微胶囊灭火剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种微胶囊灭火剂及其制备方法。所述微胶囊灭火剂包括由低熔点共聚物组成的阻燃外壳和包含降温材料的降温内核；所述阻燃外壳包覆所述降温内核，形成核壳结构的微胶囊颗粒。所述低熔点共聚物由低熔点高分子聚合物单体和阻燃剂共聚而成。所述阻燃外壳在外部环境达到预定启动温度时熔融并自行爆开，释放内部的所述降温内核。本发明专利技术提供的微胶囊灭火剂采用原位聚合的制备方法，通过调控低熔点高分子聚合物单体的种类、其与降温材料的质量比例以及共聚反应时间压力等反应参数，进行不同启动温度的微胶囊灭火剂的制备，用以适用不同的场景需求。本发明专利技术提供的微胶囊灭火剂具有靶向性，还具备降温和灭火的双重功效，具备巨大的应用价值。大的应用价值。大的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
微胶囊灭火剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及灭火剂领域，尤其涉及一种微胶囊灭火剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来我国储能产业的发展速度越来越快，电网储能日益成为我国能源消费的重要环节。其中，集装箱式锂电池储能系统是以锂离子电池为基础的，锂离子电池是含能物质，具有发生火灾或爆炸的危险本质，特别是在密闭封闭空间，一旦某一储能单元发生火灾，将会引起相邻多台储能单元的连锁火灾反应甚至箱体爆炸，火灾荷载大、危险性高且难于扑救。因此，以锂离子电池为基础的储能系统的安全问题越来越受到社会各界关注，尤其最近韩国灵岩储能电站起火爆炸事故，更是增加了对锂离子电池储能系统的安全问题的担忧。针对锂离子电池储能系统的安全保障问题，行业内也做了一定的前期研究，但是目前还是不能完全实现锂离子电池灭火。
[0003]热失控是锂电池安全研究中的关键性问题，锂电池火灾关键诱因是电芯内部热失控，由局部高温激发内部热分解反应，进而扩散到临近电池而导致火灾蔓延。因此，锂电池灭火剂需要降温加灭火功能，缺一不可。
[0004]微胶囊技术是一种使用高分子成膜材料对液体或固体进行包覆，使其形成具有核壳构造的颗粒。微胶囊技术在改变材料状态以提高其使用性能、保护隔离特殊功能材料以及控制芯材释放等方面具有显著作用，因此在消防灭火领域逐步得到广泛应用。现有技术中微胶囊式灭火剂通常以球状明胶壳体构成微球体外壳，微球体外壳中包封有受热自动释放出的液体消防剂。
[0005]申请号为CN201910536308.0的专利技术专利公开了一种适用于锂离子电池的热响应核壳结构灭火剂及其制备方法。该灭火剂包括包含热响应聚合物的外壳以及包含灭火剂或阻燃剂的内核，所述内核被所述外壳包裹并形成微胶囊，所述外壳具有在外部达到设定温度时，其构象会由塌缩转变为伸展，并释放内部灭火剂或阻燃剂的状态。但是该灭火剂的不足之处在于：不具备降温加阻燃灭火的双重功能，其外壳不具备阻燃功能，灭火功能没有得到很大程度上的改善。
[0006]申请号为CN201710793550.7的专利技术专利公开了一种微胶囊自动灭火剂。所述的灭火剂包含主灭火材料、微胶囊包覆材料及辅助材料；所述主灭火材料被包覆材料包裹而形成微胶囊，所述微胶囊粒径尺寸为5um～150um，所述包覆材料为三聚氰胺和/或脲醛与甲醛反应而成的树脂壳体。但是该微胶囊自动灭火剂的不足之处在于：不具备降温加阻燃灭火的双重功能，其外壳不具备阻燃功能。
[0007]申请号为CN201510731040.8的专利技术专利公开了一种阻燃微胶囊及其制备方法和应用。所述阻燃微胶囊包括芯材和包覆在芯材外侧的包覆层；所述芯材为液体七氟丙烷或液体六氟丙烷；所述包覆层为聚甲基丙烯酸酯类聚合物，通过悬浮聚合法聚合制备。但是该阻燃微胶囊的不足之处在于：不具备降温加阻燃灭火的双重功能，其外壳不具备阻燃功能，灭火功能没有得到很大程度上的改善。
[0008]有鉴于此，亟需研发一种具备明火阻灭和降温抑制复燃双重功效的微胶囊灭火剂，用以更好的防治锂电池火灾，保障锂离子电池储能系统的安全稳定运行。

技术实现思路

[0009]针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种具备明火阻灭和降温抑制复燃双重功效的微胶囊灭火剂及其制备方法。
[0010]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种微胶囊灭火剂。所述微胶囊灭火剂包括由低熔点共聚物组成的阻燃外壳和包含降温材料的降温内核；所述阻燃外壳包覆所述降温内核，形成核壳结构的微胶囊颗粒，所述微胶囊颗粒的粒径为0.1～10μm；所述阻燃外壳和所述降温内核的质量比例为1～15％：85～99％；
[0011]所述低熔点共聚物由低熔点高分子聚合物单体和阻燃剂共聚而成；所述阻燃外壳在外部环境达到预定启动温度时熔融，释放内部的所述降温内核。
[0012]优选的，在所述低熔点共聚物中，所述低熔点高分子聚合物单体包含但不限于苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸甲酯、乙酸乙酯、聚环氧乙烯中的一种或者多种混合；所述阻燃剂为2-溴-3，3，3-三氟丙烯、1-2-二溴丙烯、溴苯乙烯、1，2-二溴乙烯中的一种。
