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聚丙烯酸鈉水凝膠的相變實驗研究

2020-3-16|發布:杭州聚和生物科技有限公司|點擊數: 309| 網址:www.wgmfoy.tw

摘要:對于固體火災,水是最為廣泛使用的滅火劑。但是,水作為滅火劑也有一些缺陷。首先,由于水的流動性好,對一些有坡度的火場,大部分水容易流失。坡度越大,流失越明顯,滅火效果便因此大打折扣。同時,在一些規模較大的火場, ...
對于固體火災,水是最為廣泛使用的滅火劑。但是,水作為滅火劑也有一些缺陷。首先,由于水的流動性好,對一些有坡度的火場,大部分水容易流失。坡度越大,流失越明顯,滅火效果便因此大打折扣。同時,在一些規模較大的火場,水往往還來不及到達火源核心,便已汽化,水的冷卻性能得不到針對發揮。針對單純用水作為滅火劑的這些缺點,國內外開始使用膠體滅火劑[1-3]。膠體滅火劑增加了水的汽化潛熱、黏度、以及附著力;提高了水的有效隔氧降溫能力,延長了水在燃燒區域的停滯時間;減少了水的流動損失,加大了水的冷卻及保護面積,提高了水的應用范圍;充分發揮水的滅火性能,降低了用水量,提高了滅火效率。膠體滅火劑的添加劑種類很多,一般可以根據添加劑的化學屬性歸為兩大類:無機高分子水凝膠和有機高分子水凝膠材料兩類。有機的高分子水凝膠材料以聚丙烯酞胺和聚丙烯酸鹽為代表。無機的高分子水凝膠材料以俗稱水玻璃的為代表。相比較而言,有機水凝膠比無機水凝膠的吸水率高,而且制作水凝膠的過程也十分便利。所以,現在的水凝膠絕大部分以有機為主。國內外對于使用膠體滅火劑及純水滅火劑的滅火效果進行了大量的對比研究。但這些研究結果一個共同的特點是只對效果進行了比較,而沒有對不同滅火效果的原因進行相關的研究[4-5]。國內對膠體滅火的從熱輻射屬性方面進行了探討研究[6],但膠體滅火與膠體的相變屬性有關。本文通過試驗的方法,對不同質量比的聚丙烯酸鈉水凝膠的相變屬性進行了研究[7-8]。從相變吸熱的角度對膠體防火滅火進行了分析,揭示了聚丙烯酸鈉水凝膠的質量比與蒸發潛熱的關系。1實驗部分1.1實驗儀器及試劑所用的實驗儀器為差示掃描熱量儀(DSC),電子天平,燒杯,滴管,攪拌棒,藥匙,所用的試劑為聚丙烯酸鈉,自來水。1.2實驗步驟對于不同質量比聚丙烯酸鈉的相變熱物理屬性的研究,實驗步驟為1)將燒杯放在電子天平上,用藥匙取聚丙烯酸鈉放入燒杯中,使得聚丙烯酸鈉的質量為0.2mg;2)將燒杯放在電子天平上,用滴管將自來水滴入燒杯中,使得自來水的質量為200mg;3)將水倒入盛放聚丙烯酸鈉的燒杯當中,并用攪拌棒迅速攪拌,形成質量比0.2200的聚丙烯酸鈉水凝膠;4)重復步驟1)、2)、3),制作質量比為0.4200,0.6200,0.8200,1.0200,1.2200,1.4200,1.6200,1.8200的聚丙烯酸鈉水凝膠各1份。5)通過使用Zn-Ag樣品對儀器DSC進行溫度和熱量校正。6)分別將這些樣品依次放入TSC中,在低于質量比0.8200選用加熱90~290,在高于質量比0.8200選用加熱90~390。加熱速度均為50/s。7)在接口電腦中設置其他的參數,確保DSC為連接端口。8)待測試相變過程完畢后,將輸出結果命名存儲,并將結果以系統默認的TIF格式輸出并保存。2結果與討論聚丙烯酸鈉膠體的質量比與蒸發潛熱的關系的輸出結果由圖1~4給出。由圖1~4可以看出,聚丙烯酸鈉水凝膠的沸點溫度隨著質量比的變化發生了改變。當質量比增加到0.4200時,沸點的溫度都增加到了120以上。這樣一來,水凝膠相對于同等質量的水發生沸騰汽化就能吸收更多的熱量。這是由于隨著聚丙烯酸鈉的加入,水由液體變為膠體,黏性增大,水分子之間的相互作用力也隨之增大。而發生沸騰相變的過程,需要克服分子之間的作用力。膠體發生相變的過程相比水發生相變的過程,需要更多的能量才能實現,因此沸點會隨之增高。圖10.4200聚丙烯酸鈉水凝膠的DSC圖Fig.1SodiumpolyacrylatehydrogelDSCdiagramforconcentrationo


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