CN101020108B

CN101020108B - 多组分细水雾灭火添加剂及其制备方法

Info

Publication number: CN101020108B
Application number: CN2007100205800A
Authority: CN
Inventors: 唐亮; 刘国民
Original assignee: HEYUAN NANOMETER SCI-TECH Co Ltd JIANGYIN
Current assignee: HEYUAN NANOMETER SCI-TECH Co Ltd JIANGYIN
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2027-03-13
Also published as: CN101020108A

Abstract

本发明涉及一种新型多组分细水雾灭火添加剂及其制备方法，所述细水雾灭火添加剂主要由以下重量百分比的原料组成：氟表面活性剂3～5％，辛基酚聚氧乙烯醚2～20％，醇类10～60％，N，N-二甲基甲酰胺0.5～0.8％，无水碳酸钠1～10，乳酸钠0.5～0.8％和水32～35％。其制备方法如下：把氟表面活性剂加入醇类中，搅拌5～10分钟后溶解，溶液呈黄色；依次向上述溶液中缓慢加入辛基酚聚氧乙烯醚和N，N-二甲基甲酰胺，搅拌2～5分钟溶解成均一相；继续加入水，搅拌1～5分钟后溶液呈均一相，溶液的黄色变淡；向上述淡黄色溶液中依次加入占总质量为1～10％的无水碳酸钠和占总质量0.5～0.8％的乳酸钠，过滤后即为新型多组分细水雾灭火添加剂浓溶液。

Description

多组分细水雾灭火添加剂及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种新型多组分细水雾添加剂及其制备方法。属消防细水雾灭火技术领域。

背景技术

含添加剂细水雾是指在细水雾中添加一些高效灭火物质，以水为载体实现物理灭火和化学灭火的最佳结合。其物理灭火机理主要是细水雾对燃料表面的隔氧，降温。其化学灭火机理主要是阻断燃料燃烧中的化学反应链(细水雾中的添加剂受火加热可分解产生自由基抑制物，此抑制物能捕捉燃料燃烧过程中产生的自由基，使燃烧反应中的反应链中断，达到灭火目的)。根据添加剂的物理化学性质，大致把细水雾添加剂划分为两类：第一类为无机盐类添加剂，主要有以下配方(质量百分数)：

(1)、24％LiCl和76％H₂O。

(2)、5％LiCl；26％CaCl₂；69％H₂O。

(3)、10％Ca(NO₃)₂；27％CaCl₂；63％H₂O。

(4)、5％FeCl₃，29％CaCl₂，66％H₂O。

虽然无机盐添加剂的灭火性能强于一般的细水雾添加剂，但是无机盐在水溶液中容易电离，其电离的金属离子对存储设备和灭火现场的精密仪器和金属材质造成严重损害，所以无机盐添加剂的应用范围受到很大限制。

第二类为可以改变细水雾粘性的有机类添加剂。主要由表面活性剂、遮光剂和粘性调节剂组成。主要通过改善细水雾的流动性能和增强细水雾的遮光性来改善细水雾的灭火性能！由于此类添加剂不具有化学灭火作用，故对细水雾的灭火效率提高不多；且此类添加剂中的表面活性剂、遮光剂和粘性调节剂均为高碳链烃，分子结构复杂，不仅合成困难，而且成本较高。

《火灾探测和扑救研究会议论文集》(Proceedings of FireSuppression and Detection Research Application Symposium，Orlando，FL.，Feb.7-9，2001，pp.439-447)介绍了一种泡沫型添加剂对细水雾灭火效果的影响。此类添加剂在灭火过程中可以产生大量泡沫，利用泡沫的隔温和隔氧作用不仅可以达到提高细水雾灭火效率的目的，而且还可以提高燃油的抗复燃性，但灭火后，灭火现场会残留大量的泡沫，对被保护空间造成严重污染。

目前，还有一种多组分的细水雾添加剂，主要是由表面活性剂，稳定剂和溶剂组成，该添加剂是水溶性的，有比较高的灭火效率，但是细水雾的隔氧效果有待改进，其溶液在燃料表面的铺展性可以进一步增强。

