針對當前熱氣溶膠滅火産品存在的安全隐患，根據滅火劑零氧平衡的設計原則，采用逐一對比各個反應物的燃燒溫度，選擇雙氰胺作為主可燃劑。根據正交實驗對比，優化改性劑添加含量，最終設計了一種新型熱氣溶膠滅火劑。它具有燃燒溫度低，殘留率少的優點，在安全滅火領域有着廣泛的應用前景。

背景資料

長期以來，國内外普遍使用的滅火劑主要有清水滅火劑、幹粉滅火劑、惰性氣體滅火劑、泡沫滅火劑和哈龍滅火劑等。但是受制于滅火效率及滅火後對環境的影響，上述滅火劑還存在許多局限性。作為一種環保型高效的滅火劑—氣溶膠滅火劑越來越受到世界各國科研人員的重視。它以其高滅火效率效、對環境無污染、價格低廉、使用範圍廣深受人們推崇。

滅火機理

氣溶膠滅火劑屬于煙火藥劑，它滅火的方式是通過燃燒反應後所生成物質的物理和化學共同影響，從而達到滅火效果。它的滅火機理包括物理抑制和化學抑制。

（一）物理抑制：生成産物以全淹沒的方式進入火焰區，産物中的固體顆粒物質受熱後會發生融化、汽化甚至分解，融化、汽化和分解均會吸熱，所以使燃燒溫度降低。其次，生成的氣态産物主要為惰性氣體（H2O、CO2、N2），它們能夠起到稀釋和隔絕空氣中氧氣的作用，使燃燒物沒有足夠的氧氣繼續燃燒。

（二）化學抑制：生成産物中 Sr、K 元素以蒸汽和陽離子的形式分散在燃燒空間中，這些離子能夠吸附燃燒物中的活性基團·H、·OH、·O，使燃燒受到抑制，極大的降低了燃燒溫度。這種抑制作用是巨大的，破壞了燃燒物與活性基團的結合，這也是氣溶膠能夠滅火的主要機理。

配方選擇及實驗

（一）氧化劑選擇

K 類（硝酸鉀為主氧化劑）氣溶膠滅火劑因其産物中含有大量鉀鹽，對精密儀器強烈腐蝕，正在被逐漸淘汰， 取而代之的是以硝酸锶為主氧化劑，硝酸鉀為副氧化劑的S 型氣溶膠滅火劑。因此，氧化劑選擇上，仍然是以硝酸锶為主，硝酸鉀為輔。

（二）可燃劑選擇

可燃劑盡量選擇産熱量低，需氧量少，不易吸潮，摩擦和撞擊感度較低、價格低廉的藥劑。筆者利用基爾霍夫定律和特魯頓公式進行計算，得出氧化劑 KNO3 與可燃劑反應的燃燒溫度。

溫度較低的有澱粉、乳糖、尿素、雙氰胺、三聚氰胺， 它們将作為備選可燃劑。澱粉易得便宜，但是容易黴變； 尿素與鹽類混合後極易吸潮；三聚氰胺、乳糖價格較高； 故最終選擇雙氰胺作為可燃劑。

（三）黏合劑選擇

黏合劑的選擇應充分考慮到燃燒熱不能太高，不能影響氣溶膠滅火劑的正常燃燒，不易吸潮，便于加工成型。黏合劑添加量一般為總藥量的 5%。根據實驗對比及參閱有關論文，最終選擇酚醛樹脂作為粘合劑。

（四）改性添加劑選擇

改性劑的作用主要是減少滅火時間，降低殘留率， 提高燃燒穩定性、滅火效率和安定性。筆者除了選擇了常見的改性劑，同時還創新性的引入了一種新型含能物質：MK。該物質為黃色粉末狀，它具有燃燒迅速，燃溫和機械感度較低的特性。筆者通過控制變量法，對分别加入不同改性劑的藥劑進行了滅火實驗，藥劑基礎配比： KNO3（15%~20%），SrNO3（43%~48%）， 雙 氰胺（15%~20%），酚醛樹脂 5%，改性劑 15%。自制了 108L 的長方體容器（530mm×340mm×220mm）， 模拟着火房間。内置直徑 50mm，深 20mm 的不鏽鋼盤， 盤内盛裝 90# 汽油，油層厚 2cm，模拟着火點。如圖 1 所示 .

通過滅火時間（從點燃滅火劑到完全撲滅油盤火的時間）、殘留率（燃燒後殘留物質的質量占原有滅火劑質量的百分比）的對比，來選擇合适的改性劑。滅火實驗的典型圖片如圖 2~5 所示，圖 2 為點火後 2s，圖 3 為點火後4s，圖 4 為點火後 6s，圖 5 為點火後 8s。

2s 時，熱氣溶膠滅火劑剛剛燃燒産生的煙幕不多， 故火焰仍然比較猛烈；4s 後，随着煙幕的增多，越來越多的自由基抑制了燃燒反應，故火焰有所收斂；6s 後，火焰已極其微弱；8s 時，火焰被完全撲滅，滅火成功。通過實驗得出，碳酸氫鉀、聚乙烯醇、烏洛托品、MK 更易适合作為改性劑。

滅火劑中的改性劑含量雖然不大，但是合理添加多種改性劑将大大改觀滅火劑的滅火效率。利用正交試驗對比， 優化四種改性劑的添加含量。所選的為四個因素下的三個水平，碳酸氫鉀含量A，聚乙烯醇含量B，烏洛托品含量C， MK 含量 D。共進行了 9 組實驗，通過實驗最終得出合理的藥劑的配方組分為：硝酸鉀 18%，硝酸锶 45%，雙氰胺 15%，酚醛樹脂 5%，碳酸氫鉀 3%，聚乙烯醇 5%， 烏洛托品 1.5%，MK7.5%。

結語

通過零氧平衡設計原則和實驗對比相結合的方式， 設計了一種新型熱氣溶膠滅火劑配方。其組分為硝酸鉀18%，硝酸锶 45%，雙氰胺 15%，酚醛樹脂 5%，碳酸氫鉀 3%，聚乙烯醇 5%，烏洛托品 1.5%，MK7.5%。該滅火劑具有滅火時間短，滅火效率高，殘留率低等優點， 工程應用前景廣闊。

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