CN102657924B - 一种新型细水雾添加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型细水雾添加剂，其特征在于，根据添加剂作用机理，由氟表面活性剂、碱金属盐、热敏物质和水组成。本发明有较佳的灭火性能，对现场无污染，且使用的各成分对人体无害。制备方法同时与现有制备方法相比，本发明各组分通过物理混合即可完成制备，且添加剂比较稳定，对于添加剂的制备、运输、生产方面并没有特殊要求，成本低廉。

Description

一种新型细水雾添加剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及细水雾灭火技术领域，涉及一种新型细水雾添加剂及其制备方法。

背景技术

作为“清洁、高效、环境友好”的新一代“哈龙”替代产品，细水雾灭火技术已经逐渐走向应用阶段。然而细水雾的灭火机理主要通过对燃料表面隔氧、降温物理作用来灭火，因此灭火性能要低于“哈龙”及其它化学灭火介质。在细水雾中加入添加剂可以大大提高灭火效能，国内外火灾科学界已经将含添加剂的细水雾作为灭火研究技术的一个新内容。根据细水雾添加剂在灭火过程中所发挥作用的不同，可以将细水雾添加剂划分为物理添加剂和化学添加剂。物理添加剂如表面活性剂等主要通过改变水的粘度、表面张力来改善细水雾的流动性能、雾化性能以及扩散性能，进而影响到细水雾灭火能力。化学添加剂如过渡金属盐类、铁基化合物等对燃烧具有很强的化学抑制作用，可以通过终止燃烧链反应来增强细水雾的灭火性能。

目前国内外研究的物理添加剂主要包括三类：第一类为无机盐类添加剂，以水溶性的碱金属盐和碱土金属盐为主，包括NaHCO3、NaCO3、LiCl、CaCl2等。；二类为改变细水雾粘性的有机化合物，包括泡沫添加剂、抗冻剂和粘性剂。第三类为过渡金属化合物，如五羰基铁、二茂铁等。然而，大部分的物理添加剂对细水雾的灭火效率提高幅度不大，且配方中的表面活性剂对环境具有一定的污染作用；化学添加剂的一些无机金属盐对金属腐蚀较为严重，故对存储设备的材质具有较高的要求，且适用的灭火场所具有一定的限制。

针对以上困难，清洁高效的复合添加剂越来越引起火灾科学界的注意。物理添加剂可以降低水的表面张力，增加细水雾流动性能，而碱金属盐添加剂会减少细水雾蒸发速率，雾气运动减缓，不利于灭火。它们复合后可能增强细水雾灭火性能，也有可能减弱细水雾灭火性能。根据NIST(Final Report：Effective Non-Toxic Metallic Fire Suppressants，May，2002，p39-40)研究表明：K与OH结合的速度比Na与OH结合的速度快30％，K与O2结合的速度比Na与O2结合的速度快2-3倍。本发明将上述碱金属盐与氟表面活性剂、溶剂、热敏物质进行不同复合比例研究，提出一种细水雾添加剂的制备方法以克服现有灭火剂灭火效率低、污染严重的缺点。

发明内容

本发明目的是：提供一种可克服现有灭火剂灭火效率低、污染严重的缺点的新型细水雾添加剂及其制备方法。

本发明的技术方案是：

一种新型细水雾添加剂，其特征在于，根据添加剂作用机理，由氟表面活性剂、碱金属盐、热敏物质和水组成。

进一步的，所述具体组分和质量分数如下：

1)氟表面活性剂为CF₃CF₂CF₂O(CF(CF₃)CF₂O)₂-CF(CF₃)CONH(CH₂)₃N⁺(C₂H₅)CH₃I^-，占添加剂质量分数的2％-5％；

2)碱金属盐为碳酸氢钾、碳酸钾、磷酸二氢钠、乳酸钠中的两种或两种以上的混合物，所占添加剂的质量分数为6％-10％；

3)热敏物质为尿素，占添加剂质量分数为4％-8％；

4)余量为水。

如上所述的新型细水雾添加剂的制备方法，其特征在于，所述添加剂配置步骤如下：把占溶液总质量的2-5％的氟表面活性剂、6％-10％碱金属盐、4％-8％尿素依次加入到水中搅拌，然后进行过滤即得所需的新型细水雾添加剂。

原理：本发明的添加剂主要包含以下几类：一是氟表面活性剂，主要起大幅度降低水的表面张力和界面张力，增强水在燃料表面的润湿作用。二是碱金属盐，通过俘获火场中的自由基中断燃烧链反应来达到抑制、熄灭火焰。三是热敏物质，在火场高温中可以吸收热量同时释放出不助燃气体，减少火场中氧气含量。

