一种防火设备制造技术

本发明专利技术公开一种防火设备。本发明专利技术公开上述防火设备的制备方法，包括如下步骤：将壳聚糖、羧基化碳纳米管加入水中搅拌，将玻璃纤维三维间隔织物基底浸没其中进行超声震荡，然后向其中加入偏磷酸钠溶液继续超声震荡，调节体系pH至4.2

【技术实现步骤摘要】
一种防火设备


[0001]本专利技术涉及防火材料
，尤其涉及一种防火设备。

技术介绍

[0002]防火设备主要是消防人员用来灭火和救护生命的设备。从近些年消防人员在灭火救援中伤亡的案例来看，消防员的防火设备对新材料和新工艺的依赖性越来越大。随着消防员防护标准要求的不断提高，各类防护产品的性能也越来越高。
[0003]人体皮肤对温度非常敏感，当人体皮肤的热流密度达到2.68J/cm2，即皮肤温度达到45℃时，人就会有灼痛感；当热流密度增大到5.02J/cm2，即人体皮肤温度达72℃时，就会造成皮肤的二度烧伤。因此，在高温环境中身着防火设备如防火毯可有效保护皮肤，降低人体皮肤的升温速率，并提供逃离的时间，以避免或减轻热源对人体的伤害。在剧热环境下，防火毯须能提供足够时间以确保消防人员抢险后安全离开，同时具备足够的热稳定性和热机械强度以避免熔融或破裂。
[0004]据统计分析预测，世界范围内防火毯的总消耗额呈逐年增长的趋势。随着科学技术的不断发展，人们对于防护设备的重视程度和需求量不断提高。目前，工业生产中的爆炸、火灾等灾难性事故频发，所以设计开发新型高效的功能防护材料，提高应急救援防火毯的防护水平就成为关键。
[0005]防火毯一般由隔热材料制成，常见的隔热材料为纤维类隔热材料，有石棉、岩棉、玻璃纤维、硅酸铝纤维、高硅氧纤维和氧化铝纤维等，这些材料具有低热导率、轻容重、高热容、易加工成型和良好的力学性能等特点。但单一的传统纺织材料不能满足高温下防火装备的耐高温隔热要求。
[0006]李红艳等研究发现将耐高温阻燃织物Nomex、Kermel和芳砜纶织物与PTFE、TPU和三维阻燃间隔织物组合，隔热层对多层织物的热辐射性能和热传递性能等热防护性能具有重要的影响，三维阻燃间隔织物比隔热毡具有更好的隔热透湿效果(李红艳,吴宣润,张渭源.多层织物系统综合热防护性能[J].材料科学与工程学报,2008,(8)98
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100)。但目前织物所用的纤维多为有机纤维，其是防火毯的最主要类型之一，具有质地柔软、密度小、强度高和易加工成型等优点，但其耐高温隔热性能有限。
[0007]CN 101112645A公开了一种多层复合材料灭火毯，该多层复合材料灭火毯表面采用高硅氧玻璃纤维基布，由于高硅氧布的成本较高，并且夹有纤维状活性碳夹层，更增加了该多层复合材料灭火毯的制作成本。
[0008]CN 104532575A公开了一种玻璃纤维灭火毯的制作方法及其涂料，采用水溶性混合料，对玻璃纤维基布采用浸涂的方式进行涂覆，在玻璃纤维基布的表面形成了一层致密的防火涂料，虽然提高了防火性能，但是隔热性能有限，同时易破裂，力学强度受限。
[0009]因此，为了满足日益增加的高温环境下消防及其他领域对防火毯的需求，需要研制耐高温与隔热性能更好，同时力学性能优异的防火设备材料。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种防火设备。
[0011]一种防火设备，包括复合基底，复合基底表面依次设置有柔性石棉层、防烫纤维层及增摩凸起层；复合基底包括玻璃纤维三维间隔织物基底，负载在基底上的气凝胶层，及包覆在气凝胶层表面的硅酸铝纤维层；气凝胶层采用双重气凝胶，包括：保温气凝胶层及结合在保温气凝胶层表面的防火气凝胶层，保温气凝胶层与防火气凝胶层的界面处形成网络互穿的微观结构。
[0012]优选地，保温气凝胶层是以壳聚糖为支撑结构的碳气凝胶层。
[0013]优选地，防火气凝胶层为负载有氢氧化镁的气凝胶层。
[0014]上述防火设备的制备方法，包括如下步骤：
[0015](1)将壳聚糖、羧基化碳纳米管加入水中搅拌，将玻璃纤维三维间隔织物基底浸没其中进行超声震荡，超声频率为10
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20kHz，然后向其中加入质量分数为5
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46％的偏磷酸钠溶液继续超声震荡，调节体系pH至4.2
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4.6，接着超声震荡，真空冷冻干燥得到填充有保温气凝胶层的基底；
[0016](2)将琼脂粉加入水中，水浴搅拌至融化完全，向其中加入氢氧化镁搅拌均匀，再将填充有保温气凝胶层的基底浸没其中进行超声震荡，超声频率为10
‑
20kHz，真空冷冻干燥得到填充气凝胶层的基底；
[0017](3)在填充气凝胶层的基底表面包覆硅酸铝纤维层得到复合基底；在复合基底上方依次设置柔性石棉层、防烫纤维层及增摩凸起层，并采用粘结剂粘结，采用裁切机剪裁后缝制得到防火设备。
[0018]优选地，步骤(1)中，偏磷酸钠溶液的pH值为5