综上所述，现有的细水雾添加剂大致可分为三类：一为无机盐类添加剂，其主要缺点为对设备有较强的腐蚀性；二为有机类添加剂，主要缺点是价格较高且对细水雾的灭火效率提高不多；三为泡沫添加剂，主要缺点是泡沫对火灾现场的污染。

发明内容

本发明的目的是制备出一种用于细水雾灭火的新型添加剂，以克服现有技术分别存在的腐蚀、污染、隔氧效果和灭火效率不高的缺陷。

本发明的目的是这样实现的：一种新型多组分细水雾灭火添加剂，其配方如表1：

表1

组分	质量百分浓度％
		氟表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚醇类 N，N-二甲基甲酰胺无水碳酸钠乳酸钠水	3～5 2～20 10～60 0.5～0.8 1～10 0.5～0.8 余量

氟表面活性剂选自以下几种表面活性剂中的一种：

(1)C₈F₁₇SO₂F；

(2)CF₃CF₂CF₂O(CF(CF₃)CF₂O)₂-CF(CF₃)CONH(CH₂)₃N⁺(C₂H₅)₂CH₃I^-；

(3)CF₃CF₂CF₂O(CF(CF₃)CF₂O)₂-CF(CF₃)CONH(CH₂)₃N⁺(C₂H₅)₂CH₃I^-；

(4)F[CF(CF₃)CF₂O]₂CF(CF₃)COONa；

(5)(C₂F₅)₂C(CF₃)＝C(CF₃)-OC₆H₄SO₃Na；

(6)C₈F₁₇SO₂NH-(CH₂)₃N(C₂H₅)₂。

醇类选自以下几种醇的一种：乙二醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙醇、十二醇。辛基酚聚氧乙烯醚最好10～15％，醇类最好35～50％。

本发明的新型多组分细水雾灭火添加剂制备方法包括：混合，搅拌，溶解，振荡，稀释，过滤等工序。其制备过程为：把占溶液总质量为3～5％的氟表面活性剂加入占溶液总质量为10～60％的醇类中，搅拌5～10分钟后溶解，溶液呈黄色；依次向上述溶液中缓慢加入占溶液总质量为2～20％的辛基酚聚氧乙烯醚和占溶液总质量为0.5～0.8％的N，N-二甲基甲酰胺，搅拌2～5分钟溶解成均一相；继续加入占溶液总质量为32～35％的水，搅拌1～5分钟后溶液呈均一相，溶液的黄色变淡；向上述淡黄色溶液中依次加入占总质量为1～10％的无水碳酸钠和占总质量0.5～0.8％的乳酸钠，过滤后即为本发明的新型多组分细水雾灭火添加剂浓溶液。

将本发明的细水雾灭火添加剂用于灭火使用时，先把上述细水雾灭火添加剂浓溶液加水稀释至其中的氟表面活性剂的含量降低到质量百分浓度0.3～0.5％的范围内，然后把稀释后的溶液加入到细水雾灭火系统的蓄水罐中，连接好相应管路；当火灾发生时，打开细水雾灭火系统中的氮气气瓶，在氮气压力的作用下，蓄水罐中的溶液作为灭火介质经过喷头以雾化状态喷出，将火灾扑灭。

