本发明专利技术公开了用于快速阻隔森林火灾的硅基固化泡沫材料及其制备方法，所述硅基固化泡沫材料包括基料、发泡剂、促凝剂、骨料和水，其中以水为100质量份计，基料为4.5～6质量份，发泡剂为0.9～1.2质量份，促凝剂为7.5～10质量份，骨料与水的质量比为1：(10～20)；所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱的组合物；或着是十四烷基二甲基苄基氯化铵与十二烷基二甲基甜菜碱的组合物。本发明专利技术实施例形成的硅基固化泡沫材料由于凝胶特性具有较高的粘性且弹性好，又因为固体颗粒附在气泡壁上，支撑其骨架，使泡沫破灭后仍然能形成一层含颗粒覆盖层，隔绝植被与氧气接触，能够用于快速阻隔森林火灾。快速阻隔森林火灾。快速阻隔森林火灾。
【技术实现步骤摘要】
用于快速阻隔森林火灾的硅基固化泡沫材料及其制备方法
[0001]本专利技术涉及消防
，具体涉及一种用于快速阻隔森林火灾的硅基固化泡沫材料及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]近年来全球森林火灾事故频发，对人类生命财产安全和生态环境造成了极大地危害。森林火灾的特点是突发性强、蔓延速度快、破坏性大、波及范围广，如果不能及时将林火阻隔，往往会造成不可估量的损失。
[0003]森林防火隔离带可以将森林分割成小块状，有效抑制森林火灾的蔓延，在森林防灭火工作中发挥了不可替代的作用。开设森林防火隔离带，可以控制可燃物的量，是防止火灾蔓延的有效手段。传统的人工割打法、机耕法、火烧法，工作量大、时效性差、成本较高；利用炸药爆破法开设隔离带，劳动强度大、效率低、危险性高。将阻火材料直接喷洒在未燃烧的林区地面或树冠上，是一种快速开设森林防火隔离带的方法，可有效防止森林火灾的蔓延。目前相关技术用于开设森林防火隔离带使用的材料主要有天然水、干粉、泡沫和凝胶。其中天然水附着力小、流动性大、不易在森林植被表面停留，难以起到阻隔树冠火的作用；干粉材料阻隔效果较好，但其存在污染重、无法远距离喷洒、易复燃等缺点；水基泡沫存在气泡破灭速度快、不含固体成分、比重太轻、粘度低附着力差、不易在森林植被表面堆积等缺点；三相泡沫则由于没有实现固化、保水能力不强，且泡沫破灭后没有粘性，无法长时间的阻隔森林火灾；凝胶材料存在制备方法复杂、原料昂贵、不易溶解等缺点，限制了其在森林快速防火隔离方面的应用。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，为此本专利技术实施例提供了一种用于快速阻隔森林火灾的硅基固化泡沫材料及其制备方法和应用。本专利技术实施例通过将发泡剂单体进行复配，以提高单一发泡剂的发泡倍数，延长析液半衰期，从而制备出发泡与稳泡性能较好的固化泡沫材料，并通过加入合适浓度的骨料提高泡沫稳定性和耐烧性，使其喷洒后能够长时间附着在森林植被表面，显著降低火源温度，在泡沫破灭后还能形成一层含固体颗粒覆盖层，隔绝氧气，不易复燃。
[0005]本专利技术实施例提供了一种硅基固化泡沫材料，包括基料、发泡剂、促凝剂、骨料和水，其中以水为100质量份计，基料为4.5～6质量份，发泡剂为0.9～1.2质量份，促凝剂为7.5～10质量份，骨料与水的质量比为1：(10～20)；
[0006]所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱的组合物；或着是十四烷基二甲基苄基氯化铵与十二烷基二甲基甜菜碱的组合物。
[0007]在一些实施例中，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱质量比为8：2的组合物。
[0008]在一些实施例中，所述发泡剂为十四烷基二甲基苄基氯化铵和十二烷基二甲基甜
菜碱质量比为6:4的组合物。
[0009]在一些实施例中，所述基料为无机硅酸盐。
[0010]在一些实施例中，所述基料为硅酸钠、硅酸锂、硅酸钾、硅酸铵中的至少一种。
[0011]在一些实施例中，所述基料优选为硅酸钠(水玻璃)。
[0012]在一些实施例中，所述促凝剂为磷酸二氢钠。
[0013]在一些实施例中，所述骨料为粉煤灰、纳米二氧化硅、石英粉中的至少一种。
[0014]本专利技术实施例还提供了上述硅基固化泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015](1)将发泡剂，基料及促凝剂分别溶于水中，配制成发泡剂溶液、基料溶液和促凝剂溶液；
[0016](2)将步骤(1)的发泡剂溶液、基料溶液和促凝剂溶液倒入搅拌器中，再加入骨料；得混合溶液；
[0017](3)采用机械搅拌与注入气体相结合的方法对混合溶液进行发泡，即得。
[0018]在一些实施例中，步骤(3)中采用的气体为空气。
[0019]本专利技术实施例还提供了上述硅基固化泡沫材料作为阻隔森林火灾的材料中的用途。