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5.4。
[0019]优选地，步骤(1)中，壳聚糖、羧基化碳纳米管和偏磷酸钠溶液的质量比为1
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5：1
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5：11
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20。
[0020]优选地，步骤(2)中，羧基化碳纳米管采用如下步骤制取：将浓硝酸、浓硫酸混合均匀，加入碳纳米管，40
‑
50℃搅拌10
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15h，采用去离子水稀释至体系pH值为6.0
‑
6.5，过滤，真空干燥得到羧基化碳纳米管。
[0021]申请人经过反复试验发现，直接将壳聚糖溶解于醋酸水溶液中，然后添加碳纳米管，碳纳米管在搅拌过程中形成团絮状结构，无法均匀分散于体系中，无法进行后续工艺，这是由于体系粘度升高，而羧基化碳纳米管重量轻，同时具有纳米材料的小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，使得羧基化碳纳米管无法分散于体系中。
[0022]优选地，羧基化碳纳米管的制取步骤中，浓硝酸、浓硫酸、碳纳米管的质量比为10
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30：5
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10：1
‑
5。
[0023]优选地，步骤(2)中，琼脂粉、水、氢氧化镁的质量比为1
‑
5：30
‑
100：10
‑
20。
[0024]本专利技术的技术效果如下所示：
[0025](1)本专利技术首先将壳聚糖、羧基化碳纳米管分散在水中，相比分散在醋酸水溶液中，羧基化碳纳米管在水中分散均匀性更加，然后将玻璃纤维三维间隔织物基底浸没其中；在超声作用下，壳聚糖与羧基化碳纳米管充分分散至织物的三维间隔内和纤维结构间，然后再加入偏磷酸钠溶液，在酸性条件下，壳聚糖的氨基与羧基化碳纳米管的羧基反应，经过冷冻干燥后，在玻璃纤维三维间隔织物基底纤维结构间构筑大量的支撑结构，同时借助具
有稳定性质与有序微观结构的纳米二氧化硅，可有效增强壳聚糖支撑结构的稳定性，同时其丰富的孔隙结构与极低的导热系数能有效增强基底的保温隔热性能，但内部壳聚糖结构的防火性能差，在遇明火时很容易破坏其保温效果，因此在保温气凝胶层外再次设置配合防火气凝胶层，两者协同作用，阻燃性能优异，可有效保护内部气凝胶结构，增强保温隔热效果。
[0026](2)本专利技术将氢氧化镁分散在琼脂粉中，然后在基底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防火设备，其特征在于，包括复合基底，复合基底表面依次设置有柔性石棉层、防烫纤维层及增摩凸起层；复合基底包括玻璃纤维三维间隔织物基底，负载在基底上的气凝胶层，及包覆在气凝胶层表面的硅酸铝纤维层；气凝胶层采用双重气凝胶，包括：保温气凝胶层及结合在保温气凝胶层表面的防火气凝胶层，保温气凝胶层与防火气凝胶层的界面处形成网络互穿的微观结构。2.根据权利要求1所述防火设备，其特征在于，保温气凝胶层是以壳聚糖为支撑结构的碳气凝胶层。3.根据权利要求1所述防火设备，其特征在于，防火气凝胶层为负载有氢氧化镁的气凝胶层。4.一种如权利要求1
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3任一项所述防火设备的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将壳聚糖、羧基化碳纳米管加入水中搅拌，将玻璃纤维三维间隔织物基底浸没其中进行超声震荡，超声频率为10
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20kHz，然后向其中加入质量分数为5
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46％的偏磷酸钠溶液继续超声震荡，调节体系pH至4.2
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4.6，接着超声震荡，真空冷冻干燥得到填充有保温气凝胶层的基底；(2)将琼脂粉加入水中，水浴搅拌至融化完全，向其中加入氢氧化镁搅拌均匀，再将填充有保温气凝胶层的基底浸没其中进行超声震荡，超声频率为10
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20kHz，真空冷冻干燥得到填充气凝胶层的基底；(3)在填充气凝胶层的基底表面包覆硅酸铝纤维层得到复合基底；在复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：高志成，
申请(专利权)人：杭州安士城消防器材有限公司，
类型：发明
国别省市：