本发明除了对现有三种添加剂进行了改进以外，同时对最近报道的一种多组分细水雾添加剂进行了隔氧性能方面的改善，提高其灭火效率。

本发明的优点和积极效果：

本发明中各组分的作用如下：

氟表面活性剂：一种性能优良的表面活性剂，有效地降低溶液的表面张力，降低水表面张力能力强，化学稳定性高，热稳定性强。提高溶液的铺展性。

辛基酚聚氧乙烯醚：有效地降低溶液和油面界面张力，提高溶液在燃料表面的铺展性。

N，N-二甲基甲酰胺：使溶液具有一定的抗冻性。

醇类：溶解上述组分，同时溶于水，使整个体系保持均相.降低溶液的界面张力，提高溶液在燃料表面的铺展性。

碳酸钠：使整个溶液保持弱碱性，阴离子表面活性剂更好的发挥作用在降低界面张力与上述表面活性剂形成很好的复配增效作用使体系保持一定的盐度。

乳酸钠：乳酸钠在灭火过程中产生的钠离子可以吸收燃烧过程产生的H、OH自由基，中断燃烧链反应。

水：溶解上述成分，配成均一透明的水溶液。

综上所述，本发明的添加剂组分主要包括以下几类：一是可以有效增加细水雾化学灭火作用的物质，这类物质包括受热分解的热敏性物质和可以中断燃烧链反应的化学物质；二是表面活性物质，包括碳氟和碳氢表面活性剂。他们的作用是降低溶液的表面张力，提高细水雾的雾化效果，同时提高溶液在燃料表面的铺展性。三是界面活性物质，降低溶液的界面张力，提高溶液在燃料表面的铺展性。四是抗冻剂，可以增加溶液的稳定性。第二和第三类物质可以使得细水雾在燃烧表面形成一层水膜隔绝氧气和降低热辐射，这就继承了泡沫添加剂的抗复燃能力强的灭火特性，良好的铺展性有效地增加了细水雾地灭火效率，而且又由于此两类物质产生的泡沫数量很少，故可大幅度的减轻泡沫添加剂对灭火现场的污染。

本发明在以下几个方面继承了传统多组分细水雾添加剂的优点：

一是本发明的细水雾灭火添加剂中由于含有有机金属盐、表面活性剂和热敏性物质，不仅具有金属离子的高效的化学灭火机理，而且配方中的表面活性剂和热敏性物质对细水雾的气相冷却、阻隔火焰热辐射、隔绝氧气和降低可燃气体和空气混合物的浓度四种物理灭火机理还具有极大的加强作用！物理化学两种灭火机理的耦合作用使得本发明的添加剂灭火效率不仅高于有机类添加剂，而且还远优于无机金属盐添加剂！

二是本发明的细水雾灭火添加剂可以有效提高细水雾的灭火能力；并可以有效阻止燃料的复燃；本发明的添加剂对设备和仪器基本无腐蚀；对灭火现场基本无污染；且由于本发明的添加剂各组成成分均为无毒或低毒，并原料易得，故对人体基本无毒害，生产成本低廉。

三是与现有制备方法相比较，由于本发明的细水雾添加剂的制备方法是各组分间的一种物理混合过程，且操作条件全部是常温常压，又由于各成分性质稳定，对设备无腐蚀，故此制备方法对设备的腐蚀性、密封性、耐温耐压性等备方面没有要求；且制备过程操作简单、成本低廉，不仅可以采用人工操作，而且实现自动化控制也非常容易。

本发明相对于以前报道的多组分细水雾添加剂的优势：

本发明中的细水雾溶液在B类燃料表面具有很强的铺展性，能迅速铺展于燃料表面，隔绝氧气，降低温度，其灭火效率得到了提高。

附图说明

图1为本发明添加剂对溶液表面张力的降低曲线图。

图2为本发明添加剂对溶液铺展性的增加曲线图。

从图1中我们可以看出，随着添加剂浓度的增加，溶液的表面张力显著降低；当添加剂浓度大于2.2％时，表面张力的降低趋于平缓；浓度为3％左右表面张力大约为20dyn/cm。

从图2中我们可以看出，随着添加剂浓度的增加，溶液在燃料表面的铺展时间逐渐降低，即铺展速率增加，当浓度大于7％时，曲线逐渐平坦，铺展速率逐渐趋于一定值。

综上所述，本发明的细水雾添加剂大幅度降低了溶液的表面张力，同时大大增加了溶液在燃料表面的铺展速率，增强了细水雾对燃料表面的隔氧降温效果。

具体实施方式

本发明的新型多组分细水雾灭火添加剂采用表2配方：

表2

组分	质量百分浓度％
		氟表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚醇类 N，N-二甲基甲酰胺无水碳酸钠乳酸钠水	4 12 45 0.5 5 0.5 33

