 本发明的阻燃微胶囊通过芯材中释气层的释气剂受热放出CO2,压力达到一定程度后,包覆层中微胶囊瞬间会发生爆炸,在爆炸力的作用下,灰尘和阻燃剂受压打碎,向四周分散,由于灰尘和阻燃剂充分混合,灰尘容易飘扬于空气中,而阻燃剂能够附于灰尘表面而分散在空气中,并沉积覆盖到周围易燃的物体表面,使周围物质不易燃烧,控制火势蔓延,降低灭火难度,提高阻燃效果。附图说明 [0054] 图1为在应用测试中试验前的柜子情况图; [0055] 图2为在应用测试中试验过程的柜子现场情况图; [0056] 图3为在应用测试中试验后的现场情况图。 具体实施方式[0057] 下面,结合具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。 [0058] 实施例1 [0059] 一种阻燃微胶囊包括芯材及包覆在芯材外侧的包覆层,其中,包覆层与芯材的质量比为1:0.1;包覆层为海藻酸钠;芯材包括囊芯及包覆在囊芯外侧的释气层,其中,释气层与囊芯的质量比为1:0.7;囊芯由质量比为1:0.8的土壤扬尘和DOPO组成;释气层为碳酸氢钠。 [0060] 该阻燃微胶囊包括如下制备步骤: [0061] S1:将灰尘和阻燃剂放入混合机中混合均匀,得到混合物; [0063] S3:通过聚合物包膜控释技术,将芯材填装在微胶囊内,在芯材外表面形成包覆层,即得。 [0064] 经测试,所得的阻燃微胶囊平均粒径为10μm。将其按材料总重量的2%添加到无纺布的生产中,制得1m×1m的无纺布,然后采用氧指数测定仪(按照GB/T10707‑2008)测定其氧指数,为其氧指数25.5;采用水平垂直燃烧试验机(按照GB/T10707‑2008)测定其阻燃等级,其阻燃等级为V2。 [0065] 实施例2 [0066] 一种阻燃微胶囊包括芯材及包覆在芯材外侧的包覆层,其中,包覆层与芯材的质量比为1:0.5;包覆层为海藻酸钠;芯材包括囊芯及包覆在囊芯外侧的释气层,其中,释气层与囊芯的质量比为1:0.7;囊芯由质量比为1:0.8的土壤扬尘和DOPO组成;释气层为碳酸氢钠。 [0067] 该阻燃微胶囊包括如下制备步骤: [0068] S1:将灰尘和阻燃剂放入混合机中混合均匀,得到混合物; [0069] S2:将释气剂放入流化床造粒机进行造粒,得到释气颗粒,再通过喷涂的方式在混合物表面添加释气颗粒,使释气颗粒包裹在混合物的外表面,形成芯材; [0070] S3:通过聚合物包膜控释技术,将芯材填装在微胶囊内,在芯材外表面形成包覆层,即得。 [0071] 经测试,所得的阻燃微胶囊平均粒径为10μm。将其按材料总重量的2%添加到无纺布的生产中,制得1m×1m的无纺布,然后采用氧指数测定仪(按照GB/T10707‑2008)测定其氧指数,为其氧指数37.6;采用水平垂直燃烧试验机(按照GB/T10707‑2008)测定其阻燃等级,其阻燃等级为V1。 [0072] 实施例3 [0073] 一种阻燃微胶囊包括芯材及包覆在芯材外侧的包覆层,其中,包覆层与芯材的质量比为1:1;包覆层为海藻酸钠;芯材包括囊芯及包覆在囊芯外侧的释气层,其中,释气层与囊芯的质量比为1:0.7;囊芯由质量比为1:0.8的土壤扬尘和DOPO组成;释气层为碳酸氢钠。 [0074] 该阻燃微胶囊包括如下制备步骤: [0075] S1:将灰尘和阻燃剂放入混合机中混合均匀,得到混合物; [0076] S2:将释气剂放入流化床造粒机进行造粒,得到释气颗粒,再通过喷涂的方式在混合物表面添加释气颗粒,使释气颗粒包裹在混合物的外表面,形成芯材; [0077] S3:通过聚合物包膜控释技术,将芯材填装在微胶囊内,在芯材外表面形成包覆层,即得。 [0078] 经测试,所得的阻燃微胶囊平均粒径为10μm。