一种森林灭火用的绿色环保水凝胶灭火剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种森林灭火用绿色环保水凝胶灭火剂，其组分及重量份数为：水100份，天然多糖1‑20份，无机添加剂复合物0.5‑5份，表面活性剂0‑5份和防腐剂0.1‑2份；所述无机添加剂复合物的组分及重量份数是：聚磷酸盐或磷酸盐1‑10份，可膨胀石墨0‑5份，蒙脱土0.5‑10份，二氧化硅0‑3份，金属盐或是金属氧化物0.2‑3份。其制备是，首先在室温下制备无机添加剂复合物，然后，在塑料容器中加入水和天然多糖，75℃搅拌均匀后恒温30min；接着迅速冷却至0～10℃并恒温20min；最后，加入无机添加剂复合物和其他组分，搅拌均匀后密封保存。该灭火剂可呈凝胶状覆盖在可燃物表面不易流失，灭火性能与抗复燃性能优异，制备工艺简单，成本低廉，来源广泛，可生物降解，节能环保。

Green environmental protection hydrogel fire extinguishing agent for forest fire fighting and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种森林灭火用的绿色环保水凝胶灭火剂及其制备方法
本专利技术涉及灭火剂
具体涉及一种森林灭火用绿色环保水凝胶灭火剂及其制备方法。
技术介绍
水凝胶是一种以水为分散介质，具有网状交联结构的高分子材料。其三维网络结构中大量的亲水性基团能吸收和保持大量的水，是一种重要的吸水保水性材料，广泛应用于污水处理、形状记忆元件、农业保水抗旱、卫生用品、生物医学等领域。目前大多数水凝胶是由石化产品制备而成，如通过丙烯酸或丙烯酰胺原料进行聚合交联得到。虽然这类合成水凝胶拥有很强的吸水溶胀能力，但其难以生物降解、环境友好性差，且来源不可再生，大大限制了其应用范围。随着石油、煤炭资源的日益紧缺及环境污染逐渐严重，人们开始将目光转移到其他可再生资源的研究和开发上。天然生物质高分子无毒副作用、来源广泛、可再生、生物相容性好、产量大且价格低廉，因此，研究与开发生物质水凝胶材料及产品越来越受到学者及市场的青睐。美国从90年代开始首先将水凝胶用于灭火使用。研究者们发现水凝胶结构可以降低水的表面张力，易在油面上分散，有一定的粘度在固体表面不易流失，且不阻塞喷嘴和管道，将其应用在A、B类火灾中效果良好。近年来国内外已有多项专利介绍水凝胶灭火剂，绝大多数是以聚丙烯酸或聚丙烯酰胺为基体的高分子胶体灭火剂。美国明尼苏达州环保地球公司专利技术了一种以玉米淀粉为主要成分的胶体灭火剂(专利申请号为WO2012009270)，其中添加了悬浮剂(丙烯酸基高分子)、烃分散剂等成分，目前其灭火添加剂产品Tetra已用于美国森林草场火灾及家庭火灾等。我国的浙江大学、武警学院、中国矿业大学等多个团队及相关企业已对水凝胶灭火剂展开了研究，但绝大多数仍以聚丙烯酸或聚丙烯酰胺为基体，未能解决灭火后残留的有机物难以生物降解、环境友好性差，以及成本过高等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对已有技术存在的问题，提供一种森林灭火用绿色环保水凝胶灭火剂，具有灭火效果优异、工艺简单、成本低廉、可生物降解、节能环保的特点。与此同时，本专利技术还提供了制备上述绿色环保水凝胶灭火剂的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种森林灭火用绿色环保水凝胶灭火剂，其组分及重量份数为：水100份，天然多糖1-20份，无机添加剂复合物0.5-5份，表面活性剂0-5份和防腐剂0.1-2份；所述无机添加剂复合物由具有的重量份数的组分是：聚磷酸盐或磷酸盐1-10份，可膨胀石墨0-5份，蒙脱土0.5-10份，二氧化硅0-3份，金属盐或是金属氧化物0.2-3份；上述所有组分均为工业产品级。进一步讲，本专利技术中，所述天然多糖为淀粉、纤维素和胶中的一种或多种。所述无机添加剂复合物中的聚磷酸盐或磷酸盐为聚磷酸铵、磷酸铵、磷酸氢二铵和磷酸氢二钠中的一种或多种。所述无机添加剂复合物中的金属盐或金属氧化物为过渡金属盐或是过渡金属氧化物。所述表面活性剂为烷基糖苷和醇醚糖苷中的一种。所述防腐剂为山梨酸钾和壳聚糖中的一种。所述淀粉为玉米淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、大米淀粉和绿豆淀粉中的一种或多种。所述纤维素为甲基纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钠和羧乙基纤维素钠中的一种或多种。所述胶为黄原胶、卡拉胶、瓜尔豆胶、魔芋胶、刺槐豆胶和琼脂中的一种或多种。同时，本专利技术中还提出了上述森林灭火用的绿色环保水凝胶灭火剂的制备方法，其步骤如下：步骤一、在室温下制备无机添加剂复合物：将1-10份聚磷酸盐或磷酸盐、0-5份可膨胀石墨、0.5-5份蒙脱土、0-3份二氧化硅、0.2-3份金属盐或金属氧化物混合，备用；步骤二、在塑料容器中称取100份水，加入1-20份天然多糖，加热至75℃搅拌均匀，并在75℃下恒温30min；然后，迅速冷却至0～10℃，并在0～10℃下恒温20min；最后，加入0.5-5份步骤一制得的无机添加剂复合物、0-5份表面活性剂、0.1-2份防腐剂，搅拌均匀后，密封保存。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术绿色环保水凝胶灭火剂中的多糖类物质与无机添加剂复合物共同作用，可使灭火剂呈凝胶状覆盖在可燃物表面，使其有效成分不易流失，提高了灭火效率。(2)本专利技术绿色环保水凝胶灭火剂中所添加的多糖类物质均为天然多糖，可生物降解，对环境友好，绿色环保。(3)本专利技术绿色环保水凝胶灭火剂中所添加的无机添加剂复合物，可促进可燃物成炭，在灭火后有效防止复燃。(4)本专利技术绿色环保水凝胶灭火剂中所添加的无机添加剂复合物中含有的可膨胀石墨、蒙脱土和金属盐或金属氧化物成分，可在燃烧过程中减少有毒烟气的生成，达到消烟的效果。(5)本专利技术绿色环保水凝胶灭火剂中所添加的无机添加剂复合物中含有的金属盐或金属氧化物成分，可作为示踪剂，便于森林灭火及野外喷洒时进行观察及探测。(6)本专利技术中采用的原料均为工业产品，价格低廉易得；所提供的制备方法成熟，简单方便，易于操作和实现工业化生产。具体实施方式本专利技术提出的一种森林灭火用绿色环保水凝胶灭火剂，其组分及重量份数为：水100份，天然多糖1-20份，无机添加剂复合物0.5-5份，表面活性剂0-5份和防腐剂0.1-2份；上述所有组分均为工业产品级。本专利技术中的多糖类物质主要起到增稠保水、增加表面粘附能力的作用，所述的天然多糖来源广泛，取材方便，价格便宜，可生物降解，对环境友好，绿色环保，可以是淀粉、纤维素和胶中的一种或多种。所述淀粉为玉米淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、大米淀粉和绿豆淀粉中的一种或多种。所述纤维素为甲基纤维素、乙基纤维素、甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钠和羧乙基纤维素钠中的一种或多种。所述胶为黄原胶、卡拉胶、瓜尔豆胶、魔芋胶、刺槐豆胶和琼脂中的一种或多种。本专利技术中所述天然多糖优选为玉米淀粉和羧甲基纤维素钠等。本专利技术中的无机添加剂复合物主要起到促进成炭防止复燃、提高凝胶交联度、降低生烟量及烟密度，以及示踪等作用，所述无机添加剂复合物由具有的重量份数的组分是：聚磷酸盐或磷酸1-10份，可膨胀石墨0-5份，蒙脱土0.5-10份，二氧化硅0-3份，金属盐或是金属氧化物0.2-3份；上述所有组分均为工业产品级。其中的聚磷酸盐或磷酸盐为聚磷酸铵、磷酸铵、磷酸氢二铵和磷酸氢二钠中的一种或多种。优选水溶性聚磷酸铵；金属盐或金属氧化物为过渡金属盐或过渡金属氧化物，优选氯化铁、硫酸铜、氧化铁和氧化亚铜。本专利技术中的表面活性剂主要起到降低表面张力、促进相容性的作用，优选非离子表面活性剂，优选烷基糖苷或是醇醚糖苷。本专利技术中的所述防腐剂为山梨酸钾和壳聚糖中的一种。本专利技术灭火剂可呈凝胶状覆盖在可燃物表面不易流失，灭火性能与抗复燃性能优异，成本低廉，来源广泛，可生物降解，节能环保，而且制备工艺简单，制备步骤如下：步骤一、在室温下制备无机添加剂复合物：将1-10份聚磷酸盐或磷酸盐、0-5份可膨胀石墨、0.5-5份蒙脱土、0-3份二氧化硅、0.2-3份金属盐或金属氧化物混合，备用；步骤二、在塑料容器中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种森林灭火用的环境友好水凝胶灭火剂，其组分及重量份数为：/n

