本發(fā)明涉及滅火，具體為一種用于鋰電池的滅火添加劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，鋰電池被應(yīng)用于電子產(chǎn)品、交通能源、航空航天等領(lǐng)域，鋰電池事故對(duì)社會(huì)安全危害巨大，但鋰電池火災(zāi)撲救存在困難，主要原因有：電池起火后，溫度很高；燃燒后熱失控傳播速度快，易引燃相鄰電池及其他可燃物，相繼發(fā)生燃燒甚至爆炸；鋰電池在明火撲滅后，內(nèi)部仍會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成可燃?xì)怏w，仍需要措施繼續(xù)冷卻降溫，抑制電池內(nèi)部反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，防止復(fù)燃；缺乏綜合性能優(yōu)良的專用滅火劑。

2、上世紀(jì)，人們多使用哈龍滅火劑撲滅鋰電池火災(zāi)，但經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用后發(fā)現(xiàn)，哈龍滅火劑對(duì)鋰電池火災(zāi)的滅火能力有限，其在撲滅明火后不能持續(xù)有效地進(jìn)行降溫，電池依然能有可能出現(xiàn)復(fù)燃，并且隨著對(duì)其研究深入，發(fā)現(xiàn)哈龍滅火劑所產(chǎn)生的溴和氯會(huì)破壞大氣臭氧層，進(jìn)而影響到整個(gè)生態(tài)環(huán)境，威脅到人類自身生存，所以哈龍滅火劑逐漸被淘汰。因此研制出能夠有效應(yīng)對(duì)鋰電池火災(zāi)，能夠替代哈龍滅火劑的新型滅火劑迫在眉睫。

3、目前受到研究學(xué)者關(guān)注度較高的哈龍?zhí)娲鷾缁饎┲饕袣怏w滅火劑、水系滅火劑和固體滅火劑。氣體滅火劑主要有惰性氣體滅火劑和鹵代烷滅火劑，惰性氣體滅火劑以氮?dú)狻⒍趸嫉葰怏w為主要成分，其優(yōu)點(diǎn)是不分解、無(wú)毒清潔，但它的造價(jià)高，滅火過(guò)程中濃度較大，耗時(shí)長(zhǎng)，且不能有效快速抑制火焰。固體滅火劑主要以干粉滅火劑為代表，固體滅火劑滅火效果較好，但其缺點(diǎn)是降溫能力較弱，不能完全抑制鋰電池火災(zāi)，仍然有出現(xiàn)復(fù)燃的可能。水系滅火劑以水為基質(zhì)，具有很強(qiáng)的降溫作用，能夠有效抑制初期或者規(guī)模較小的火災(zāi)，但對(duì)于面積較大的火災(zāi)有一定局限性。綜上，目前所重點(diǎn)研究的滅火劑介質(zhì)對(duì)于撲救鋰電池火災(zāi)均存在一定的不足，不能在有效撲滅鋰電池火災(zāi)明火的同時(shí)滿足降溫效率高和無(wú)污染的要求。因此，研制出一種能有效應(yīng)對(duì)鋰電池火災(zāi)，并且降溫效率高、無(wú)污染的新型滅火劑十分重要。而干水恰好能夠滿足上述要求，可以作為滅火材料進(jìn)行使用。

4、干水粉體是一種具有膠囊結(jié)構(gòu)的富水粉體，主要成分為疏水性納米二氧化硅和水。干水粉體外層固體殼體有一定強(qiáng)度，可以對(duì)內(nèi)部液體或凝膠起到保護(hù)效果。干水粉體外表呈粉末狀態(tài)，類似固態(tài)粉體，具有良好的流動(dòng)性和分散性，在滅火過(guò)程中其內(nèi)部液體或凝膠能夠在高溫或撞擊作用迅速釋放出來(lái)發(fā)揮作用，且滅火結(jié)束后的殘留物性質(zhì)穩(wěn)定，不易造成污染。干水粉體這種特殊結(jié)構(gòu)，使得其應(yīng)用前景十分廣闊，將干水粉體應(yīng)用于滅火劑當(dāng)中，潛力巨大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于鋰電池的滅火添加劑及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種滅火添加劑，所述滅火添加劑是將混合粉末與水合鹽相變水凝膠溶液混合并高速攪拌后靜置制得；