本发明的优点是：

与现有的细水雾添加剂相比，本发明对已有的添加剂成分进行了整合改进，在以下几个方面体现了多组分细水雾添加剂的优点：

一、添加剂利用氟表面活性剂来增强细水雾的隔氧和隔温效果，能够在比较低的浓度上达到较佳的灭火性能，同时减少乳化剂的使用，可大幅度减少灭火过程中泡沫的产生，对现场无污染，且使用的各成分对人体无害。

二、本发明中所采用的碱金属盐中，碳酸钾和碳酸氢钾水溶液呈弱碱性，磷酸二氢钠水溶液呈弱酸性，乳酸钠水溶液则呈中性。整个添加剂溶液呈中性。所用的金属盐腐蚀性与其他无机盐相比大大降低，但添加剂又能增强细水雾的灭火性能。同时所用的碳酸钾、碳酸氢钠、乳酸钠等受热分解以后产生的CO2和NH3起到惰性气体的作用。

三、本添加剂在保证灭火性能基础上尽可能减少添加剂成分，所使用的各成分都直接影响到灭火效果。同时与现有制备方法相比，本发明各组分通过物理混合即可完成制备，且添加剂比较稳定，对于添加剂的制备、运输、生产方面并没有特殊要求，成本低廉。

具体实施方式

实施例1：

将发明中的多组分添加剂按照如下配方配置：

制备过程为：把占添加剂成分2％的FC-4加入占溶液总质量88.0％的水中，在40℃条件下缓慢搅拌10分钟；在缓慢搅拌条件下依次加入占溶液总质量1.0％的乳酸钠、占溶液总质量5.0％碳酸钾、占溶液总质量4.0％的尿素。待上述溶液完全溶解澄清后。过滤得到的溶液即为本发明的多组分细水雾添加剂。

把添加剂加入到纯水中稀释，使其中碱金属盐的浓度达到1.0％。然后加入到细水雾储水罐中，进行灭火性能测试。

通过对柴油火和汽油火的灭火试验，可以看出本添加剂对纯细水雾的灭火性能提高。

不同压力下添加剂与柴油火、汽油火灭火时间关系

实施例2：

将发明中的多组分添加剂按照如下配方配置：

配置过程同实例1

在灭火过程中试验方法同实例1

不同压力下添加剂与柴油火、汽油火灭火时间关系

从实例结果看出，在不同压力下，采用本发明配方的此水雾灭火效率为纯细水雾的2～5倍，压力越小效果越明显。含有添加剂的细水雾对于柴油火的灭火效果要好于汽油火。

下表给出了不同浓度下，当添加剂中分别单独加入钠离子和钾离子时，含有添加剂细水雾对柴油火灭火时间的影响。

钠离子浓度对柴油火灭火时间影响

磷酸二氢钠+乳酸钠％	0	0.5％	1.0％	1.5％	2.0％
						灭火时间/s	12.6	9.8	5.8	5.6	6.0

钾离子浓度对柴油火灭火时间影响

碳酸钾+碳酸氢钾％	0	0.5％	1.0％	1.5％	2.0％
						灭火时间/s	13.0	6.3	4.3	4.8	5.1

从表中可以看出，相同浓度下，钾离子比钠离子具有更好的抑制效果。同时所加入的酸根离子也辅助提高灭火效果。当浓度超过一定值以后，灭火效果不再提升。

复合离子浓度对柴油火灭火时间影响

从表中可以看出，当添加剂中同时加入钾盐和钠盐时，随着浓度在0-1.0％范围内上升，含添加剂细水雾灭火时间大大降低。继续增大浓度对于提高灭火效能效果不明显，这是因为碱金属盐在总浓度1.0％时已经达到饱和。在相同浓度下，碱金属盐复合作用的灭火时间短于任何一种离子单独作用时的灭火时间。所以灭火时应当考虑增加金属盐离子的类型，保证钠离子和钾离子同时存在。

本发明的多组分细水雾添加剂可以应用到不同灭火系统中，使用后产生的泡沫较少，对环境设备基本无污染。可以作为哈龙灭火剂的替代品。

Claims (2)

1.一种细水雾添加剂，其特征在于，根据添加剂作用机理，由氟表面活性剂、碱金属盐、热敏物质和水组成，具体组分和质量分数如下：

1)氟表面活性剂为FC-4，占添加剂质量分数的2％-5％；

2)碱金属盐为碳酸氢钾、碳酸钾、磷酸二氢钠、乳酸钠中的两种或两种以上的混合物，所占添加剂的质量分数为6％-10％；

3)热敏物质为尿素，占添加剂质量分数为4％-8％；

4)余量为水。

2.如权利要求1所述的细水雾添加剂的制备方法，其特征在于，所述添加剂配置步骤如下：把占溶液总质量的2-5％的氟表面活性剂、6％-10％碱金属盐、4％-8％尿素依次加入到水中搅拌，然后进行过滤即得所需的细水雾添加剂。