一种多级水缓释蛭石分散体系灭火剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多级水缓释蛭石分散体系灭火剂及其制备方法，通过含水蛭石与亲水聚合物在无机粉体的包裹下形成稳定包覆的含水微球，将此微球稳定分散在水中，制备出多级水缓释蛭石分散体系灭火剂。该体系中同时含有自由水、聚合物结合水和蛭石晶格层间水等多种水存在形式，具有不同的水释放速度。多级水缓释蛭石分散体系在锂电池灭火的过程中，通过水的分步蒸发，实现降温灭火作用的长时间持续发挥，同时由于原料蛭石具有高温膨胀、覆盖力强等特性，因此该灭火剂用于锂电池灭火能够有效防止二次复燃，实现对锂电池的安全有效灭火。实现对锂电池的安全有效灭火。

【技术实现步骤摘要】
一种多级水缓释蛭石分散体系灭火剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于消防领域，具体涉及用于锂电池安全灭火的多级水缓释蛭石分散体系灭火剂的制备方法。

技术介绍

[0002]随着电动自行车、电动汽车、智能机器人等多种锂电池驱动设备的广泛应用，锂电池在充电、碰撞、长期服役老化等情况下，容易发生火灾，给人民群众带来生命安全风险及经济损失。锂电池火灾是由化学反应导致的，一次灭火后，由于电解质溶液中反应物具有继续反应的能力，因此存在二次复燃的隐患，成为锂电池灭火的难点。目前，常用灭火剂如水、惰性气体和哈龙等虽然都能够降温、窒息和一定程度压抑火焰，但并不能真正扑灭锂电池的火灾，因为即使暂时扑灭了明火，仍然存在快速复燃、导致火灾再次失控的可能，从而带来巨大损失和安全风险。所以需要研发新型的锂电池专用灭火剂，防止锂电池火灾的二次复燃，实现锂电池的安全有效灭火。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种多级水缓释蛭石分散体系灭火剂及其制备方法，针对上述水、惰性气体和哈龙等灭火剂可能扑灭锂电池明火却存在快速复燃、导致火灾再次失控的问题，本专利技术提供安全有效扑灭锂电池火灾的多级水缓释蛭石分散体系灭火剂。
[0004]为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用如下专利技术思路：
[0005]将含有稳定结合水的蛭石通过水溶性聚合物以及无机粉体的有效包覆，形成含水悬浮微球，然后通过分散助剂的辅助，得到低粘度的多级水缓释蛭石分散体系灭火剂。该灭火剂在灭火过程中，通过水的分步蒸发，不仅实现降温灭火作用的长时间持续，而且避免水性灭火剂大量用于灭火导致现场小型水灾等副作用，同时由于原生蛭石具有高温膨胀、覆盖力强等特性，灭火效率高且有效阻止火灾蔓延，因此该灭火剂用于锂电池灭火能够有效防止二次复燃，实现对锂电池的安全有效灭火。
[0006]预处理微膨胀蛭石的制备：对蛭石进行预处理的目的是为了实现含有结合水的原生蛭石的良好分散，预处理使蛭石的粒径减小，表面积增大，同时不影响结合水的稳定。预处理的方法是通过研磨、双氧水剥层、低温加热微膨胀等工艺，使蛭石粉体的密度减小，悬浮性能提高。
[0007]稳定包覆的蛭石水微球的制备：利用蛭石的表面能以及表面电荷特性，分别与阳离子亲水树脂和阴离子亲水树脂进行有机包覆，形成含水微球，然后加入轻质无机粉末对含水微球进行包覆，从而得到稳定包覆的蛭石水微球分散体系。
[0008]多级水缓释蛭石水分散体系灭火剂的制备：选择合适的分散助剂，将蛭石水微球稳定分散在水中，形成低粘度的稳定分散的蛭石水微球体系，得到多级水缓释蛭石水分散体系灭火剂。
[0009]根据上述专利技术构思，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种多级水缓释蛭石分散体系灭火剂，通过含水蛭石与亲水聚合物在无机粉体的包裹下形成稳定包覆的蛭石水微球体系，得到微球，将微球稳定分散在水中，制备出多级水缓释蛭石分散体系灭火剂。一般蛭石中存在7％左右的晶格层间水，常温下结合非常稳定，本专利技术对蛭石进行预处理，实现了含有结合水的原生蛭石的良好分散，预处理使蛭石的粒径减小，表面积增大，同时不影响结合水的稳定。
[0011]一种本专利技术多级水缓释蛭石分散体系灭火剂的制备方法，包括如下步骤：
[0012]a.预处理微膨胀蛭石的制备：
[0013]将原生蛭石机械研磨后的得到细度不低于100目的蛭石粉末，将蛭石粉末用H2O2溶液浸泡至少5h，然后在不低于50℃温度下烘干，得到预处理微膨胀蛭石；
[0014]b.稳定包覆的蛭石水微球的制备：
[0015]将在所述步骤a中得到的预处理微膨胀蛭石分散在去离子水中，然后加入阳离子树脂水溶液，搅拌均匀后，加入偶联剂，在不低于50℃温度下反应至少5h，然后滴加阴离子树脂水溶液，滴加完毕继续搅拌至少1h，得到蛭石水微球体系；然后加入轻质无机粉末，高速搅拌至少3min，得到稳定包覆的蛭石水微球体系；
[0016]c.多级水缓释蛭石水分散体系灭火剂的制备：
[0017]将在所述步骤b中得到的稳定包覆的蛭石水微球体系，在常温下静置分层，然后去除上层的澄清水层，取下层的蛭石水微球，加入分散助剂，使蛭石水微球体系均匀分散，得到多级水缓释蛭石水分散体系灭火剂。
[0018]优选地，在所述步骤a中，蛭石粉末的细度为100～200目。
[0019]优选地，在所述步骤a中，H2O2溶液的质量百分比浓度为10～30wt％。
[0020]优选地，在所述步骤a中，蛭石粉末与H2O2溶液的重量比为1：1～5。