【技术特征摘要】
1.一种森林灭火用的环境友好水凝胶灭火剂，其组分及重量份数为：



所述无机添加剂复合物由具有下述重量份数的组分构成：



上述所有组分均为工业产品级。


2.根据权利要求1所述森林灭火用的绿色环保水凝胶灭火剂，其特征在于，所述天然多糖为淀粉、纤维素和胶中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述森林灭火用的绿色环保水凝胶灭火剂，其特征在于，所述无机添加剂复合物中的聚磷酸盐或磷酸盐为聚磷酸铵、磷酸铵、磷酸氢二铵和磷酸氢二钠中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述森林灭火用的绿色环保水凝胶灭火剂，其特征在于，所述无机添加剂复合物中的金属盐或金属氧化物为过渡金属盐或是过渡金属氧化物。


5.根据权利要求1所述森林灭火用的绿色环保水凝胶灭火剂，其特征在于，所述表面活性剂为烷基糖苷和醇醚糖苷中的一种。


6.根据权利要求1所述森林灭火用的绿色环保水凝胶灭火剂，其特征在于，所述防腐剂为山梨酸钾和壳聚糖中的一种。


7.根据权利要求2所述森林灭火用的绿色环保水凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：金星，王俊胜，林贵德，商珂，刘丹，韩伟平，
申请(专利权)人：应急管理部天津消防研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12