4、所述混合粉末是將磷酸二氫銨用氧化鑭改性后，再與氣相二氧化硅粉末混合球磨制得；

5、所述水合鹽相變水凝膠溶液是將十二水合硫酸鋁銨、七水硫酸鎂、成核劑溶于水中，再加入增稠劑、聚合物單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑進(jìn)行反應(yīng)制得；

6、所述聚合物單體是丙烯酰胺和雙鍵芳香席夫堿；

7、所述雙鍵芳香席夫堿是將烯丙基胺鹽酸鹽與苯甲醛反應(yīng)制得。

8、作為優(yōu)化，所述成核劑是十二水合磷酸氫二鈉。

9、作為優(yōu)化，所述增稠劑是羥乙基纖維素，型號(hào)為250hhbr。

10、作為優(yōu)化，所述交聯(lián)劑是n,n′-亞甲基雙丙烯酰胺。

11、作為優(yōu)化，所述引發(fā)劑是過(guò)硫酸銨。

12、一種滅火添加劑的制備方法，包括以下制備步驟：

13、（1）將烯丙基胺鹽酸鹽、三乙胺、無(wú)水硫酸鎂、無(wú)水甲醇按質(zhì)量比1:(1.3~1.4):(1.6~1.7):(7~8)混合均勻，在室溫下，300~400r/min攪拌40~50min，加入烯丙基胺鹽酸鹽質(zhì)量0.95~1.04倍的苯甲醛，在50℃回流反應(yīng)18~20h，抽濾，濾液用等體積純水洗滌3~4次，再用飽和食鹽水洗滌1次，70~80℃真空干燥8~10h，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，制得雙鍵芳香席夫堿；

14、（2）將氧化鑭按10~12g/l分散在磷酸二氫銨飽和溶液中，超聲分散10~12min，按無(wú)水乙醇、磷酸二氫銨飽和溶液體積比1:1加入無(wú)水乙醇，在室溫下，300~400r/min攪拌3~4h，靜置沉淀50~60min，抽濾，用無(wú)水乙醇洗滌3~4次，在60~70℃真空干燥8~10h，制得稀土改性磷酸二氫銨；

15、（3）將稀土改性磷酸二氫銨、氣相二氧化硅粉末按質(zhì)量比1:(3~4)加入行星式球磨機(jī)，以25~30hz球磨60~80min，制得混合粉末；

16、（4）按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將50~52份十二水合硫酸鋁銨、33~35份七水硫酸鎂、2.4~2.6份十二水合磷酸氫二鈉、70~75份純水混合均勻，在40~45℃，300~400r/min攪拌至完全溶解，再加入0.5~0.6份羥乙基纖維素，繼續(xù)攪拌50~60min，加入1.5~2份丙烯酰胺、1~1.5份雙鍵芳香席夫堿、0.15~0.2份n,n′-亞甲基雙丙烯酰胺，在40~45℃，300~400r/min攪拌2~2.5h，加入0.04~0.05份過(guò)硫酸銨，制得水合鹽相變水凝膠溶液；

17、（5）將混合粉末、水合鹽相變水凝膠溶液按質(zhì)量比1:(10~11)混合均勻，在11000~12000rpm攪拌40~50s，自然冷卻至室溫，靜置10~12h，制得滅火添加劑。

