一种安全无毒的钾离子灭火气体制备方法与流程

本发明涉及气溶胶灭火技术领域，具体为一种安全无毒的钾离子灭火气体制备方法。

背景技术：

手提式灭火器是一种常用的灭火工具。手提式灭火器内都放置了灭火材料，针对不同的火情使用不同的灭火材料用于灭火。市场上常见的灭火材料有干粉、二氧化碳、水基等，它们都是需要增加压力的罐装灭火器，使用场景有一定的局限性。

气溶胶属于全淹没系统，在控制火源的情况下逐步全淹没式灭火，使人员有足够的时间进行疏散逃生，适用于变配电间、发电机房、电缆夹层、电缆井、电缆沟等无人、相对封闭、空间较小的场所，适用扑救生产、贮存柴油(-35号柴油除外)、重油、润滑油等丙类可燃液体的火灾和可燃固体物质表面火灾。气溶胶是以固态形式存放的，体积和重量大大减轻，且自身又不具有挥发性，所以不会存在泄露等问题，具有较长的保存年限，对保护区的设施也能便于实时监控。

传统的灭火器产品普遍需要增压，稳定性低，维护成本高，存放风险高体积大，灭火材料甚至对人体有害，且需要专业培训后才会使用，一旦发生火情，紧急情况下，很难发挥其作用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种安全无毒的钾离子灭火气体制备方法，以解决上述背景技术中提出的传统的灭火器产品普遍需要增压，稳定性低，维护成本高，存放风险高体积大，灭火材料甚至对人体有害，且需要专业培训后才会使用，一旦发生火情，紧急情况下，很难发挥其作用的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种安全无毒的钾离子灭火气体制备方法，该安全无毒的钾离子灭火气体原料包括：金属盐、固化稳定剂和树脂，所述金属盐、固化稳定剂和树脂按照质量比重分别为：金属盐40-45份、固化稳定剂30-34份、树脂23-27份；

该新型的钾型气溶胶灭火材料的制备方法具体步骤如下：

s1：按配比投入粉末：按照上述比例称取粉末状的金属盐、固化稳定剂；

s2：低温快速破壁混合：设定搅拌机工作环境的温度为-98℃，使得树脂、金属盐、固化稳定剂在-98℃环境下合成，搅拌机降温方式为逐步降温至-98℃，设定搅拌机的转速为9500-10000r/min转动，搅拌机的搅拌室内设置紫外杀菌设备，使得树脂、金属盐、固化稳定剂在无菌条件下合成，利用破壁工艺将原料中的效能充分释出，得到混合料；

s3：过分子筛：将s2中破壁混合后的金属盐、固化稳定剂通过过滤筛过滤，除去金属盐、固化稳定剂中大颗粒粉末，并将大颗粒粉末研磨再次加入金属盐、固化稳定剂中并通过分子筛过滤；

s4：干燥：将步s3中过滤后的金属盐、固化稳定剂通过烘干设备烘干干燥，使得金属盐、固化稳定剂含水率低于5％；

s5：混入树脂：向s4中干燥后的金属盐、固化稳定剂按照比例加入树脂、有机胶水、无机胶水和凝固剂，混入树脂后呈膏体状态；

s6：搅拌机慢速混合：将s5中加入树脂的金属盐、固化稳定剂一起加入搅拌机中，设定搅拌机的转速为100-200r/min转动，对树脂、金属盐、固化稳定剂混合；

s7：低温干燥，降低分子活动：将超低温混合后的树脂、金属盐、固化稳定剂倒入10立方厘米的体积模具，在-98℃环境下静待至初始固化状态；

s8：低温高压力挤出定型：直接高压挤出会使得原料升温，影响产品性能及不利于安全生产，配合-98℃低温来降低温度，保证安全挤出，将s7中得到的初始固化料获取并通过双螺杆挤出机在12mpa的高压下挤出，将合成料一次快速压成为合成料的固体，得到成型品，承受此高压过程产生的分子摩擦高温不超过硝酸钾的燃点，让其不至于爆炸；

s9：恒温恒湿环境干燥10天：将s8中成型品置于50-60℃的环境下加温10天干燥过程，让天然树脂胶与硝酸钾、双氰胺稳定融合硬化，由米白色转变成黄色，成品制成，制成的产品，重量50克，可持续燃烧30-33秒，释放出纯白无毒气体，钾离子气体悬浮状态，无刺鼻的味道，得到干燥后的成型品；

s10：表面镀膜：在干燥后的成型品两端面喷涂一层覆膜，隔绝空气水分，达到长期保存效果，覆膜材料用的是天然树脂。

优选的，所述金属盐、固化稳定剂、树脂分别选用硝酸钾、双氰胺、纯天然树脂胶，所述硝酸钾、双氰胺、纯天然树脂胶按照质量比占比分别为：硝酸钾43％、双氰胺32％、纯天然树脂胶25％，所述硝酸钾选用99.9％高纯度食品级硝酸钾。

优选的，由高压形成的固体密度为1.4-1.57g/立方厘米，产品稳定性强，存放时长最高可达12年且性能不变，且同样剂量灭火能力是国内产品的6倍及以上，可以应对a/b/c/e/f五大类火灾。