[0013]优选的，所述低熔点高分子聚合物单体与所述阻燃剂的质量比例为1～9：1。
[0014]优选的，所述低熔点共聚物为苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸-2-溴-3，3，3-三氟丙烯四元共聚物。
[0015]优选的，所述降温材料包含但不限于氟化酮类、氟丙烷、甘油类、醇类中的一种或多种。
[0016]为了实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了一种上述微胶囊灭火剂的制备方法。所述微胶囊灭火剂的制备方法为原位聚合法，包括如下步骤：
[0017]S1、配制预定量的所述降温材料溶液，加入到密闭反应容器中，加热至60～90℃，设置反应压力至1.0～1.50Mpa；
[0018]S2、将预定比例所述低熔点高分子聚合物单体和所述阻燃剂依次加入步骤S1所述密闭反应容器中，最后加入预定量引发剂过氧化苯甲酰，搅拌处理，聚合反应2～8h，制备得到由所述低熔点共聚物包覆所述降温材料而形成的微胶囊颗粒；
[0019]S3、将步骤S2制备的微胶囊颗粒清洗干燥处理，得到所述微胶囊灭火剂。
[0020]优选的，所述低熔点高分子聚合物单体和所述阻燃剂的质量比例为1～9：1；所述低熔点高分子聚合物单体和所述阻燃剂的质量总和占所述微胶囊灭火剂总质量的比例为1％～15％。
[0021]优选的，所述低熔点高分子聚合物单体包含但不限于苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸甲酯、乙酸乙酯、聚环氧乙烯中的一种或者多种混合；所述阻燃剂为2-溴-3，3，3-三氟丙烯、1-2-二溴丙烯、溴苯乙烯、1，2-二溴乙烯中的一种；所述降温材料包含但不限于氟化酮类、氟丙烷、甘油类、醇类中的一种或多种。
[0022]优选的，所述低熔点高分子聚合物单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸三元混合物；所述阻燃剂为2-溴-3，3，3-三氟丙烯；所述降温材料为氟化酮类。
[0023]优选的，所述三元混合物中，所述苯乙烯、所述甲基丙烯酸甲酯和所述甲基丙烯酸
的质量比为10～60％：5～32％：8～85％。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0025]1、本专利技术提供的微胶囊灭火剂，采用苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸-2-溴-3，3，3-三氟丙烯四元低熔点共聚物为阻燃外壳，其具备优异的阻燃性能和外部温度热响应功能，能够在外部环境达到预定启动温度时，进行相变熔融，释放降温内核，实现时间-空间上有序的阻燃降温的灭火作用。该四元共聚物的聚合及阻燃机理在于：
[0026]1)采用2-溴-3,3,3-三氟丙烯(BTP)为四元共聚物的阻燃材料，一方面是由于BTP分子具备双键结构，使其大气寿命仅为6d，进入大气层后难以破坏臭氧层，臭氧消耗潜值(ODP)为0.0028，温室效应潜值(GWP)为0.005，具有优异的环保性能和阻燃性能。另一方面，在壳核结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微胶囊灭火剂，其特征在于：所述微胶囊灭火剂包括由低熔点共聚物组成的阻燃外壳和包含降温材料的降温内核；所述阻燃外壳包覆所述降温内核，形成核壳结构的微胶囊颗粒，所述微胶囊颗粒的粒径为0.1～10μm；所述阻燃外壳和所述降温内核的质量比例为1～15％：85～99％；所述低熔点共聚物由低熔点高分子聚合物单体和阻燃剂共聚而成；所述阻燃外壳在外部环境达到预定启动温度时熔融，释放内部的所述降温内核。2.根据权利要求1所述的微胶囊灭火剂，其特征在于：在所述低熔点共聚物中，所述低熔点高分子聚合物单体包含但不限于苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸甲酯、乙酸乙酯、聚环氧乙烯中的一种或者多种混合；所述阻燃剂为2-溴-3，3，3-三氟丙烯、1-2-二溴丙烯、溴苯乙烯、1，2-二溴乙烯中的一种。3.根据权利要求2所述的微胶囊灭火剂，其特征在于：所述低熔点高分子聚合物单体与所述阻燃剂的质量比例为1～9：1。4.根据权利要求2所述的微胶囊灭火剂，其特征在于：所述低熔点共聚物为苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸-2-溴-3，3，3-三氟丙烯四元共聚物。5.根据权利要求1所述的微胶囊灭火剂，其特征在于：所述降温材料包含但不限于氟化酮类、氟丙烷、甘油类、醇类中的一种或多种。6.一种权利要求1-5中任一项权利要求所述微胶囊灭火剂的制备方法，其特征在于：所述微胶囊灭火剂的制备方法为原位聚合法，包括如下步骤：S1、配制预定量的所述降温材料溶液，加入到密闭反应容器中，加热至60～90℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹元成，汤舜，程时杰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：