18、作為優(yōu)化，步驟（1）所述雙鍵芳香席夫堿反應(yīng)過(guò)程如下：

19、。

20、作為優(yōu)化，步驟（3）所述氣相二氧化硅粉末型號(hào)是aerosil?r812s。

21、作為優(yōu)化，步驟（4）所述水合鹽相變水凝膠溶液反應(yīng)過(guò)程如下：

22、。

23、一種滅火添加劑在火災(zāi)撲救中的應(yīng)用。

24、一種滅火添加劑在鋰電池火災(zāi)撲救中的應(yīng)用。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：

26、本發(fā)明在制備滅火添加劑時(shí)，先將烯丙基胺鹽酸鹽與苯甲醛反應(yīng)制得雙鍵芳香席夫堿；將磷酸二氫銨用氧化鑭改性并與氣相二氧化硅復(fù)合制得混合粉末；將十二水合硫酸鋁銨、七水硫酸鎂、十二水合磷酸氫二鈉溶于水中，再加入羥乙基纖維素、丙烯酰胺、雙鍵芳香席夫堿、n,n′-亞甲基雙丙烯酰胺、過(guò)硫酸銨進(jìn)行反應(yīng)，制得水合鹽相變水凝膠溶液；將混合粉末與水合鹽相變水凝膠溶液混合并高速攪拌，制得滅火添加劑。

27、首先，聚合物網(wǎng)絡(luò)中引入的在苯環(huán)附近的席夫堿鍵在火場(chǎng)高溫下能發(fā)生共價(jià)鍵反應(yīng)，構(gòu)建分子間的自交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，在大約300℃能交聯(lián)環(huán)化，生成三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)，在更高溫度下，這種自交聯(lián)結(jié)構(gòu)還會(huì)轉(zhuǎn)化為熱穩(wěn)定性更好的含氮碳層，附著在燃燒的鋰電池表面，阻止進(jìn)一步燃燒，在熱分解中還能釋放出惰性氣體，有助于稀釋可燃?xì)怏w，降低復(fù)燃可能性。自交聯(lián)反應(yīng)過(guò)程如下所示：

28、。

29、其次，用稀土氧化鑭對(duì)磷酸二氫銨進(jìn)行改性，氧化鑭的存在下，磷酸二氫銨的熱分解速率加快，滅火活性因子迅速得到釋放，有效提升了鋰電池火災(zāi)的撲救效率和對(duì)擴(kuò)散的阻止，同時(shí)氧化鑭對(duì)席夫堿鍵的高溫自交聯(lián)、相變材料的導(dǎo)熱速率都有不同程度的提升，進(jìn)一步提升了滅火添加劑火災(zāi)撲救的能力；將干水材料內(nèi)部常用的水替換為水合鹽相變水凝膠溶液，水合鹽相變材料使用十二水合硫酸鋁銨與七水硫酸鎂，再加入十二水合磷酸氫二鈉作為成核劑，相變材料的鋁、銨、鎂和磷均是滅火活性因子，可以有效提升滅火效率，同時(shí)相變材料具有很高的相變潛熱與導(dǎo)熱性能，能通過(guò)相變迅速地吸收火場(chǎng)中的熱量以達(dá)到快速降溫的效果，隨后水凝膠可以有效地附著在著火體表面，隔絕內(nèi)部可燃?xì)怏w與外部氧氣的接觸，同時(shí)釋放出惰性氣體，稀釋可燃?xì)怏w的濃度，降低復(fù)燃的可能性。

30、最后，疏水的氣相二氧化硅與水合鹽相變水凝膠溶液使用高速攪拌法制備成以干水材料為基礎(chǔ)的滅火添加劑，干水材料良好的分散性與流動(dòng)性使其易于存儲(chǔ)與使用，可以簡(jiǎn)單地填入干粉滅火器中作為輔助滅火材料或主要滅火材料，同時(shí)聚合物形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)可以有效地阻止干水材料中水分的散失，并且凝膠形態(tài)比單純的水具有更好的耐壓性能，結(jié)合氣相二氧化硅組成的外殼可以有效的充入滅火器罐體中，降低生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)過(guò)程中的破損概率。