CN102921140B

CN102921140B - 扑救食用油火灾的液体灭火剂

Info

Publication number: CN102921140B
Application number: CN201210442883.2A
Authority: CN
Inventors: 包志明; 陈涛; 傅学成; 宋波; 张宪忠; 王荣基; 胡英年; 夏建军
Original assignee: Tianjin Fire Fighting Institute Ministry of Public Security
Current assignee: Tianjin Institute of Fire Protection, Ministry of Emergency Management
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2032-11-07
Also published as: CN102921140A

Abstract

本发明是扑救食用油火灾的液体灭火剂，包括以下组分及其重量百分比组成：碱金属皂化剂5%-35%，发泡剂2%-5%，乳化剂1%-5%，高分子增稠稳泡剂0.1%-1.0%，多元醇类助溶剂3%-8%，缓蚀剂0.1%-0.5%，水，余量。本液体灭火剂具有能够快速灭火、防止复燃和飞溅、对环境无污染并且易于清理火灾后现场的特点。

Description

扑救食用油火灾的液体灭火剂

技术领域

本发明属于液体灭火剂，尤其是涉及一种扑救食用油火灾的液体灭火剂。

背景技术：

厨房火灾是一种较为常见的火灾，据美国消费产品安全委员会（CPRC）统计，2003年在美国发生的118700起厨房火灾中，有60+以上是因为食用油温度失控而过热引发的火灾。目前较为成熟的厨房灭火设备主要是针对食用油和油脂等烹饪用油或沉积的油垢所引发的火情，而达到快速扑灭食用油火灾、防止复燃的关键在于灭火剂。

目前已知的各类常见灭火剂品种对食用油火灾均有一定的火势抑制效果，但是由于食用油火（F类火）具有不同于一般可燃、易燃液体火灾（B类火）的发生以及蔓延机理，且厨房环境也较其他场所有所区别，因此很多常规灭火剂产品对食用油火的灭火效果难以令人满意。

对食用油持续加温，其蒸发速率将相应加快，油层上方的蒸汽浓度很快就能达到可燃界限之内，高浓度的食用油蒸汽遇有明火将很容易被点燃。如果食用油继油层温度达到360-370℃及其以上时，常见的食用油品种将会发生自燃，并且很快达到充分燃烧状态。若油温迅速达到400℃-600℃，一旦燃烧则具有很高热量足以维持持续燃烧，因此食用油燃烧具有热释放速率高、蔓延速度快等特点。

还由于燃烧介质整体温度偏高以及在燃烧过程中会由于成分变化而导致燃点降低（试验证明部分食用油加热分解产物的自燃点在65℃左右）等情况，若没有有效的降温手段，则极易导致灭火后发生复燃现象。使用CO₂虽然可以控制明火，但灭火之后的食用油依旧会保持相当高的、超过自燃点的温度，在CO₂逐渐散去之后，未经冷却的食用油在接触到氧气后，将可能随时引起复燃。而且使用浓度很高的CO₂扑灭厨房火灾有可能发生人员窒息死亡的危险。进一步而言，在没有成熟的理论和试验基础上，也不宜使用其它气体灭火剂扑救食用油火灾。

干粉灭火剂虽然对食用油火灾具有一定的抑制作用，但与气体灭火剂相类似的是其同样不具备冷却降温效果，从而导致灭火之后易复燃。

WO2008154933专利报道了一种用于食用油火灾的固体气溶胶灭火器，但是其中所含有的气溶胶类灭火介质同样不具备冷却降温效果。

JP9241691专利也描述了一种用于食用油火灾的粉体灭火剂。值得注意的是，使用粉体灭火介质扑救食用油火灾时，由于粉体的弥散性，会导致整个厨房区域被粉体污染，火场清理极其困难，从而对清洁度要求极高的厨房场所造成一种难以彻底根除的污染。因此粉体灭火介质不宜于作为食用油灭火剂。

