凝胶-干水粉体的性能及灭火效能实验研究

摘要

干水粉体是一种具有胶囊结构的含水粉体，其制备过程较为简单便捷，特殊的结构使得干水粉体内部含有比重达90%的水的同时保持其粉体颗粒的外观和分散性。但由于结构的不稳定定性，干水粉体易在生产、储存、运输中发生破裂而失去效能。本文在普通干水粉体的基础上加入海藻酸钠，制备得到凝胶-干水粉体。研究了凝胶-干水粉体的制备条件对产物形态的影响，通过粉体的微观形态和表观状态的对比确定最佳制备条件。测试并对比了普通干水、海藻酸钠溶液-干水、凝胶-干水粉体的流动性、耐压性和保水性，分析了三种粉体物理性能差异的主要原因。利用自行搭建的中小尺寸灭火实验平台测试凝胶-干水粉体对B类火的抑制效果，并与ABC干粉进行对比，研究了粒径、有效灭火成分对凝胶-干水粉体灭火效能的影响。 凝胶-干水粉体的形成主要分为两个阶段：1）在高速搅拌状态下溶液与疏水性纳米二氧化硅混合形成干水粉体；2）在静置或低速搅拌的状态下，干水粉体内部的溶液逐渐转化为凝胶，形成凝胶-干水。因此，分别对这两个阶段所需的制备条件进行了研究。以凝胶成形前后体积变化为考察对象，通过正交试验确定最佳的原料配比为：海藻酸钠浓度为1.5%、碳酸钙浓度为0.3%、葡萄糖酸内酯浓度为0.5%。分别以不同的固-液比、搅拌时间以及搅拌速率制备海藻酸钠溶液-干水，通过观察并对比产物的形态确定制备条件的影响，结果表明：固-液比为9:100、搅拌时间超过300s、搅拌速率为3000rpm时制备得到的干水粉体的形态较为均匀、分散性良好。 利用流出速度和堆积角表征粉体的流动性，通过静态压力实验和离心实验对比三种粉体的耐压性和稳定性。结果表明：干水粉体颗粒形态较不均匀，其堆积角大于30°，在离心转速为1000rpm时就会被破坏；海藻酸钠溶液-干水粉体形态较为均匀，其堆积角小于30°，在离心转速为2000rpm时会被破坏；凝胶-干水的粉体形态与SA-DW粉体类似，其堆积角小于30°，在4000rpm离心转速下只有少量水被离心释放出来。相比于DW粉体，凝胶-干水粉体的流动性、耐压性都有较大的提升。 灭火实验中，在固定的实验条件下，三种干水粉体的灭火成功率达到了8/10，而普通ABC干粉10次实验中只成功了两次，凝胶-干水粉体的最大降温速率为24.5℃/s，略低于普通干水粉体的27.6℃/s。对比不同粒径的凝胶-干水粉体的灭火效能后发现，粒径为150~300μm的凝胶-干水粉体最大降温速率为27.1℃/s，高于其他粒径区间的凝胶-干水粉体。在添加了不同的有效灭火成分后，凝胶-干水粉体的灭火效能有明显提高，而在三种选定的有效灭火成分中，效果最好的是NH4H2PO4。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究目的及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1传统灭火剂的改进研究

1.2.2干水的形成机理及应用研究

1.3研究内容

1.3.1研究内容

1.3.2章节安排

第2章 凝胶-干水粉体的制备研究

2.1干水粉体

2.2海藻酸钙凝胶

2.3实验设备及材料

2.4实验方法及步骤

2.4.1海藻酸钙凝胶的制备

2.4.2海藻酸钠溶液-干水（SA-DW）的制备

2.4.3凝胶-干水（CA-DW）的形态

2.5实验结果与讨论

2.5.1正交试验

2.5.2 SiO2与溶液的比例对产物形态的影响

2.5.3搅拌速率对产物形态的影响

2.5.4搅拌时间对产物形态的影响

2.5.5干水、溶液-干水、凝胶-干水粉体形态对比

2.6本章小结

第3章 凝胶-干水粉体性能研究

3.1流动性

3.1.1实验材料及仪器

3.1.2实验方法及步骤

3.1.3实验结果及讨论

3.2耐压性

3.2.1实验材料及仪器

3.2.2实验方法及步骤

3.2.3实验结果及讨论

3.3失水率

3.3.1实验材料及仪器

3.3.2实验方法及步骤

3.3.3实验结果及讨论

3.4本章小结

第4章 凝胶-干水粉体的灭火效能研究

4.1实验装置

4.2实验方法及步骤

4.3实验结果及讨论

4.3.1不同灭火剂的灭火效能对比

4.3.2粒径对凝胶-干水粉体灭火效能的影响

4.3.3成分对凝胶-干水粉体灭火效能的影响

4.4凝胶-干水粉体对B类火的抑制机理

4.5本章小结

第5章 结论与展望

5.1结论

5.2创新点

5.3不足与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况