高吸水性树脂在消防灭火方面的研究进展
韩玉红1，申峻1，常宏宏1，吴娟2，寇子明
2 1．太原理工大学化学化工学院，山西太原
030024；
2．太原理工大学机械工程学院，山西太原030024
摘要：高吸水性树脂是一种新型的功能高分子材料，具有优异的吸水性能和广泛的实际用途； 综述了高吸水性树脂的作用机理，并着重介绍其在灭火方面的具体应用及前景。
关键词：高吸水性树脂；灭火；功能高分子材料；应用
中图分类号：TQ050．4+25文献标识码：A
Advances in fire extinguishment agents of Super-absorbent polymers
HAN yu．ho n91，SHE NG junl，CHANG hong．hon91，WUjuan2，KOU zi．min92
(1．Co ll eg e ofChemistry a nd C hem ica l Engineering,Taiyuan Un iv e rs i ty ofT echno logy,Taiyu an030024，oma；
2．C o ll e g e of Mechanical Engineering，Taiyuan University o f T ec hn ol og y,Ta iy uan030024，China)
Abstract：Sup er-absorbe nt polymers ar e a new f u n c ti o n a l material，with exc e ll e n t water a bs o rb en c y a nd wi del y a pp li ca ti on s．Th is a rticle i n t r o d u c e s i ts mechanism of being use d a s fire extinguishment agents，a nd f o c us e s p ri m a ri l y o n fire extinguishment a pp l i c at i o n a nd i ts fo re gr ou nd．
Key words：Super-absor bent polymers；fir e extinguishment；functional material；application．
火灾是当今社会频繁发生的一大灾害，往往造成生命和财产的巨大损失。如何迅速彻底的扑灭火灾，尽量挽救生命，减少经济损失，已经成为百姓和政府非常关注的事情。当前，对火灾的控制特别是对大型火场的灭火，通常采用水进行高压高速喷射水的方法。但当火势凶猛时，温度极高，水到着火部位就会被立即蒸发，使水的冷却作用无法充分发挥，易复燃、扑救难度大，难以高效完成扑灭火灾的重任[1】
。高吸水性树脂是一类分子中含有极性基团并具有一定交联度的功能高分子，具有极强的吸水性和保水性，是一种新型的灭火剂，它具有灭火快、效能高、性能稳定、抗复燃能力强和环保等特点，因而在消防灭火方面具有广泛的应用前景。
2010年国际水溶性高分子研讨会(中国)
1、高吸水性树脂介绍1
高吸水性树脂(S AP)是近30多年来发展起来的一种具有优异的吸水性和保水性的新型功能高分子材料，含有较多强亲水性基团，并具有一定的交联度。SAP本身不溶于水，也不溶于任何有机溶剂。其独特的三维空间网络结构，能够吸收自身重量几百倍或数千倍的水，这是以往使用的吸水材料所不可比拟的。优良的保水性能，一旦吸水膨胀成为水凝胶后，即使加压也很难把水分离出来，因此又称高保水剂[2】。在与传统的吸水材料竞争中，SAP良好的加工性能和使用性能使其占有优势。
2、高吸水性树脂的分类
高吸水性树脂自从问世以来发展迅速，种类繁多，邹新禧[2】把高吸水性树脂按原料来源、亲水化方法、交联方法、制品形态进行了分类。目前使用较多分类方法是原料来源分类法。
高吸水性树脂根据原料来源的不同分成三大系即淀粉系、纤维素系和合成树脂系。淀粉系制备工艺复杂，
产品耐热性能差，不宜长期贮存；纤维素系的耐盐性好，综合吸水性较差；合成树脂类尤其是聚丙烯酸盐类制备工艺简单、防霉变、综合吸水性能优良，
因此成为高吸水性树脂产品的主流【3】。近年来，随着新原料的选用，高分子材料的复合化，高吸水性树脂的类别呈现多元化趋势，出现了采用天然高分子材料制备的对环境友好的生物降解型高吸水性树脂、能有效改善高吸水性树脂综合性能的有机．无机复合高吸水性树脂、具有缓释肥料功能的高吸水性树脂等等【4】。
3、高吸水性树脂的灭火机理高吸水树脂是由化学交联和聚合物分子链间的相互缠
绕物理交联构成的，与吸收的
水形成凝胶状产物，其独特的三维空间网络结构将水分牢固的束缚住，特别是在高温条件下仍然具有较好的保水性能，使其拥有相当大的热容。因此将它制成高分子灭火剂喷入火中，能够失水消耗大量的热，又因SAP在物体表面形成稳定的凝胶层，隔绝火源与空气，进而达到灭火效果。不仅如此，在火灾表面连续的喷洒、扩散，使火焰附近还未燃烧的表面由于水凝胶的遮盖，隔绝火苗，防止火的蔓延，比常用的灭火剂发挥更大的防火能力【l J。
