【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及功能材料，尤其涉及一種鋰電池雙組份滅火劑及其采用的滅火組合物。
技術介紹
1、鋰離子電池具有能量密度大、循環壽命長、運行無污染等優點，被廣泛應用于電力儲能和電動汽車等領域。然而，在濫用條件下，鋰離子電池極易發生熱失控，釋放大量熱和有害易燃氣體。由電池熱失控引起的電動汽車火災已成為消防部門面臨的棘手問題。近年來，鋰離子電池火災事故頻發，且火災事故的后果也極為嚴重。因此，研發快速、高效的滅火劑對撲滅鋰電池火災，抑制熱失控發展具有重要意義。
2、現階段，針對鋰離子電池火災滅火技術的研究，主要集中在全氟己酮、液氮、氣體滅火劑及水系滅火劑。對比分析二氧化碳和細水霧對三元鋰電池火災的抑制效果，發現被二氧化碳作用后電池發生了復燃，而使用細水霧的試驗中電池并未復燃，且細水霧能使電池溫度大幅下降；全氟己酮相比于細水霧，雖然能夠快速滅火，但隨著滅火劑濃度的下降，電池后續發生了復燃，而細水霧的降溫效果優于全氟己酮，但存在用水量較大的缺點，難以開展實際應用。氣體滅火劑可以有效抑制受限空間內鋰離子電池熱失控，但并不適用于電動汽車火災這種開放空間下的滅火。水系滅火劑兼具比熱容高和隔絕性強的特點具有更為高效的滅火性能，但其保水以及覆蓋能力卻十分有限。
3、公告號為cn111978489b的中國專利提供了一種用于暫時封堵輸油管道的水凝膠，所述水凝膠由反應物接枝、共聚和化學交聯所得，所述反應物包括明膠、水、酰胺類單體、丙烯酸系單體、中和劑、引發劑、雙組份交聯劑、增稠劑和防腐劑，其中，所述反應物中各物質的質量百分比為：雙組分交
4、以上現有技術所得水凝膠，仍存在滅火降溫效果差，同時所得水凝膠的粘度高、流動性差，無法有效覆蓋電池隔絕滅火及中斷電池熱失控釋放氣體加劇燃燒等技術問題。
技術實現思路
1、本專利技術第一目的是為了克服現有技術中滅火降溫效果差、無法有效覆蓋電池隔絕滅火及中斷電池熱失控釋放氣體加劇燃燒等的技術問題，提供一種滅火組合物，按重量份計，其原料包括：1-2份的的瓜爾豆膠、2-3份的聚乙烯醇、3-4份的丙烯酰胺、2-3份的甲基丙烯酸、1.5-2份的骨架支撐材料、1.3-2.5份的交聯劑，0.2-0.3份的引發劑。
2、本專利技術提供的滅火組合物，采用瓜爾豆膠與丙烯酰胺和聚乙烯醇在交聯劑和引發劑的作用下能反應形成具有三維空間結構的高分子材料，并通過加入骨架支撐材料使得高分子材料的三維結構更加穩定，提高阻燃性，防止復燃，甲基丙烯酸的共聚可以使產物脫水后的韌性和包裹性更強，水分蒸發后包裹層不容易開裂，進而增加滅火效率，降低復燃概率。本專利技術提供的滅火組合物，其結構中水分的蒸發可以吸附大量的熱，隨著水分蒸發體積減小在電池表面附著形成積碳，進而達到隔絕空氣阻隔燃燒的效果；同時高聚物在燃燒受熱成碳的過程中會消耗可燃氣體，進而阻止燃燒反應的進行。
3、在本專利技術一些實施方式中，所述骨架支撐材料選自納米二氧化硅。
4、本專利技術采用上述骨架支撐材料，能實現所述滅火組合物的三維結構的穩定性有效提高，從而從結構上為所述滅火組合物提供穩定、高效的滅火性能，尤其是后期滅火性能，避免滅火過程中燃燒物的堆積使所述滅火組合物的三維結構被破壞而導致的滅火不徹底、復燃等。
5、在本專利技術一些實施方式中，所述原料還包括2-3wt%的中和劑。
6、在本專利技術一些實施方式中，所述中和劑選自氫氧化鈉、碳酸氫鹽中至少一種。
7、本專利技術采用中和劑，尤其是溫和的碳酸氫鹽作為中和劑，如碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫鈣、碳酸氫銨中至少一種；用于調節所述滅火組合物的酸堿度，能實現緩慢、準確調節ph，使體系呈中性，避免其對滅火對象產生腐蝕，并保證所述滅火組合物的安全使用，避免因酸堿度對使用人員造成傷害。
8、在本專利技術一些實施方式中，按重量份計，所述原料還包0.1-0.3份的防腐劑；本專利技術采用防腐劑，能有效延長所述滅火組合物延長保存時間。
9、在本專利技術一些實施方式中，所述防腐劑選自山梨酸鉀、苯甲酸鈉中至少一種。
10、在本專利技術一些實施方式中，所述交聯劑選自n-羥甲基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯中至少一種。
11、本專利技術第二目的是提供所述滅火組合物的制備方法，包括：
12、步驟1：將瓜爾豆膠、聚乙烯醇、丙烯酰胺和骨架支撐材料混合并溶解，得到第一溶液；
13、步驟2：將甲基丙烯酸溶解，得到第二溶液；
14、步驟3：將所述第二溶液倒入所述第一溶液，混合均勻，加入交聯劑和引發劑，進行接枝共聚反應，得到滅火組合物；
15、在本專利技術一些實施方式中，步驟1中，所述瓜爾豆膠、聚乙烯醇、丙烯酰胺和骨架支撐材料在50-70℃下溶解，得到所述第一溶液。
