全氟己酮灭火剂微胶囊化技术研究

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随着我国国民经济的持续发展,用电量和用电设备势必将不断增加,在电气火灾形势日趋严峻的背景下,必须引起社会的足够重视和预防。对于配电柜电气式引发的火灾,在当前消防管理中,并没非常有效的针对性防护措施,也没有有效的灭火产品。为此,本文拟将全氟己酮灭火剂微胶囊化,探索制备全氟己酮微胶囊化工艺技术途径,为开发实用的全氟己酮微胶囊类产品打下技术基础。本文综合考虑多方面因素,提出了用包埋率、粒径及分布和微胶囊壳体致密性作为评价全氟己酮微胶囊质量的关键指标,分别寻找到了简便高效的测试方法,建立了一整套适合全氟己酮微胶囊的性能评价体系,以支撑全氟己酮微胶囊工艺技术的研究。论文采用了界面聚合法,以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)和二乙烯三胺(DETA)作为聚合单体,制备了以全氟己酮为芯材的线形聚氨酯微胶囊。同时采用光学显微镜、红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TGA)和激光粒度分析仪对所制备微胶囊的表面形貌、化学结构、热稳定性、粒径及分布和储存稳定性进行了研究和分析。研究表明:采用合适高效的复配氟碳表面活性剂和探究微胶囊稳定性的影响因素实现了全氟己酮和反应单体的均匀稳定乳化;红外分析结果说明了芯材全氟己酮已成功包埋进聚氨酯囊壳中,热重分析进一步验证了这一结论。乳状液滴的光学显微镜图表明,采用滴加的方式,乳化转速为2000rpm,乳化时间为10min时,乳化效果优良,分散均匀,粒径均一。通过红外光谱图分析,确定了IPDI与DETA的最佳配比为3:8。通过热重分析发现:乳化转速和乳化剂用量的增加可以微胶囊的热稳定性和包埋率,但不宜过大,确定了最佳乳化转速为2000rpm,乳化剂的用量为0.3g。此外,发现采用分次加热的方式效果较好。通过粒度分析发现,随着乳化转速的增加,粒径明显减小,并且分布更均一。当水油比为6:1时,微胶囊的粒径分布均一,平均粒径较小。通过储存稳定性分析发现,制备全氟己酮微胶囊时,采用较小的芯壁比可以获得储存稳定性较好的微胶囊。同时,研究发现制备的线形囊壳微胶囊的储存稳定性较差,无法保护芯材,不足以满足实际应用的需求。为了缓解线形囊壳微胶囊储存稳定性较差的问题,提出了两种方法。其一通过加入多元醇交联剂,生成网状囊壳的微胶囊,其二通过加入聚丙二醇(PPG2000),形成聚脲/聚氨酯复合结构的微胶囊,并对制备的微胶囊进行红外分析、热重分析和储存稳定性分析。红外结果表明,成功地形成了网状囊壳的微胶囊。热重结果表明,适量增加季戊四醇量能提高微胶囊的耐热温度和包埋率,最佳的季戊四醇用量为0.1g。储存稳定性分析表明,网状囊壳的微胶囊和聚脲/聚氨酯复合结构的微胶囊大大提高了致密性,进而提高了储存稳定性,有效地保护了芯材。
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