一种纳米级蛭石分散液的制备及其在泡沫灭火剂上的应用的制作方法

一种纳米石分液的制备在泡灭火上的应用的方法1.本发明涉及种纳米级蛭石分液的制备及其在泡灭火剂上的应用属于消防技术领域。背技：2.蛭石是一种状结构的硅酸盐物，由于其具有良的受热膨胀特性且膨胀后密度低、熔高、导热系数小化学绝缘性好、附性强、隔音效果和环保价廉，因此广泛应用于农牧，园艺、建筑、保、节能等领域，别是在防火灭火材领域具有巨大的用前景。3.但是由于蛭为无机矿物类，不溶于水及疏油性制了其在均一体等领域更广泛的应用因此需要对蛭石行改性以增加其水亲油性；而由于石属于单斜晶系，由两层层状硅氧架通过氢氧镁石结合而成的双层硅四面体。四面体中于a13代替si4而产生多余的负荷，并导致层间填可交换的阳离和水分子。因此，通过阳离子交换方对蛭石进行有机层改性。有机插改性是有机分子(离子)通过离子交换方或直接进入粘土物层间并使粘土物层间域微环境改的一种方法。4.蛙石与蒙脱相似，都为2:1型层状硅盐粘土矿物，层具有可交换阳离子，这使得有机离子插层剂可以过离子交换进入蛙石层间，从而获有机改性蛙石。改后，再添加分散分散研磨或物理离成微米级浆液，应用于防火涂料或灭剂等均一体系中5.泡沫灭火剂扑救可燃易燃液的有效灭火剂，它要是在液体表面成凝聚的泡沫漂浮层起窒息和冷却作。目前用于扑救类火灾的泡米灭火主要有氟蛋白泡沫火剂、水成膜泡灭火剂等。氟蛋泡沫灭火剂灭火速快，但是且具有蚀性和蛋白臭味保质期短；水成泡沫灭火剂是当前为理想的灭火剂，是其抗烧性和在温火场中的抗消能力仍然难以满足大型油罐火灾的扑要求，且其含有环境中难以降解全氟辛烷磺酸盐(pfos)和全氟辛酸铵(pfoa)类氟碳表面活性，具有潜在的环境染风险。因此，亟需开发一种能替代水成膜泡沫火剂的环保高效抗烧性能优异的泡灭火剂。6.近年来，通添加固体粉末提泡沫灭火剂的泡沫定性和抗烧性的法已成为消防领域的究热点。马宝岐发现添加不同浓的固体粉末后，泡的半衰期可提高约1030倍。穆枭等研究发现，粒的细化、固体度的增大、颗粒表面疏水性液相粘度的提高泡沫稳定性增强主要原因。陈伟红研究发现，将空心珠加入泡沫灭火中可显著提高泡的稳定性。超细蛭粉体作为一种良好增强相，将其与沫灭火剂复合，以预期，蛭石片层有刚性和热膨胀阻性能够有效增强沫的热稳定性，著提升泡沫的抗烧力和对油面的封闭用。7.但是蛭石较的亲水亲油性，其应用受到了一定制。目前针对蛭的改性主要是采用季盐改性法增强其水性和亲油性；8.因此，开展石改性方面的研对于扩展蛭石的应领域、提高泡沫火剂的抗烧性能均具较高的技术参考理论意义。9.现有技术阳子插层蛭石后，研磨或物理剥离得水性浆液或分散，其粒径为微米级，于达到稳定性要，或者需要添加稠剂和防沉降剂而致粘度较高，限制其应用范畴。10.如芈凌佳论文有机插层蛭石层结构分析及蛭石水胶的制备》阐述蛭石的结构分析以蛭石水溶胶的制。制备方法是蛭石先经阳离子改剂季铵盐如十六烷基三基溴化铵在高温加热进行阳离子换后，再加入不同构的分散剂如十二基硫酸钠、十二基苯磺酸钠等，璃棒充分搅匀后，直径为lmm的氧锆球在砂磨机中蛭石分散体系进行磨，时间6h，再用高压微射流均质设在17000pa压力下对砂磨的蛙石处理10次，得蛭石水溶胶。分析得到最定的蛭石水溶胶放时间大于60天，平均粒径0.6-0.811.μm。此方加工工艺复杂，要砂磨后再高压均机，设备要求较。得到粒径在0.5um以，蛭石水溶胶储期较短。12.此外，现有技蛭石分散液用于沫液中，主要是用水成膜泡沫液中于提高泡沫的抗烧平。所用的泡沫中含有氟表面活剂，它们在环境中常稳定有持久性、度生物累积性、性和远距离环境移的能力，对环境成污染；且氟表面性剂价格昂贵，本太高难以大范推广。且所得的改后的蛭石分散液粒都是微米级，储不稳定，需要添增稠剂和防沉降剂13.如吕鹏撰写的利《一种新型水膜抗烧型泡沫灭火及其制备》涉及种新型水成膜抗烧泡沫灭火剂及其备方法。