将其按材料总重量的2%添加到无纺布的生产中,制得1m×1m的无纺布,然后采用氧指数测定仪(按照GB/T10707‑2008)测定其氧指数,为其氧指数46.8;采用水平垂直燃烧试验机(按照GB/T10707‑2008)测定其阻燃等级,其阻燃等级为V0。 [0079] 从上可知,当包覆层与芯材的质量比逐渐增大时,材料的氧指数也逐渐增大,而阻燃等级从V2到V0,阻燃效果更好,显然,高于包覆层与芯材的质量比低于1:0.1时,达不到较好的阻燃性。 [0080] 实施例4 [0081] 一种阻燃微胶囊包括芯材及包覆在芯材外侧的包覆层,其中,包覆层与芯材的质量比为1:0.7;包覆层为聚甲基丙烯酸甲酯;芯材包括囊芯及包覆在囊芯外侧的释气层,其中,释气层与囊芯的质量比为1:0.5;囊芯由质量比为1:0.8的土壤扬尘和DOPO组成;释气层为碳酸锌。 [0082] 该阻燃微胶囊包括如下制备步骤: [0083] S1:将灰尘和阻燃剂放入混合机中混合均匀,得到混合物; [0084] S2:将释气剂放入流化床造粒机进行造粒,得到释气颗粒,再通过喷涂的方式在混合物表面添加释气颗粒,使释气颗粒包裹在混合物的外表面,形成芯材; [0085] S3:通过聚合物包膜控释技术,将芯材填装在微胶囊内,在芯材外表面形成包覆层,即得。 [0086] 经测试,所得的阻燃微胶囊平均粒径为12μm。将其按材料总重量的2%添加到无纺布的生产中,制得1m×1m的无纺布,然后采用氧指数测定仪(按照GB/T10707‑2008)测定其氧指数,为其氧指数39.1;采用水平垂直燃烧试验机(按照GB/T10707‑2008)测定其阻燃等级,其阻燃等级为V1。 [0087] 实施例5 [0088] 一种阻燃微胶囊包括芯材及包覆在芯材外侧的包覆层,其中,包覆层与芯材的质量比为1:0.8;包覆层为海藻酸钠;芯材包括囊芯及包覆在囊芯外侧的释气层,其中,释气层与囊芯的质量比为1:0.4;囊芯由质量比为1:0.6的土壤扬尘和三苯基磷酸酯组成;释气层为碳酸镁。 [0089] 该阻燃微胶囊包括如下制备步骤: [0090] S1:将灰尘和阻燃剂放入混合机中混合均匀,得到混合物; [0091] S2:将释气剂放入流化床造粒机进行造粒,得到释气颗粒,再通过喷涂的方式在混合物表面添加释气颗粒,使释气颗粒包裹在混合物的外表面,形成芯材; [0092] S3:通过聚合物包膜控释技术,将芯材填装在微胶囊内,在芯材外表面形成包覆层,即得。 [0093] 经测试,所得的阻燃微胶囊平均粒径为30μm。将其按材料总重量的2%添加到无纺布的生产中,制得1m×1m的无纺布,然后采用氧指数测定仪(按照GB/T10707‑2008)测定其氧指数,为其氧指数40.2;采用水平垂直燃烧试验机(按照GB/T10707‑2008)测定其阻燃等级,其阻燃等级为V1。 [0094] 对比例1 [0095] 一种阻燃微胶囊包括芯材及包覆在芯材外侧的包覆层,其中,包覆层与芯材的质量比为1:0.1;包覆层为海藻酸钠;芯材包括囊芯及包覆在囊芯外侧的释气层,其中,释气层与囊芯的质量比为1:0.7;囊芯由质量比为0.8:1的土壤扬尘和DOPO组成;释气层为碳酸氢钠。 [0096] 该阻燃微胶囊包括如下制备步骤: [0097] S1:将灰尘和阻燃剂放入混合机中混合均匀,得到混合物; [0098] S2:将释气剂放入流化床造粒机进行造粒,得到释气颗粒,再通过喷涂的方式在混合物表面添加释气颗粒,使释气颗粒包裹在混合物的外表面,形成芯材; [0099] S3:通过聚合物包膜控释技术,将芯材填装在微胶囊内,在芯材外表面形成包覆层,即得。 [0100] 经测试,所得的阻燃微胶囊平均粒径为10μm。