[0020]本专利技术所具有的优点和有益效果为：
[0021](1)本专利技术所用的原料价格低廉，获取方便；无毒无害，制备过程中不会产生有毒害等物质；易溶解，不使用难溶解的高分子凝胶，所用固化体系为溶解度高的无机盐；且制备方法简单，操作方便。
[0022](2)当发泡剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱复配时，十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱复配具有协同作用，比单一发泡剂发泡倍数更高；
[0023]当发泡剂为十四烷基二甲基苄基氯化铵和十二烷基二甲基复配时，形成的泡沫具有粘度高，不易破裂的特点，且析液半衰期可长达3天以上。
[0024](3)本专利技术所使用的成胶固化体系固化效果良好，固化时间可控。通过调节基料与促凝剂的比例和浓度，泡沫固化时间从1分钟至10分钟可调。
[0025](4)本专利技术实施例的硅基固化泡沫材料保水性好，稳定性高。与水基泡沫相比，它的连续外相是凝胶，保证了良好的覆盖性能，当泡沫破裂以后，泡沫中的凝胶继续发挥覆盖作用，从而保证了阻燃的持久性和有效性；与三相泡沫相比，硅基固化泡沫材料添加了胶凝体系，可在短时间内固化，增加了泡沫强度，起到稳定泡沫的作用；与无机水凝胶和高分子凝胶相比，它在凝胶内含有大量均匀分布的气体，极大的提高了凝胶的流动性，并且具有较高的发泡膨胀倍数，使得单位体积的硅基固化泡沫材料成本大幅度下降。
[0026](5)本专利技术实施例的硅基固化泡沫材料阻燃降温效果好。在实际应用中，大流量的硅基固化泡沫材料能够快速覆盖在植被表面，起到很好的降温和隔绝氧气作用，有效隔绝火区，经燃烧实验测定，其阻燃降温效果极佳。即使在水份被蒸发后，由于骨料附在气泡壁上，支撑其骨架，使其破灭后仍然能形成一层含颗粒的覆盖层，隔绝植被与氧气接触。此外，它还具有机械强度较好、滤失量少及对地表伤害小等特点。
附图说明
[0027]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得
明显和容易理解，其中：
[0028]图1是仅添加发泡剂的水基泡沫尺寸变化图。
[0029]图2是添加了发泡剂与胶凝体系的凝胶泡沫尺寸变化图。
[0030]图3是本专利技术实施例1制备的硅基固化泡沫材料的泡沫尺寸变化图。
[0031]图4是分别用等量的水、凝胶泡沫、硅基固化泡沫材料处理的木粉样品的热重实验数据图。
[0032]图5是覆盖本专利技术实施例1制备的硅基固化泡沫材料的木条部位在加热过程中没有被点燃的演示图以及在加热后立即测量木条表面温度仅65.4℃的测量图。
[0033]图6是未覆盖本专利技术硅基固化泡沫材料的木条部位在加热后立马被点燃并产生旺盛的火苗演示图以及在点燃后立即测量木条表面温度达到420℃的测量图。
[0034]图7是未覆盖本专利技术硅基固化泡沫材料的木垛被引燃情况。
[0035]图8是覆盖本专利技术实施例1制备的硅基固化泡沫材料的木垛未被引燃情况。
[0036]图9是覆盖本专利技术实施例1制备的硅基固化泡沫材料的左右两侧木垛未被引燃情况。
[0037]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种硅基固化泡沫材料，其特征在于，包括基料、发泡剂、促凝剂、骨料和水，其中以水为100质量份计，基料为4.5～6质量份，发泡剂为0.9～1.2质量份，促凝剂为7.5～10质量份，骨料与水的质量比为1：(10～20)；所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱的组合物；或着是十四烷基二甲基苄基氯化铵与十二烷基二甲基甜菜碱的组合物。2.根据权利要求1所述的一种硅基固化泡沫材料，其特征在于，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠和十二烷基二甲基甜菜碱质量比为8：2的组合物。3.根据权利要求1所述的一种硅基固化泡沫材料，其特征在于，所述发泡剂为十四烷基二甲基苄基氯化铵和十二烷基二甲基甜菜碱质量比为6:4的组合物。4.根据权利要求1～3中任一项所述的一种硅基固化泡沫材料，其特征在于，所述基料为无机硅酸盐。5.根据权利要求4所述的一种硅基固化泡沫材料，其特征在于，所述基料为硅酸钠、硅酸锂、硅酸钾、硅酸铵中的至少一种；优选地，所述基料为硅酸钠。6...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏飞，
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：
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