氯化钠/纳米疏水二氧化硅超细干粉制备及其灭火性能研究

摘要

钾、钠、镁等活跃金属其遇水、酸、明火等均可引发火灾，若用二氧化碳、水等灭火剂可能会引起火势的进一步扩大，因此对于该类火灾需用特殊粉体物质进行扑灭。
　　本文选用氯化钠为基体制备针对金属火灾的超细干粉灭火剂。但由于超细干粉易团聚且氯化钠本身吸湿性强，这将影响干粉的灭火效能，因此本文应用反溶剂法对氯化钠颗粒细化的同时并对其改性，将纳米疏水二氧化硅吸附在氯化钠晶体表面，其中改性剂为PEG-1000。通过电镜扫描(SEM)，激光衍射分析(XRD)，激光粒度分析仪以及吸湿性、松密度和流动性等测试手段研究了不同改性条件下(PH值、超声时间、PEG-1000含量及纳米疏水二氧化硅含量)超细复合干粉的各项性能，结果表明，PH值越小越有利于氯化钠晶体的析出和粒度的细化，因此应控制PH值为1;超声时间越长，粒径越小且越均匀，但当超声时间超过30min后，改善效果并不明显，考虑时间及成本问题，应控制超声振荡时间为30min即可;PEG-1000的添加有效减少了团聚，并使颗粒更加规整及细化，当其含量为0.8wt％时，对颗粒的细化作用基本达到饱和的状态，因此应控制改性剂PEG-1000的添加量为0.8wt％左右;纳米疏水二氧化硅的添加可进一步分散和细化氯化钠颗粒，但过量的添加会起反作用，最佳用量为3wt％左右。因此最佳配制方案为控制溶液PH=1，超声振荡时间为30min，添加0.8wt％的PEG-1000及3wt％的纳米疏水二氧化硅进行改性，所得到的氯化钠颗粒具有粒径小且均匀、团聚现象少、流动性大及吸湿性小等优点。
　　为了研究所制备复合粉体的灭火性能，利用改造的杯式燃烧器试验装置，开展了镁火试验，镁片灭火实验证明超细复合干粉的灭火性能明显好于传统氯化钠灭火剂（商用D类灭火剂LJ-MFZD6），纳米疏水二氧化硅最佳含量为3wt％，此时灭火时间只需传统灭火剂的一半。
　　最后分析了复合干粉的灭火机理，其灭火效果是纳米疏水二氧化硅及氯化钠协同作用产生的。同时，利用FDS(ver5.0)参照细水雾灭火方式，改变粒子属性，设置其为不可蒸发状态，模拟干粉颗粒与燃烧火焰作用过程，火焰形态变化及温度场分布变化模拟结果表明干粉覆盖的确对火焰具有一定的抑制效果。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 金属火灾及相应的灭火剂研究现状

1．2．2 超细干粉灭火剂研究现状

1．2．3 氯化钠细化技术研究现状

1．3 技术路线

1．4 研究内容

第2章 氯化钠团聚机理及改性方法

2．1 引言

2．2 团聚结块机理

2．2．1 吸湿结块机理

2．2．2 干态结块机理

2．3 防团聚改性方法

2．3．1 机械化学改性法

2．3．2 化学液相沉积法

2．3．3 微胶囊改性法

2．3．4 表面包裹法

2．4 改性方法的选择

2．5 改性材料的选择

2．6 本章小结

第3章 超细氯化钠复合微粒的制备及表征

3．1 引言

3．2 制备原理

3．3 复合微粒的制备

3．3．1 实验原料

3．3．2 实验设备

3．3．3 制备步骤

3．4 复合微粒性能表征方法

3．4．1 复合微粒微观结构SEM表征

3．4．2 复合微粒X射线衍射分析

3．4．3 粒径分布

3．4．4 吸湿率

3．4．5 松密度

3．4．6 流动性

3．5 表征结果与讨论

3．5．1 PH值对复合微粒的影响

3．5．2 超声时间对复合微粒的影响

3．5．3 改性剂含量对复合微粒的影响

3．5．4 纳米疏水二氧化硅含量对复合微粒的影响

3．6 本章小结

第4章 超细氯化钠复合干粉熄灭金属火试验研究

4．1 引言

4．2 复合干粉熄灭镁火对比试验

4．2．1 实验装置

4．2．2 实验步骤

4．2．3 结果与讨论

4．3 复合干粉灭火机理分析

4．3．1 模型建立

4．3．2 结果与讨论

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果