[0021]优选地，在所述步骤a中，蛭石粉末在H2O2溶液中浸泡的时间为10～24h。
[0022]优选地，在所述步骤a中，蛭石粉末在H2O2溶液中浸泡后，在50～95℃的条件下烘干，得到预处理微膨胀蛭石。
[0023]优选地，在所述步骤b中，预处理微膨胀蛭石与去离子水的重量比为1：10～20。
[0024]优选地，在所述步骤b中，微膨胀蛭石与阳离子树脂的重量比为1：1～3。
[0025]优选地，在所述步骤b中，阳离子树脂的质量百分比浓度为1～10wt％。
[0026]优选地，在所述步骤b中，微膨胀蛭石与偶联剂的重量比为1：1～3。
[0027]优选地，在所述步骤b中，微膨胀蛭石与阴离子树脂的重量比为1：1～3。
[0028]优选地，在所述步骤b中，阴离子树脂的浓度为1～10wt％。
[0029]优选地，在所述步骤b中，加入微膨胀蛭石重量1～3倍的轻质无机粉末。
[0030]优选地，在所述步骤b中，微膨胀蛭石与阳离子树脂和偶联剂的反应温度为50～95℃，反应时间为5～24h。
[0031]优选地，在所述步骤b中，阴离子树脂的滴加时间3～5h，滴加完毕继续搅拌1～3h。
[0032]优选地，在所述步骤b中，蛭石水微球与无机粉体高速搅拌速度为1000～3000rpm，搅拌时间为3～10min，得到稳定包覆的蛭石水微球体系。
[0033]优选地，在所述步骤b中，所述阳离子树脂为阳离子聚乙烯亚胺、阳离子瓜耳胶、阳离子壳聚糖中的任意一种或者至少两种的混合物。
[0034]优选地，在所述步骤b中，所述偶联剂为硅烷偶联剂γ―氨丙基三甲氧基硅烷(KH540)、γ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ―巯丙基三乙氧基硅烷(KH580)、N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷(KH791)、N
‑
(β一氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷(KH792)、N
‑
β
‑
氨乙基
‑
γ
‑
氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH602)、异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷(IPTS)中的任意一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级水缓释蛭石分散体系灭火剂，其特征在于：通过含水蛭石与亲水聚合物在无机粉体的包裹下形成稳定包覆的蛭石水微球体系，得到微球，将微球稳定分散在水中，制备出多级水缓释蛭石分散体系灭火剂。2.一种权利要求1所述多级水缓释蛭石分散体系灭火剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：a.预处理微膨胀蛭石的制备：将原生蛭石机械研磨后的得到细度不低于100目的蛭石粉末，将蛭石粉末用H2O2溶液浸泡至少5h，然后在不低于50℃温度下烘干，得到预处理微膨胀蛭石；b.稳定包覆的蛭石水微球的制备：将在所述步骤a中得到的预处理微膨胀蛭石分散在去离子水中，然后加入阳离子树脂水溶液，搅拌均匀后，加入偶联剂，在不低于50℃温度下反应至少5h，然后滴加阴离子树脂水溶液，滴加完毕继续搅拌至少1h，得到蛭石水微球体系；然后加入轻质无机粉末，高速搅拌至少3min，得到稳定包覆的蛭石水微球体系；c.多级水缓释蛭石水分散体系灭火剂的制备：将在所述步骤b中得到的稳定包覆的蛭石水微球体系，在常温下静置分层，然后去除上层的澄清水层，取下层的蛭石水微球，加入分散助剂，使蛭石水微球体系均匀分散，得到多级水缓释蛭石水分散体系灭火剂。3.根据权利要求2所述多级水缓释蛭石分散体系灭火剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，蛭石粉末的细度为100～200目。4.根据权利要求2所述多级水缓释蛭石分散体系灭火剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，H2O2溶液的质量百分比浓度为10～30wt％；或者，在所述步骤a中，蛭石粉末与H2O2溶液的重量比为1：1～5。5.根据权利要求2所述多级水缓释蛭石分散体系灭火剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，蛭石粉末在H2O2溶液中浸泡的时间为10～24h；或者，在所述步骤a中，蛭石粉末在H2O2溶液中浸泡后，在50～95℃的条件下烘干，得到预处理微膨胀蛭石。6.根据权利要求2所述多级水缓释蛭石分散体系灭火剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤b中，预处理微膨胀蛭石与去离子水的重量比为1：10～20；或者，在所述步骤b中，微膨胀蛭石与阳离子树脂的重量比为1：1～3；或者，在所述步骤b中，阳离子树脂的质量百分比浓度为1～10wt％；或者，在所述步骤b中，微膨胀蛭石与偶联剂的重量比为1：1～3；或者，在所述步骤b中，微膨胀蛭石与阴离子树脂的重量比为1：1～3；或者，在所述步骤b中，阴离子树脂的浓度为1～10wt％；或者...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝华，张波，吴国华，杨佳庆，
申请(专利权)人：上海倍安实业有限公司，
类型：发明
国别省市：