制备方为对层状硅酸盐颗无机改性后采用胶磨研磨，获得剥型层状硅酸盐浆料，加入碳表面活性剂获得有机改性层硅酸盐浆料，与稠剂、有机溶剂水混合，形成混合，将碳氢表面活性加入上述混合液，即得所述泡沫火剂。专利所用蛭为500-4000目，过无机改性后采胶体磨研磨，未及蛭石浆料粒径或沫浓缩液的稳定性，同普通水成膜泡液一样，同样加了氟表面活性剂。14.吕鹏在另一篇章《改性超细可胀蛭石在抗烧水成泡沫中的应用》，讲述了蛭石不是过季铵盐进行改，而是通过通过碳表面活性剂改性增强其疏水疏油性并将其用于提高沫灭火剂抗烧性。其中，蛭石通过碳表面活性剂改性，平均粒径为5-10μm，微米级。然后加水成膜泡沫液中提高了泡沫灭剂的抗烧水平。中并未提及氟碳面活性剂改性的蛭加入泡沫液中的稳性。且含有氟碳面活性剂，会对境造成污染。技实要素：15.有鉴于此，本明提供了一种纳级蛭石分散液的制及其在泡沫灭火上的应用，制备方简单，应用于不氟碳表面活性剂泡沫灭火剂中，重提升泡沫灭火剂的烧性能，达到泡稳定，具备灭火度快，抗烧能力强对环境友好污染，本低等特点。16.本发明通过以技术手段解决上技术问题：一种纳级蛭石分散液的备，第一步为蛭改性：蛭石通过铵盐阳离子交换性得到插层改性蛭；第二步为改性蛭研磨：添加分散在砂磨机砂磨，到平均粒径100纳米的纳米蛭石散液。17.蛭石改性方法具体为蛭石通过铵盐阳离子交换得插层改性蛭石，应温度为常温至100℃，选为40℃-80℃季铵盐阳离子改剂为c8-c16的烷基三烷基氯化铵溴化铵，优选为c12-c16的烷基烷基氯化铵或溴铵。改性后通过水洗过烘干得到干燥的性蛭石。18.所述蛭石为可胀蛭石和膨胀蛭，其平均粒径为100-2000目，优为200目-500目。19.得到干燥的改蛭石后，第二步改性蛭石研磨。采的设备为立式或式砂磨机，使用的磨媒介为氧化锆。锆珠尺寸为0.10mm-0.35mm，选为0.25-0.35mm。20.改性蛭石研磨具体工艺为预分30分钟至1小时，砂磨转速为1500rpm-3000rpm，优选为2000rpm-2800rpm。砂磨时间为5-25小时，优选为10-18小时。砂磨最终粒为平均粒径d50＝100-200nm优选为100-150nm。用的设备为立式或卧式磨机，使用的研媒介为氧化锆珠锆珠尺寸为0.10mm-0.5mm，优选为0.25-0.35mm锆珠填充率为70％-85，优选为75％-80％。21.改性蛭石研磨，需将所有原料分预混。蛭石分散的组成为改性蛭，分散剂，润湿剂水。其中，改性石的质量分数为1-30wt％，优选为5-20wt％，更优为5-10wt％。分散剂为改聚丙烯酸类阴离和非离子分散剂或碳氢表面活性，如十二烷基硫钠、十二烷基苯酸钠、十六烷基溴铵中的一种或组合质量分数为1-10％，优选2-6wt％。润湿剂为改丙烯酸酯类非离子型表活性剂，质量分为0.5-5wt％，优选为1-2wt％水为去离子水或纯净水，量分数为55-95wt％，优为60-85wt％。22.本发明的有益果是：本发明的备方法简单，此纳蛭石分散液应用不含有氟碳表面性剂的灭火剂中起到增强泡沫坚韧，增强阻隔隔绝用。应用的泡沫灭火具有灭火速度快抗烧能力强，对境友好无污染，成低等特点。附图说明23.图1为本发明艺流程图。具体实施方式24.以下将结合具实施例对本发明行详细说明，如图1所示，本实施例的一种纳米级蛭石分液的制备，其为下步骤：(1)蛭石改性，蛭石通季铵盐阳离子交换改性得插层改性蛭石；(2)改性蛭石磨，添加分散剂砂磨机砂磨，得到平均粒100纳米的纳米蛭石分散。25.所述步骤(1)的蛭改性，蛭石通过铵盐阳离子交换得插层改性蛭石，反应温度为20-100，优选为40℃-80℃；季铵盐离子改性剂为c8-c16的烷基三烷基氯化铵溴化铵，优选为c12-c16的烷基烷基氯化铵或溴铵；改性后通过水洗过烘干得到干燥的性蛭石。26.所述蛭石为可胀蛭石和膨胀蛭，其平均粒径为100-2000目，优为200-500目。27.所述步骤(2)改性石研磨采用的设为立式或卧式砂磨，使用的研磨媒介为氧化锆珠，氧化珠尺寸为0.10-0.35mm，选为0.25-0.35mm。