4、高吸水性树脂在国外用于灭火的研究情况
将高吸水性树脂应用于灭火国外研究应用的比较早，特别是北欧、加拿大、前苏联等森林覆盖率高的国家，目前已大量使用高吸水性树脂复配化学药剂进行地面和航空的化学灭火，取得的经济效益是惊人的。Sheu[5】等人针对高吸水性树脂的吸水性和耐火性，将其用于电缆中，此电缆包括核和核外的耐火盖两部分，在二者之间和核内都填充有超吸水性泡沫，从而提高了电缆的防水、耐火性能。德国Degussa公司研制的firosorb灭火
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高吸水性树脂在消防灭火方面的研究进展
剂是一种新型的含有高吸水性树脂的灭火助剂。这种灭火剂具有很高的防火和灭火性能，它的吸热能力是水的5倍，不仅可以减少50％的用水量，而且还可以缩短灭火时间。巴斯夫公司2005年也开发出了一种新的聚合物凝胶，这种聚合物凝胶可用于灭火，尤其用于飞机操纵的灭火中，可以保护房屋免受森林或丛林火灾的威胁。商品名称为
Phos．ChekFocstop的新型聚合物凝胶，是一种粉末状高吸水性树脂，它的贮存和运输均极为方便，这种粉末状聚合物遇水会立即溶胀。凝胶洒出后不像水那样会很快流走，而是黏附在需要被保护的表面之上，并且事后可以很容易的用水冲洗掉【6】。由于吸水凝胶中水的蒸发性，会根据温度、湿度的不同在1天~2天之内变干，Zhao．Fen Jin 掣。7】根据氯化钙的吸潮特性，将吸收了氯化钙溶液的高吸水性
树脂用于防火中，并对吸收了氯化钙溶液lOmass％～40mass％的高吸水凝胶的灭火性能进行了测试，取得了好的效果。Peter
cordani【8】等发明了一种消防设备，并将高吸水性树脂用作防火、灭火材料，性能优于现有材料。
5、高吸水性树脂在国内用于灭火的研究情况我国对高吸水性树脂的研究起始于八
十年代中期，研究、开发、利用都晚于国外，
因此，将高吸水性树脂应用于防火、灭火的报道比较少。罗萌【9】于2002年申请了名为“一种高分子阻燃灭火剂及其配制工艺”的专利，首次将高吸水性树脂应用于灭火。此类灭火剂是由含阴离子基团的水溶性基质，经过高分子量的交联，接枝制成的高吸水性树脂，添加相应阻燃活性物质与水混合后，形成的能够抑制火势分散和运移的新型高分子液体阻燃灭火剂。它具有高水、速凝、阻燃、无毒、无味、配比简单、综合成本低、环保等特点，是一种灭火快、效能高、性能稳定、凝固点低、自封能力强和抗复燃能力强、兼有能高效扑灭A类和B类火灾的能力的阻燃灭火剂；2004年孙维林、朱吕通等【lo】也申请了名为“高吸水性树脂水凝胶灭火剂及其应用”的专利，此发明将合成树脂系、淀粉系和纤维系三种系列的高吸水性树脂作为核心组份，与水混合而成灭火剂，在应用时可与传统水灭火相结合。此灭火剂具有极强的防火和灭火性能，并且能节省水；天津理工学院的张杰等【11】用淀粉／丙烯酸为原料，以二乙烯苯为交联剂，过硫酸钾和亚硫酸氢钠为
氧化还原引发体系，制备的高吸水性树脂吸水倍率可达6009／g，用它配制的高分子灭火剂是自来水灭火效能的14倍；东北农林大学的陈海英【12】首次将淀粉接枝丙烯腈系列的高吸水性树脂和淀粉接枝丙烯酸系列的高吸水性树脂应用于化学灭火领域，其灭火性能、灭火效率远远大于以往使用的纯水灭火和加了皂土、羧甲基纤维素增稠的粘稠水灭火，取得了可喜的成果；河南理工大学的余明高等【131针对煤层自然火灾特点，以玉米淀粉和丙烯基单体为主要原料，根据自由基聚合反应机理，在引发剂及交联剂作用下淀粉与丙烯基单体进行接枝共聚反应，制得了性能较好的高吸水性树脂灭火剂。
2010年国际水溶性高分子研讨会(中国)
6、结语
高吸水性树脂作为一种有特殊功能的高分子材料已有30多年的发展历史，由于该材料独特的三维空间网络结构将水分牢固的束缚住，具有高倍数吸水的特性和极强的保水性能，在生产生活中的许多领域得到了广泛的应用。特别是在高温条件下仍然具有较好的保水性能，使其拥有相当大的热容，有效的隔绝火苗，防止火的蔓延与复燃，将在灭火方面发挥重要的作用。伴随着其优良的性能和人们认识的提高，正面临着良好的发展机遇。
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基金项目：国家高技术研究发展计划(2008AA06A4 15．06A4)
作者简介：
韩磁工(1983-)，女，硕士生；联系人：申峻(1971Q，男，博士，副教授，硕士生导师，主要从事煤焦化、煤液化、C1化工、能源与环境的研究．E-mail：shenjunl971@sina．com。
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