專利名稱：原位包覆氣溶膠粒子降低氣溶膠滅火劑腐蝕性技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣溶膠滅火系統(tǒng)和氣溶膠滅火劑制造、應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
固體微粒氣溶膠滅火劑(pyrotechnically generating aerosol，簡(jiǎn)稱PGA)是一種正在被開發(fā)和應(yīng)用的哈龍滅火劑的替代物，其配方以固體推進(jìn)劑和煙火藥為基礎(chǔ)，主要由氧化劑、燃燒劑和粘合劑組成，它可以通過(guò)燃燒產(chǎn)生納米-亞微米級(jí)的固體微粒。
固體微粒氣溶膠滅火劑以其滅火效率高、滅火速度快、無(wú)管網(wǎng)、無(wú)壓力、無(wú)毒、不導(dǎo)電、對(duì)大氣無(wú)污染(ODP＝0，GWP接近于0)、初始成本低、滅火系統(tǒng)安裝維護(hù)方便等特點(diǎn)逐漸在消防領(lǐng)域占有了一席之地，目前主要應(yīng)用于核電站控制室、汽車引擎部、輪船機(jī)艙、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)艙、軍事設(shè)施、電子通訊設(shè)備室、鐵路交通部門等場(chǎng)所。
氣溶膠滅火劑主要由燃燒產(chǎn)生的無(wú)機(jī)鹽類固體微粒起抑制滅火作用。這些無(wú)機(jī)鹽在潮濕環(huán)境極易吸水生成堿，沉積在金屬材料表面對(duì)其產(chǎn)生一定腐蝕，致使儀器損壞、電器短路等。由此可見，氣溶膠滅火劑對(duì)金屬的腐蝕性問(wèn)題是當(dāng)前影響其應(yīng)用的關(guān)鍵所在。
目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外有成功降低氣溶膠滅火劑腐蝕性的報(bào)道。國(guó)內(nèi)部分企業(yè)和科研部門曾嘗試通過(guò)改變配方，改變氣溶膠滅火劑燃燒產(chǎn)物中鹽類固體成分、增加燃燒的惰性氣體或降低pH值的方法來(lái)降低腐蝕性。但是以上方案并不是降低氣溶膠腐蝕性的可信賴途徑，而且燃燒產(chǎn)物中起主要滅火作用的固體鹽類成分的改變，降低了氣溶膠滅火劑的高滅火效率。
本發(fā)明提出原位包覆氣溶膠粒子降低熱氣溶膠滅火劑腐蝕性技術(shù)以下述理論為基礎(chǔ)(1)從氣溶膠對(duì)金屬材料腐蝕的電化學(xué)歷程來(lái)看，氣溶膠滅火劑燃燒產(chǎn)生的固體氣溶膠顆粒主要是無(wú)機(jī)粒子，當(dāng)這些無(wú)機(jī)粒子暴露于潮濕空氣中時(shí)，首先吸收水分，無(wú)機(jī)鹽在水中的電離形成強(qiáng)電解液，進(jìn)而對(duì)金屬材料形成電化學(xué)腐蝕?？梢?，氣溶膠固體顆粒在潮濕環(huán)境下容易吸凝水分是其存在腐蝕現(xiàn)象的根源所在，只有降低氣溶膠顆粒的吸濕性才能從根本上解決氣溶膠滅火劑的腐蝕性問(wèn)題。(2)對(duì)大氣環(huán)境中有機(jī)改性無(wú)機(jī)粒子吸濕性的研究成果表明，經(jīng)某些有機(jī)物表面改性過(guò)的無(wú)機(jī)粒子吸濕明顯降低。(3)由固體顆粒表面化學(xué)理論可知，納米-亞微米級(jí)的水溶性無(wú)機(jī)氣溶膠固體顆粒具有很高的表面能，當(dāng)它吸收了空氣中的水分以后，其高表面能就變成了低表面能。表面活性劑分子中的親水基團(tuán)與氣溶膠粒子結(jié)合，使它的表面能降低，而憎水基團(tuán)則指向顆粒外圍，形成了一層憎水薄膜，阻止了空氣中水分子與氣溶膠顆粒的接觸，改變顆粒的吸濕動(dòng)力學(xué)過(guò)程，降低氣溶膠顆粒的吸濕性。