28.在改性蛭石研前进行预分散，分散时间为30-60min，砂磨转速1500rpm-3000rpm，优为2000-2800rpm，砂磨时为5-25小时，优选为10-18小时，砂磨最终浆料粒径为100-200nm，优选100-150nm，预散采用的设备为立式或式砂磨机，使用研磨媒介为氧化珠，氧化锆珠尺寸0.10-0.5mm，优选0.25-0.35mm，氧化锆珠填率为70％-85％，优选75％-80％。29.蛭石分散液的成为改性蛭石、散剂、润湿剂和水改性蛭石的质量数为1-30wt％，选为5-20wt％，更优选为5-10wt，分散剂为改性丙烯酸类阴离子和非离分散剂或碳氢表活性剂，质量分为1-10％，优选为2-6wt％，润湿剂为性丙烯酸酯类非子型表面活性剂，量分数为0.5-5wt％，优选为1-2wt，水为去离子水或净水，质量分数55-95wt％，优选为60-85wt％30.分散剂为十二基硫酸钠、十二基苯环酸钠、十六基溴化铵中的至一种。31.纳米级蛭石分液在泡沫灭火剂的应用，此纳米蛭分散液应用在不有氟碳表面活性剂灭火剂中，起到强泡沫坚韧性，强阻隔隔绝作用。32.实施例133.蛭石改性：在口烧瓶中加入200g去离子，再将膨胀蛭石50g加入到瓶中，加入改性剂二烷基三甲基溴铵36.5g。在80℃条件下恒温反6小时。将得到的插改性蛭石用去离水反复洗涤，去多余的改性剂，用agno3检测滤液溴离子存在。烘干称重得改性蛭石44g。34.蛭石分散液制：在烧杯中加入5wt％(重份)的上述改性蛭石，然后步加入3wt％的分剂(改性丙烯酸类阴离子表活性剂pl20，来自于莱恩)，2wt％的润湿剂改性丙烯酸酯类离子表面活性剂lcn407，来自于莱恩)，其余加入去离子。在高速搅拌器下以3000rpm预分散30钟，测得粒径d50＝39.5um。之转入砂磨机(卧式棒销砂磨，腔体容量0.5l，锆珠填率77％，锆珠直为0.3mm)砂磨。以转速阶式升高进行砂磨(2000rpm×35.2h2200rp×2h2400rpm×2h2600rpm×2h2800rpm×2h3000rpm×nh),连续砂磨12时。粒径达到d50＝98nm。测得固量6.21％，粘为16.5cp36.(brookfield旋粘度计，10rpm)，常温稳性一年以上。37.蛭石分散液的用：38.将上述制备好蛭石分散液以下比例加入至不含氟的泡沫灭火剂中搅拌至均匀溶液。后再用自来水稀至6％灭火。对比测试灭性能。灭火方法采用gb15308中油盘灭火标准(油盘面积0.25m2，120#汽，氮气驱动，吸气式喷头)[0039][0040][0041]从上表可以看到自制泡沫液加入石后，灭火时间短，抗烧时间延长证明此纳米蛭石分液起到了增强泡坚韧性，增强阻隔绝作用。泡沫灭剂具有灭火速度快抗烧能力强的特，具备可替代含泡沫灭火剂的可行。[0042]实施例2[0043]蛭石改性：在三烧瓶中加入400g去离子水，将膨胀蛭石100g加入瓶中，加入改性剂六烷基三甲基氯铵103g。在80℃条件下恒温反6小时。将得到的插层改蛭石用去离子水复洗涤，去除多的改性剂，用agno3检测滤液无氯离子在。烘干，称重改性蛭石干品102g。[0044]蛭石分散液制备在烧杯中加入10wt％(重份)的上述改性蛭石，然后步加入5wt％的分散(十二烷基硫酸，来自于上海国集团)，1wt％的润湿剂(改性丙烯酸酯类离子表面活性lcn407，来自于科莱恩)，其余加入离子水。在高速搅拌下以2500rpm预分散60分钟测得粒径为d50＝44.6um。后转入砂磨机(卧棒销砂磨机，腔容量0.5l，锆珠填充率80％，锆直径为0.25mm)砂磨以转速阶梯式升高行砂磨(2000rpm×2h2200rp×2h2400rpm×2h2600rpm×2h2800rpm×2h3000rpm×nh),连续砂磨18时。粒径达到d50＝96nm。