配方的具体配制步骤为：

1、把占溶液总质量为4％的氟表面活性剂加入占溶液总质量为45％的醇类中，搅拌5～10分钟后溶解，溶液呈黄色。

2、依次向上述溶液中缓慢加入占溶液总质量为12％的辛基酚聚氧乙烯醚和占溶液总质量为0.5％的N，N-二甲基甲酰胺，搅拌2～5分钟溶解成均一相。

3、继续加入占溶液总质量为33％的水，搅拌1分钟后溶液呈均一相，溶液的黄色变淡。

4、向上述淡黄色溶液中依次加入占总质量为5％的无水碳酸钠和占总质量0.5％的乳酸钠，过滤后即为本发明的细水雾灭火添加剂浓溶液。

添加剂灭火使用步骤：

1、把添加剂加入到纯水中，使其中的氟表面活性剂稀释到0.3～0.5％，搅拌至溶液呈均～相。

2、把此溶液注入到细水雾灭火系统蓄水罐。

3、启动细水雾灭火系统，扑灭被保护空间内的火灾，测定扑灭目标火灾所需的时间作为灭火效率的参数。

4、以下是关于酒精火(表3)、煤油火(表4)和木垛火(表5)灭火

试验的结果，其中的浓度为氟表面活性剂的浓度。

表3氟表面活性剂用量和灭火时间关系(酒精火)

FC-4％	0	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6
							灭火时间 (s)	未灭	8	4	2	3	3

表4氟表面活性剂用量和灭火时间关系(煤油火)

FC-4％	0	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6
							灭火时间 (s)	未灭	6	3	1	2	2

表5氟表面活性剂用量和灭火时间关系(木跺火)

FC-4％	0	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6
							灭火时间 (s)	28	16	11	12	11	13

通过对以上实验结果不难看出，本发明的含多组分添加剂细水雾比起以前的含添加剂细水雾在灭火效率上有了很大的提高，当溶液中氟表面活性剂浓度在0.3～0.5时，细水雾的灭火效率最高。

Claims

1.一种多组分细水雾灭火添加剂，其特征在于它主要由以下重量百分比的原料组成：氟表面活性剂3～5％，辛基酚聚氧乙烯醚2～20％，醇类10～60％，N，N-二甲基甲酰胺0.5～0.8％，无水碳酸钠1～10％，乳酸钠0.5～0.8％，余量为水，各组分的重量之和为100％，所述醇类是乙二醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇或乙醇。

2.根据权利要求1所述的一种多组分细水雾灭火添加剂，其特征在于所述辛基酚聚氧乙烯醚10～15％，醇类35～50％。

3.根据权利要求1或2所述的一种多组分细水雾灭火添加剂，其特征在于所述氟表面活性剂是C₈F₁₇SO₂F、CF₃CF₂CF₂O(CF(CF₃)CF₂O)₂-CF(CF₃)CONH(CH₂)₃N⁺(C₂H₅)₂CH₃I^-、CF₃CF₂CF₂O(CF(CF₃)CF₂O)₂-CF(CF₃)CONH(CH₂)₃N⁺(C₂H₅)₂CH₃I^-、F[CF(CF₃)CF₂O]₂CF(CF₃)COONa、(C₂F₅)₂C(CF₃)＝C(CF₃)-OC₆H₄SO₃Na或C₈F₁₇SO₂NH-(CH₂)₃N(C₂H₅)₂。

4.一种多组分细水雾灭火添加剂的制备方法，其特征在于它包括以下工艺过程：把占溶液总质量为3～5％的氟表面活性剂加入占溶液总质量为10～60％的醇类中，搅拌5～10分钟后溶解，溶液呈黄色；依次向上述溶液中缓慢加入占溶液总质量为2～20％的辛基酚聚氧乙烯醚和占溶液总质量为0.5～0.8％的N，N-二甲基甲酰胺，搅拌2～5分钟溶解成均一相；继续加入占溶液总质量为32～35％的水，搅拌1～5分钟后溶液呈均一相，溶液的黄色变淡；向上述淡黄色溶液中依次加入占总质量为1～10％的无水碳酸钠和占总质量0.5～0.8％的乳酸钠，过滤后即为新型多组分细水雾灭火添加剂浓溶液，所述醇类是乙二醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇或乙醇。

5.根据权利要求4所述的一种多组分细水雾灭火添加剂的制备方法，其特征在于所述辛基酚聚氧乙烯醚10～15％，醇类35～50％。