因此，采用原位包覆氣溶膠固體顆粒降低吸濕性和腐蝕性的嶄新技術(shù)途徑，既可以保證氣溶膠高滅火效率這一優(yōu)勢(shì)，又能很好地解決氣溶膠對(duì)金屬的腐蝕性問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種原位包覆氣溶膠粒子降低熱氣溶膠滅火劑腐蝕性技術(shù)，在確保氣溶膠滅火劑高效滅火優(yōu)勢(shì)的前提下，達(dá)到降低滅火劑燃燒固體產(chǎn)物顆粒對(duì)金屬材料表面腐蝕性的目的，擴(kuò)大此類滅火劑和滅火系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，具有促進(jìn)哈龍?zhí)娲夹g(shù)發(fā)展、貢獻(xiàn)于保護(hù)大氣臭氧層的作用。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)氣溶膠滅火裝置中設(shè)置阻火控溫單元，阻擋火焰與表面包覆劑的直接接觸，防止表面包覆劑的炭化分解，并通過(guò)阻火控溫單元吸熱材料層厚度的變化，調(diào)控氣溶膠的溫度在表面包覆劑的最佳氣化溫度；將粘附一定質(zhì)量表面包覆劑層的金屬絲網(wǎng)狀物裝于氣溶膠釋放通路，使經(jīng)阻火控溫單元吸熱材料層降溫后的熱氣溶膠流經(jīng)金屬絲網(wǎng)狀物，促使表面包覆劑吸熱氣化，釋放到滅火空間；滅火氣溶膠固體顆粒和氣化后的表面包覆劑分子同時(shí)釋放到滅火空間，發(fā)生作用，在氣溶膠粒子表面形成疏水有機(jī)包覆層。
在上述技術(shù)方案中，阻火控溫單元吸熱材料層可以是吸熱陶瓷載體或鋼球，或者無(wú)機(jī)鹽材料制造的吸熱條、吸熱球等，通過(guò)吸熱材料層厚度的變化，將氣溶膠溫度調(diào)控在40～200℃。
在上述技術(shù)方案中，可將金屬絲網(wǎng)狀物團(tuán)成圓餅或團(tuán)狀，金屬網(wǎng)和金屬箔網(wǎng)也可以采用層層重疊，或做成層層卷狀，然后完全浸入液態(tài)或熔融態(tài)表面包覆劑，使金屬絲網(wǎng)狀物上粘附一定質(zhì)量的表面包覆劑層。
在上述技術(shù)方案中，金屬絲網(wǎng)狀物表面粘附的表面包覆劑量為滅火藥劑用量的0.5～50％。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)提供一種原位包覆氣溶膠粒子降低熱氣溶膠滅火劑腐蝕性技術(shù)，在確保氣溶膠滅火劑優(yōu)勢(shì)的前提下，降低滅火劑燃燒固體產(chǎn)物顆粒對(duì)金屬材料表面的腐蝕性。由于氣溶膠滅火劑主要通過(guò)捕捉自由基、切斷燃燒反應(yīng)鏈、化學(xué)抑制作用來(lái)滅火，具有滅火快捷，滅火效率高的特點(diǎn)，因此表面包覆劑對(duì)氣溶膠固體粒子的表面包覆并不會(huì)影響其滅火效果。增設(shè)的表面包覆劑原位釋放裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所用金屬絲網(wǎng)狀物表面積大、通透性好，材料導(dǎo)熱快的特點(diǎn)正是表面包覆劑層能在短時(shí)間內(nèi)迅速氣化的必要條件，而且表面包覆劑和金屬絲網(wǎng)狀物的吸熱作用能夠降低氣溶膠出口溫度，可以完全或部分替代原來(lái)外冷卻方式的笨重裝置，減少滅火裝置的重量。


附圖1為本發(fā)明增設(shè)表面包覆劑原位釋放裝置后的氣溶膠發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為包覆前后滅火劑腐蝕數(shù)據(jù)直方圖。
附圖1中標(biāo)號(hào)1為金屬外筒、2為盛裝滅火藥劑的藥筒、3為圓弧形導(dǎo)流罩、4為固定用下部金屬篩網(wǎng)、5為吸熱材料層、6為粘附表面包覆劑層的金屬絲網(wǎng)狀物、7為固定用上部金屬篩網(wǎng)、8為點(diǎn)火引線、9為電源。
具體實(shí)施例方式
一種增設(shè)表面包覆劑原位釋放裝置后的氣溶膠發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。在金屬外筒(1)構(gòu)成的燃燒室中，阻火控溫單元主要由圓弧形導(dǎo)流罩(3)和吸熱材料層(5)組成，圓弧形導(dǎo)流罩阻擋了火焰與表面包覆劑的直接接觸，滅火藥劑燃燒釋放的熱氣溶膠由導(dǎo)流罩周邊向上迅速擴(kuò)散，首先通過(guò)吸熱材料層，使氣溶膠的溫度降為表面包覆劑的最佳氣化溫度，經(jīng)過(guò)降溫以后的熱氣溶膠再流經(jīng)粘附表面包覆劑層的金屬絲網(wǎng)狀物(6)，這樣，滅火氣溶膠固體粒子和氣化后的表面包覆劑分子同時(shí)釋放到滅火空間，發(fā)生作用，在氣溶膠粒子表面形成疏水有機(jī)包覆層。在吸熱材料層下部和粘附表面包覆劑層的金屬絲網(wǎng)狀物上部分別設(shè)置固定用下部金屬篩網(wǎng)(4)和上部金屬篩網(wǎng)(7)。