将其按材料总重量的2%添加到无纺布的生产中,制得1m×1m的无纺布,然后采用氧指数测定仪(按照GB/T10707‑2008)测定其氧指数,为其氧指数28.9;采用水平垂直燃烧试验机(按照GB/T10707‑2008)测定其阻燃等级,其阻燃等级为V3。 [0101] 从上可看出,由于改变了囊芯的土壤扬尘和DOPO组成,虽然氧指数上升了3.4,但是阻燃等级也升了一级,导致其阻燃性稍微下降。 [0102] 对比例2 [0103] 一种阻燃微胶囊包括芯材及包覆在芯材外侧的包覆层,其中,包覆层与芯材的质量比为1:1;包覆层为海藻酸钠;芯材包括囊芯及包覆在囊芯外侧的释气层,其中,释气层与囊芯的质量比为0.1:0.7;囊芯由质量比为1:0.8的土壤扬尘和DOPO组成;释气层为碳酸氢钠。 [0104] 该阻燃微胶囊包括如下制备步骤: [0105] S1:将灰尘和阻燃剂放入混合机中混合均匀,得到混合物; [0106] S2:将释气剂放入流化床造粒机进行造粒,得到释气颗粒,再通过喷涂的方式在混合物表面添加释气颗粒,使释气颗粒包裹在混合物的外表面,形成芯材; [0107] S3:通过聚合物包膜控释技术,将芯材填装在微胶囊内,在芯材外表面形成包覆层,即得。 [0108] 经测试,所得的阻燃微胶囊平均粒径为10μm。将其按材料总重量的2%添加到无纺布的生产中,制得1m×1m的无纺布,然后采用氧指数测定仪(按照GB/T10707‑2008)测定其氧指数,为其氧指数67.1;采用水平垂直燃烧试验机(按照GB/T10707‑2008)测定其阻燃等级,其阻燃等级为V3。 [0109] 从上可看出,由于改变了释气层与囊芯的质量比,减少释气剂的量,虽然因DOPO的量增大了,导致氧指数上升了,但是阻燃等级也升至V3,导致其阻燃性大大地下降。 [0110] 应用测试 [0111] 1、将实施例3的阻燃微胶囊添加至聚丙烯不干胶中,阻燃微胶囊的添加量为材料总重量的10%,形成灭火贴。 [0113] 充电柜按照《火灾自动报警系统设计规范》GB50116‑2013、《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084‑2017、《电动自行车停放充电场所消防安全规范》(深圳地标公示稿)和《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395‑2007的规范进行安全设置,监控摄像系统主机1台,室内水喷淋系统1套,防爆半球摄像机3台,红外热像仪1台。 [0114] 3、试验过程如下: [0115] 1)试验准备,按照试验要求布置火灾模型,检查所有设备的初始状态;2)开启监控摄像系统和红外热像仪开始摄录;3)在充电柜内电池处使用汽油引发火灾,秒表开始计时;4)记录喷淋开启的时间,记录燃烧熄灭时间;5)对于监控摄像系统和红外热像仪,记录发生火灾到火灾全部扑灭的过程;6)灭火结束后,观察并记录电池和充电柜烧损情况,烟雾蔓延痕迹;7)清理充电柜和试验场地。 [0116] 试验过程如图2所示。试验后的现场情况如图3所示。 [0117] 4、试验现象:点燃右下方电池关闭充电柜柜门,充电柜内火势逐渐增大,烟气从充电柜侧面和顶部缝隙处溢出,火焰从侧面排气孔飘出。温度升高后上一层的电池也开始起火燃烧并逐层传递,28分08秒开启喷淋灭火,37分11秒燃烧熄灭。 [0118] 5、试验结论:充电柜内未贴有灭火贴,最下层电池燃烧产生的高温会逐渐引燃上层电池,直至整个竖直方向的电池全部燃烧爆炸,充电柜的侧面因贴了灭火贴,对下方充电格电池燃烧具有阻断效果,则验证了:灭火贴在密闭空间对锂电池初期火灾有较好的灭火效果。 [0119] 6、记录情况如下表1所示。 [0120] 表1 [0121] [0122] 上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。 |