优选的，钾离子与其他火焰自由基结合，形成稳定的产物，例如硝酸钾，该动作在不消耗环境氧含量的情况下灭火，硝酸钾、双氰胺、有机树脂燃烧反应，产生钾离子、二氧化碳、氮气和水，并悬浮在受保护的房间/外壳中至少30分钟，从而防止了火灾的扩大或复燃。

优选的，利用超低温和超高压的工艺保证了该产品生产安全及存储安全，成分比例金属盐40-45份，如金属盐材料中硝酸钾为主，所产生的产品对人体无害，保证了产品使用安全。

优选的，该安全无毒的钾离子灭火气体原料具有极强的可逆性和可塑性，圆柱形固体状态是最佳的保存方式，当需要应用在特殊场景候，可以将其粉碎，根据应用场景的不同，制成所需的形态，该安全无毒的钾离子灭火气体原料可逆后不会改变产品的灭火性能，可逆后可能会影响原有的保存期限。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过高压形成后的固体密度为1.4-1.57g/立方厘米，体积非常小但灭火能力强，存放时长最高可达12年以上不变质，且同样剂量灭火能力是国内产品的8倍及以上，还可以应对a/b/c/e/f五大类火灾。

2)市场上的气溶胶材料燃点是170℃，一种新型的钾型气溶胶灭火材料的燃点可达到410℃，产品稳定性高，在不消耗环境氧含量的情况下灭火，固体颗粒直径2～4微米，并悬浮在保护区至少30分钟，从而防止了火灾的扩大或复燃。

3)利用超低温和超高压的生产工艺保证了该产品性能稳定、生产安全及储存安全，成分比例金属盐40-45份，所产生的灭火气体对人体无害，保证了该产品使用安全。

4)该产品具有极强的可逆性和可塑性，圆柱形固体状态是最佳的保存方式，当需要应用在特殊场景候，可以将其粉碎，根据应用场景的不同，制成所需的形态。该产品可逆后不会改变产品的灭火性能，可逆后可能会影响原有的保存期限。

附图说明

图1为本发明的制备方法流程图；

图2为本产品0.5g燃烧后生成的气体检测报告图；

图3为本产品0.5g燃烧后的残留物检测报告图；

图4为本产品ftir谱图；

图5为本产品ftir匹配谱图；

图6为本产品gc谱图；

图7为本产品xrf谱图；

图8为本产品tga谱图；

图9为本产品pgc谱图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种安全无毒的钾离子灭火气体制备方法，该安全无毒的钾离子灭火气体原料包括：金属盐、固化稳定剂和树脂，所述金属盐、固化稳定剂和树脂按照质量比重分别为：金属盐40-45份、固化稳定剂30-34份、树脂23-27份；

该新型的钾型气溶胶灭火材料的制备方法具体步骤如下：

s1：按配比投入粉末：按照上述比例称取粉末状的金属盐、固化稳定剂；

s2：低温快速破壁混合：设定搅拌机工作环境的温度为-98℃，使得树脂、金属盐、固化稳定剂在-98℃环境下合成，搅拌机降温方式为逐步降温至-98℃，设定搅拌机的转速为9500-10000r/min转动，搅拌机的搅拌室内设置紫外杀菌设备，使得树脂、金属盐、固化稳定剂在无菌条件下合成，利用破壁工艺将原料中的效能充分释出，得到混合料；

s3：过分子筛：将s2中破壁混合后的金属盐、固化稳定剂通过过滤筛过滤，除去金属盐、固化稳定剂中大颗粒粉末，并将大颗粒粉末研磨再次加入金属盐、固化稳定剂中并通过分子筛过滤；

s4：干燥：将步s3中过滤后的金属盐、固化稳定剂通过烘干设备烘干干燥，使得金属盐、固化稳定剂含水率低于5％；

s5：混入树脂：向s4中干燥后的金属盐、固化稳定剂按照比例加入树脂、有机胶水、无机胶水和凝固剂，混入树脂后呈膏体状态；

s6：搅拌机慢速混合：将s5中加入树脂的金属盐、固化稳定剂一起加入搅拌机中，设定搅拌机的转速为100-200r/min转动，对树脂、金属盐、固化稳定剂混合；

s7：低温干燥，降低分子活动：将超低温混合后的树脂、金属盐、固化稳定剂倒入10立方厘米的体积模具，在-98℃环境下静待至初始固化状态；

s8：低温高压力挤出定型：直接高压挤出会使得原料升温，影响产品性能及不利于安全生产，配合-98℃低温来降低温度，保证安全挤出，将s7中得到的初始固化料获取并通过双螺杆挤出机在12mpa的高压下挤出，将合成料一次快速压成为合成料的固体，得到成型品，承受此高压过程产生的分子摩擦高温不超过硝酸钾的燃点，让其不至于爆炸；