在附圖1所示的氣溶膠發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)中，分別以十八胺和司班80作為表面包覆劑，對(duì)滅火氣溶膠實(shí)施原位包覆。
在具體實(shí)施例中，采用100g滅火劑用量，吸熱材料層采用25只直徑為12.7mm的鋼球平鋪于下部金屬篩網(wǎng)上，8g鋁箔網(wǎng)團(tuán)成球狀，粘附約15g表面包覆劑。以銅片作為腐蝕性測(cè)試材料。將表面去掉氧化膜的銅片放入滅火空間，點(diǎn)燃藥柱，銅片承接氣溶膠顆粒20分鐘后分別放入相對(duì)濕度為90％的環(huán)境中24小時(shí)，計(jì)算去除表面銹蝕物后銅板的腐蝕失重，得氣溶膠通路中添加包覆劑與不加包覆劑情況銅片腐蝕失重圖。腐蝕性數(shù)據(jù)表明，氣溶膠顆粒包覆后銅板的腐蝕性有所改善。
權(quán)利要求
1.一種原位包覆氣溶膠粒子降低氣溶膠滅火劑腐蝕性技術(shù)，其特征在于這種技術(shù)包括氣溶膠粒子表面包覆劑和氣溶膠發(fā)生裝置中增設(shè)的表面包覆劑原位釋放裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的技術(shù)，其特征在于將氣溶膠粒子的表面包覆劑加入滅火劑氣溶膠釋放通道，在氣溶膠煙霧生成及釋放過(guò)程中完成包覆改性，即實(shí)現(xiàn)氣溶膠粒子表面的原位包覆改性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的技術(shù)，其特征在于增設(shè)的表面包覆劑原位釋放裝置是指用金屬絲網(wǎng)狀物浸漬液態(tài)或熔融態(tài)表面包覆劑，使金屬絲網(wǎng)狀物表面粘附一層表面包覆劑層，然后將其置于氣溶膠釋放通路的表面包覆劑添加工藝。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的技術(shù)，其特征在于增設(shè)的表面包覆劑原位釋放裝置采用的金屬絲網(wǎng)狀物是指材料為鋁、銅、錫所制的包括金屬篩網(wǎng)、金屬絲或金屬箔網(wǎng)在內(nèi)的絲狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的技術(shù)，其特征在于氣溶膠粒子表面包覆劑為表面活性劑、硅烷偶聯(lián)劑及它們的復(fù)配。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的表面包覆劑，其特征在于所述的表面活性劑包括司班80、吐溫60、十二烷基磺酸鈉、十八胺和氟碳表面活性劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的表面包覆劑，其特征在于所述的硅烷偶聯(lián)劑為γ氨丙基三乙氧基硅烷。
全文摘要
本發(fā)明涉及氣溶膠滅火系統(tǒng)和氣溶膠滅火劑制造、應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明以多種表面活性劑、硅烷偶聯(lián)劑及它們的復(fù)配作為氣溶膠滅火劑燃燒固體產(chǎn)物顆粒的表面包覆劑，在氣溶膠發(fā)生裝置中增設(shè)表面包覆劑的原位釋放裝置，在氣溶膠煙霧生成及釋放過(guò)程中完成氣溶膠粒子的包覆改性，即實(shí)現(xiàn)氣溶膠粒子表面的原位包覆改性，達(dá)到降低氣溶膠滅火劑對(duì)金屬材料腐蝕性的目的。本發(fā)明的應(yīng)用可在確保氣溶膠滅火劑高效滅火優(yōu)勢(shì)的前提下，降低氣溶膠滅火劑對(duì)金屬材料腐蝕性；增設(shè)的表面包覆劑原位釋放裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單安全可靠，同時(shí)具有阻火降溫功能，而且因采用了輕質(zhì)材料，能減少滅火裝置的重量，擴(kuò)大了氣溶膠滅火劑的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)A62D1/00GK1593695SQ20041004965
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月23日
發(fā)明者楊榮杰, 陳智慧, 白利生, 劉海森, 趙廣順, 劉寶玉 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué), 山西安華滅火器材有限責(zé)任公司