测得固量5.8％，粘度10cp(brookfield旋转度计，10rpm)，常温稳定一年以上。[0045]蛭石分散液的应：[0046]将上述制备好的石分散液以下表例加入至不含氟的泡沫灭火剂中，拌至均匀溶液。然再用自来水稀释6％灭火。对比测试灭火能。灭火方法采用gb15308中小盘灭火标准(油盘面积0.25m2，120#油，氮气驱动，气式喷头)[0047]成分tf蛭石分液tffoamtffoam(上海汇友制泡沫液)10％100蛭石分散液(蛭石量5％)90％0喷射流量g/min620620g/min喷射时间min1.51.5发泡数7.57.8析液时间3:453：2790控火时间0:400:4598％火时间0:500:55100％火时间1:021:1025抗烧时间4:352:05[0048]从上表可以看到自制泡沫液加入石后，大大提高火和抗烧性能。且火后泡沫表面呈粘状。证明此纳米石分散液提高了沫的粘性，增强泡坚韧性，提高阻隔绝作用。添加蛭分散液的泡沫灭剂具有灭火速度快抗烧能力强的特点具备可替代含氟泡沫灭火剂的可性。[0049]实施例3[0050]一种纳米级蛭石散液的制备，其以下步骤：(1)蛭石改性，蛭石过季铵盐阳离子交换改性到插层改性蛭石(2)改性蛭石研磨，添加分散剂砂磨机砂磨，得到平均粒100纳米的纳米蛭石分散。[0051]所述步骤(1)的蛭改性，蛭石通过铵盐阳离子交换得插层改性蛭石，应温度为60℃；铵盐阳离子改性为c12的烷基三烷基氯化铵；性后通过水洗过滤烘干得到燥的改性蛭石。[0052]所述蛭石为可膨蛭石和膨胀蛭石其平均粒径为300目。[0053]所述步骤(2)改性石研磨采用的设为卧式砂磨机，使的研磨媒介为氧锆珠，氧化锆珠尺为0.3mm。[0054]在改性蛭石研磨进行预分散，预散时间为40min，砂磨转速为2500rpm砂磨时间为16小，砂磨后最终浆粒径为125nm，预分散采用的设备为式砂磨机，使用的研媒介为氧化锆珠氧化锆珠尺寸为0.3mm，氧化锆填充率为80％。[0055]蛭石分散液的组为改性蛭石、分剂、润湿剂和水改性蛭石的质量分为10wt％，分散为十二烷基硫酸质量分数为5wt％，润湿剂为改性丙酸酯类非离子型表面性剂，质量分数1.5wt％，水为去离子水质量分数为83.5wt％。[0056]纳米级蛭石分散在泡沫灭火剂上应用，此纳米蛭分散液应用在不含有氟碳表面活性剂的火剂中，起到增泡沫坚韧性，增阻隔隔绝作用。[0057]最后说明的是，上实施例仅用以明本发明的技术案而非限制，尽管照较佳实施例对本明进行了详细说，本领域的普通术人员应当理解，以对本发明的技术案进行修改或者同替换，而不脱本发明技术方案的旨和范围，其均应盖在本发明的权要求范围当中。技特：1.一种纳米级石分散液的制备其特征在于，为以步骤：(1)蛭石改性，蛭石通过季铵盐阳子交换改性得到层改性蛭石；(2)改性蛭石研磨添加分散剂在砂磨机砂磨得到平均粒径100纳米的米蛭石分散液。2.根据利要求1所述的一种纳级蛭石分散液的备，其特征在于所述步骤(1)的蛭石改性，蛭石通过季盐阳离子交换得插层改性蛭石，应温度为20-100℃，优选为40℃-80℃季铵盐阳离子改性为c8-c16的烷基三烷基氯化铵或化铵，优选为c12-c16的烷基三烷氯化铵或溴化铵改性后通过水洗滤烘干得到干燥的改性石。3.根据权利要求2所的一种纳米级蛭分散液的制备，其特征在于所述蛭石为可膨蛭石和膨胀蛭石其平均粒径为100-2000目，优选为200-500目。4.根据利要求1所述的一种纳级蛭石分散液的备，其特征在于所述步骤(2)改性蛭石研磨采的设备为立式或式砂磨机，使用的研磨媒介氧化锆珠，氧化珠尺寸为0.10-0.35mm，优选为0.25-0.35mm。5.根权利要求4所述的一种纳级蛭石分散液的备，其特征在于：在改性蛭石磨前进行预分散预分散时间为30-60min，砂磨转速1500rpm-3000rpm，优为2000-2800rpm，砂磨时为5-25小时，优选为10-18小时，砂磨最终浆料粒径为100-200nm，优选