s9：恒温恒湿环境干燥10天：将s8中成型品置于50-60℃的环境下加温10天干燥过程，让天然树脂胶与硝酸钾、双氰胺稳定融合硬化，由米白色转变成黄色，成品制成，制成的产品，重量50克，可持续燃烧30-33秒，释放出纯白无毒气体，钾离子气体悬浮状态，无刺鼻的味道，得到干燥后的成型品；

s10：表面镀膜：在干燥后的成型品两端面喷涂一层覆膜，隔绝空气水分，达到长期保存效果，覆膜材料用的是天然树脂。

进一步地，所述金属盐、固化稳定剂、树脂分别选用硝酸钾、双氰胺、纯天然树脂胶，所述硝酸钾、双氰胺、纯天然树脂胶按照质量比占比分别为：硝酸钾43％、双氰胺32％、纯天然树脂胶25％，所述硝酸钾选用99.9％高纯度食品级硝酸钾。

进一步地，由高压形成的固体密度为1.4-1.57g/立方厘米，产品稳定性强，存放时长最高可达12年且性能不变，且同样剂量灭火能力是国内产品的6倍及以上，可以应对a/b/c/e/f五大类火灾。

进一步地，钾离子与其他火焰自由基结合，形成稳定的产物，例如硝酸钾，该动作在不消耗环境氧含量的情况下灭火，硝酸钾、双氰胺、有机树脂燃烧反应，产生钾离子、二氧化碳、氮气和水，并悬浮在受保护的房间/外壳中至少30分钟，从而防止了火灾的扩大或复燃。

进一步地，利用超低温和超高压的工艺保证了该产品生产安全及存储安全，成分比例金属盐40-45份，如金属盐材料中硝酸钾为主，所产生的产品对人体无害，保证了产品使用安全。

进一步地，该安全无毒的钾离子灭火气体原料具有极强的可逆性和可塑性，圆柱形固体状态是最佳的保存方式，当需要应用在特殊场景候，可以将其粉碎，根据应用场景的不同，制成所需的形态，该安全无毒的钾离子灭火气体原料可逆后不会改变产品的灭火性能，可逆后可能会影响原有的保存期限。

可燃物火焰载体为氧离子、氢离子和氢氧根离子，这三要素产生火焰；硝酸钾是强氧化剂，燃烧气化时释放出钾离子，进入火焰反应链产生化学反应，钾离子自由基附着在氧离子、氢离子和氢氧根离子上，并将其从火焰反应中除去，而不会消耗周围的氧气。

正因为灭火需要大量钾离子，因此本制备方法的重点是高比例地添加硝酸钾，而且添加的稳定剂达到黄金比例，保证制作过程安全不爆炸，同时制成品的化学特性可以非常稳定安全存放。

由于选用的是高纯度99.9％的农用食品级硝酸钾，其化学特性无毒，对人体无害，使用后无残留无腐蚀，不破坏环境。

硝酸钾与还原剂的反应：

kno3(硝酸钾) s(硫) c(碳)→

k2s(硫化钾) n2↑(氮气) co2↑(二氧化碳)

硝酸钾混合物-灭火芯：

灭火芯的灭火原理：

灭火芯燃烧产生的钾离子进入到火焰链中把氧离子、氢离子和氢氧根离子带走，从而打断火焰链，导致火不能继续燃烧，但不会消耗空气中的氧气。

1.硝酸钾本身相当稳定，受管制的原因主要是，与有机物和强还原剂(硫磺、碳粉)等混合点燃反应相当剧烈，撞击或者一点火星就能点燃，易引起爆炸。

2.灭火芯是由硝酸钾、双氰胺和有机树脂三种物质组成，经过特殊工艺加工合成后，所以合成后的该灭火芯燃点已经远远高于硝酸钾的燃点；

3.生产出的灭火芯还有一道重要的工序，恒温恒湿环境下，放置十天，让灭火芯生成更加稳定的物质以及灭火物质；

4.该灭火芯主要用于气溶胶灭火器产品，灭火器的启动装置中含有s(硫)，并且是直接与灭火芯接触，但是它们的接触并不会发生任何反应，可以安全存放。这恰恰说明了灭火芯是合成物并不是硝酸钾。

常规气溶胶的优势特点

1、灭火效率高

气浴胶灭火剂用量一般为25g/m3左右，灭火剂用量少，而其他气体灭火剂用量为300-1000g/m3。其灭火机理主要是吸热降温、化学抑制双重灭火，其灭火效率高。

2、安全无毒

气溶胶灭火剂喷放物质中的成分主要是n2、少量co2、金属氧化物固体微粒等，均为无毒物质，对电器无二次损坏。

3、节省重量空间

气溶胶灭火系统由于是固体无压存放，体积和重量大大减轻。

4、环境友好

气溶胶灭火剂不含大气臭氧层损害物质，其odp、gwp值为零，是目前理想的灭火技术。

5、节约成本

由于气溶胶灭火系统灭火效率高，药剂少，重量轻，占用空间小，安装简单，常温、常压储存以及几乎可以忽略的维护费用，使其在气体消防产品中具有最低的成本。

本产品对比常规的气溶胶更有优势，在燃点上，有效成份上，还有可塑性上，灭火全面上。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。