加入液氮催化聚合物的谷胱硅烷灭火剂热解实验

0 引言

传统的干粉灭火器由于容易结块、单个粒子质量较大，沉降速度较快，受热时分解速度慢等缺点，而制约了化学灭火性能。因此研究一种有效的化学灭火剂制备方案，提高灭火性能具有积极重要的意义。本文旨在提高常见的化学灭火剂谷胱硅烷的绝热性能，研究一种加入液氮催化聚合物作用下的谷胱硅烷灭火剂的热分解特性，以进行谷胱硅烷灭火剂的化学制备效能。本文对加入液氮催化聚合物的谷胱硅烷灭火剂进行热解实验分析，分析新的灭火剂材料的较高的热稳定性和化学稳定性，在沸腾的碱性水溶液和有机溶剂中、以及在高温高热浓烟雾中保持稳定，采用分子模拟与密度泛函理论相结合的计算方法，研究灭火剂的热解性能，以期为新的灭火剂材料的指标优化提供相关的理论指导。本文采用一种加入液氮催化聚合的方式对谷胱硅烷灭火剂进行原料制备，实现方案改进，提高灭火剂的性能。

1 实验部分

1.1实验材料与原料结构

实验材料选用氯金酸，通过四配位的过渡金属与咪唑类配体相连形成碳氢化合物[5]。由厌氧发酵获得的生物气通常含55%~60%的CH4，38%～40%的CO2。实验采用自制的NGH开采模拟实验系统，在进行灭火剂制备中，工作压力20 MPa，在谷胱硅烷砂管填入粒径为300~450 m的谷胱硅烷砂，孔隙度为33.4%。谷胱硅烷分子结构如图1所示。把定量的三聚氰胺、钛白粉、溶剂油、增稠剂、树脂加入混合缸内用搅拌机搅匀，将定量的水和磷酸倒入FYX2 L内衬搪瓷反应釜内加热，温度升到90 ℃时，慢慢倒入定量的氢氧化铝。加入去离子水初步搅拌均匀，利用高速搅拌机高速搅拌30 min。加入环氧乳液消泡剂后再中速搅拌，得灭火剂的冻干粉。利用MOF材料规则的孔道等结构特点，在谷胱硅烷中加入液氮催化聚合物，进行热解反应。

本文采用液氮催化聚合物对谷胱硅烷进行热分解实验，实验用水为2.0%的盐水，对十二面体的❤五乙基硅酸进行处理，为了使孔径增大，也为了杂多酸的锚定更加稳定，将五乙基硅酸与一个氨丙基进行反应，在反应后形成一个0.2 eV的电子饱和区域，这样当作为催化剂使用时，饱和的电子区域内的物质结构会更加稳定，同时在反应物进入五乙基硅酸的孔径通道内，不会与催化剂以外的物质发生反应，同时进行二次注水或注气，对谷胱硅烷的灭火热分解特性进行NGH等容生成实验。

2 结果分析与讨论

结果分析中，首先研究加入液氮催化聚合物后进行灭火剂热解反映的水合物生成实验情况，得到水❥合物浓度分别是16%、32%和48%时的实验数据。

以上述结果为基础，进行水合物降压分解实验和性能结果分析。分析结果可见，随着水合物饱和度的增加，平均产气速率先增加后减小，说明采用本文实验采用的加入液氮催化聚合物，缓慢降压过程中水合物得到全部分解，有利于提高灭火效率。接下来分析灭火剂在热解实验۵中的负载方式及稳定性。其中Pd原子距离同一个咪唑环上的两个碳分别为 0.2150 nm 和0.2923 nm，在金属原子与相❧互作用的碳原子间作用下，得到加入液氮催化聚合物的谷胱硅烷灭火剂DFT优化结构。

采用本文实验方案，对谷胱硅烷灭火剂进行热解实验，得到其在灭火中相互作用的碳原子间的平均距离较短，碳-液氮-碳之间的有机配体进行相互作用，键位稳定，从而增强了热分解性能。

通过热解实验，考察谷胱硅烷聚合ZIF-8对灭火材料活性的影响，当材料为Au和Ag，经过本文的催化性能，采用分子模拟与密度泛函理论相结合的计算方法，研究灭火剂的热解웃性能，进行热分解实验，得到热解中的淬火分子密度泛函结果如图5所示。

分析结果可见，采用本文制剂，灭火剂的淬火性能较好，化学稳定性和热分解稳定性高，有利于迅速灭火。

3 结论

为了提高常见的化学灭火剂谷胱硅烷的绝热性能，研究一种加入液氮催化聚合物作用下的谷胱硅烷灭火剂的热分解特性，以进行谷胱硅烷灭火剂的化学制备效能分析。采用分子模拟与密度泛函理论相结合的计算方法，得到加入液氮催化聚合物的谷胱硅烷灭火剂DFT优化结构，通过热解实验，考察谷胱硅烷聚合ZIF-8对灭火材料活性的影响，得出本文研究得到的加入液氮催化聚合物的谷胱硅烷灭火剂制剂，淬火性能较好，化学稳定性和热分解稳定性高，成本低廉，工业生产潜力较大。