16、在本專利技術一些實施方式中，步驟2中，所述甲基丙烯酸在30-50℃下溶解。
17、在本專利技術一些實施方式中，步驟2中，待甲基丙烯酸完全溶解后，加入中和劑進行中和，中和度為80~90%，得到所述第二溶液。
18、在本專利技術一些實施方式中，步驟3中，所述接枝共聚反應在70-80℃下，反應1h。
19、在本專利技術一些實施方式中，步驟3中，待所述接枝共聚反應進行1h，加入防腐劑，得到所述滅火組合物。
20、本專利技術提供的制備方法所得滅火組合物，呈凝膠狀，具有穩定的三維結構，從結構上為所述滅火組合物提供穩定、高效的滅火性能。
21、本專利技術第三目的是提供所述滅火組合物或所述制備方法所得滅火組合物在電池領域的應用，優選所述電池選自鋰電池。
22、本專利技術第四目的是提供一種滅火水凝膠，其原料包括10-20wt%的所述滅火組合物或所述制備方法所得滅火組合物。
23、本專利技術提供的滅火水凝膠，不溶于水但其分子結構卻能吸附大量的水；用于鋰離子電池滅火過程中，其結構中水分的蒸發可以吸附大量的熱，有效的降低了電池表面的溫度；同時本專利技術提供的滅火水凝膠具備保水性強和附著力高的特點，滅火過程中，所述滅火組合物的體積減小的同時，可在電池表面附著形成積碳，進而達到隔絕空氣阻隔燃燒的效果，可防止復燃；在合成過程中原料和共聚產物中都引入了磺酸基，在受熱后裂解產生的磺酰自由基非常活潑，可以和電池燃燒過程中釋放出來的氫氧自由基迅速結合，進而終止鏈反應，從而實現本專利技術提供的滅火水凝膠對鋰電池起到多重協同滅火的功效，實現鋰電池的高效滅火。
24、本專利技術第五目的是提供一種雙組份滅火劑，包括的30-40wt%的水系滅火組分和60-70wt%的所述滅火水凝膠；水系滅火劑和所述滅火水凝膠分別保存。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種滅火組合物，其特征在于，按重量份計，其原料包括：1-2份的瓜爾豆膠、2-3份的聚乙烯醇、3-4份的丙烯酰胺、2-3份的甲基丙烯酸、1.5-2份的骨架支撐材料、1.3-2.5份的交聯劑，0.2-0.3份的引發劑。
2.根據權利要求1所述滅火組合物，其特征在于，所述骨架支撐材料選自納米二氧化硅。
3.根據權利要求1或2所述的滅火組合物，其特征在于，按重量份計，所述原料還包括2-3份的中和劑；
4.根據權利要求1-3任一項所述的滅火組合物，其特征在于，按重量份計，所述原料還包0.1-0.3份的括防腐劑；
5.根據權利要求1-4任一項所述的滅火組合物，其特征在于，所述交聯劑選自N-羥甲基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯中至少一種；優選地，所述交聯劑包括質量比為（2-7）：1的N-羥甲基丙烯酰胺和乙二醇二甲基丙烯酸酯。
6.權利要求1-5任一項所述滅火組合物的制備方法，其特征在于，包括：
7.根據權利要求6所述制備方法，其特征在于，步驟1中，所述瓜爾豆膠、聚乙烯醇、丙烯酰胺和骨架支撐材料在50-70℃下溶解，得到
8.權利要求1-5任一項所述滅火組合物或權利要求6或7所述制備方法所得滅火組合物在電池領域的應用，優選所述電池選自鋰電池。
9.一種滅火水凝膠，其特征在于，其原料包括10-20wt%的權利要求1-5任一項所述滅火組合物或權利要求6或7所述制備方法所得滅火組合物。
10.一種雙組份滅火劑，其特征在于，包括30-40wt%的水系滅火組份和60-70wt%的權利要求9所述滅火水凝膠組份；所述水系滅火組份和所述滅火水凝膠組份分別保存；
...【技術特征摘要】
1.一種滅火組合物，其特征在于，按重量份計，其原料包括：1-2份的瓜爾豆膠、2-3份的聚乙烯醇、3-4份的丙烯酰胺、2-3份的甲基丙烯酸、1.5-2份的骨架支撐材料、1.3-2.5份的交聯劑，0.2-0.3份的引發劑。
2.根據權利要求1所述滅火組合物，其特征在于，所述骨架支撐材料選自納米二氧化硅。
3.根據權利要求1或2所述的滅火組合物，其特征在于，按重量份計，所述原料還包括2-3份的中和劑；
4.根據權利要求1-3任一項所述的滅火組合物，其特征在于，按重量份計，所述原料還包0.1-0.3份的括防腐劑；
5.根據權利要求1-4任一項所述的滅火組合物，其特征在于，所述交聯劑選自n-羥甲基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯中至少一種；優選地，所述交聯劑包括質量比為（2-7）：1的n-羥甲...
【專利技術屬性】
技術研發人員：范韜，時訓先，陳兵，任瑜杰，王文婧，于成龍，陳記合，朱勁松，王小蕾，李瑋鵬，劉碩，田星強，
申請(專利權)人：中國安全生產科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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