使用水成膜泡沫灭火剂和蛋白泡沫灭火剂等常用泡沫灭火剂扑救食用油火灾存在以下问题：虽然食用油的闪点一般在300℃以上，但是食用油的燃烧速率、辐射热要比很多燃油和润滑油高，在使用常用泡沫灭火剂灭火时，在灭火剂施加初期会发生短暂而猛烈的轰燃现象，火焰高度可以迅速增大至之前的数倍，同时还会发生强烈的飞溅作用，因此极易引燃烹饪设备周围的其它可燃材料，在手提式灭火器中使用该类灭火剂还会对操作者带来潜在危险。因此，在美国保险商试验室（UL）制定的厨房灭火系统测试标准以及我国GA498-2004《厨房设备灭火装置》标准中均需进行防飞溅试验。值得注意的是，为达到较好的起泡性能，常规泡沫灭火剂中碳氢类表面活性剂发泡剂的添加量一般都在10-以上，因此产品的售价相对较高。

针对食用油火灾特点而开发食用油专用灭火剂是一种趋势和必然，典型的食用油专用灭火剂是依据油脂的皂化反应而设计，主要是一些碱金属盐类混合物溶液。动植物油的主要成分是饱和和不饱和脂肪酸的甘油三酯，其密度一般为0.95-0.98g/mL，不溶于水。食用油一般有加氢反应和水解反应,而水解反应又可分为碱性水解反应和酸性水解反应,碱性水解又称为皂化反应。加氢反应要在高温高压加镍催化下才能进行,而水解反应在100℃左右的碱性条件下就能进行，皂化反应的产物为脂肪酸盐。当灭火液施加于热油面时，在大量溢出气体和脂肪酸盐的作用下，形成泡沫层，从而隔绝空气与高温食用油，并限制高温油气的蒸发，从而起到灭火的作用。灭火溶液中所含有的水可以进一步冷却食用油,防止复燃。

US3463233中描述了一种食用油灭火剂，使用碳酸钾、硅酸钠（水玻璃）、氢氧化钠、磷酸氢二钾、高磷酸钾、醋酸钾和氢氧化钾等碱金属盐作为皂化剂，同时使用重铬酸钠作为腐蚀抑制剂。但是重铬酸钠的毒性极高，不宜用于厨房灭火剂的组分。

US4756839中描述了一种食用油灭火剂，使用碳酸钾作为皂化剂，同时使用含硼化合物调节灭火介质体系的pH值，从而降低其腐蚀性。但由于高碱性环境是发生皂化反应的条件之一，降低体系的pH值在一定程度上抑制了皂化反应，并进而影响灭火效果。

WO9911327使用醋酸钾、碳酸氢钾、碳酸氢锂或碳酸氢钠作为皂化剂，并使用含硼化合物调节灭火介质体系的pH值。

US20070251707同样使用碳酸钾或碳酸氢钾等碱金属盐作为皂化剂，并加入氟表面活性剂作为润湿剂和成膜剂。但众所周知的是，灭火材料中所使用的氟表面活性剂作为一种持久性有机污染物，已经对自然环境和人类健康带来较大的危害，因此在食用油灭火剂中使用时虽然会起到良好的灭火效果，但是会对厨房环境造成污染，并进而影响人体健康。

KR2007077831、JP2008119303所公开的食用油灭火剂同样含有氟表面活性剂。

发明内容：

本发明的目的是针对上述现有技术的现状公开一种扑救食用油火灾的液体灭火剂，该液体灭火剂具有能够快速灭火、防止复燃和飞溅、对环境无污染并且易于清理火灾后现场的特点。

本发明的扑救食用油火灾的液体灭火剂包括以下组分及其重量百分比组成：碱金属皂化剂5--35%，发泡剂2%-5%，乳化剂1%-5%，高分子增稠稳泡剂0.1%-1.0%，多元醇类助溶剂3%-8%，缓蚀剂0.1%-0.5%，水，余量；

所述碱金属皂化剂是碳酸氢钾、硅酸钠或醋酸钾、氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢钾或高磷酸钾的一种或任选两种及其以上；

所述发泡剂是C₈-C₁₂烷基硫酸酯盐、C₈-C₁₂烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯醚硫酸酯盐或C₈-C₁₂烷基糖苷的一种或任选两种及其以上；

所述乳化剂是失水山梨醇单月桂酸酯（Span20）、失水山梨醇单棕榈酸酯（Span40）、失水山梨醇单硬脂酸酯（Span60）或失水山梨醇单油酸酯（Span80）的一种或任选两种及其以上，优选的是失水山梨醇单月桂酸酯（Span20）或失水山梨醇单棕榈酸酯（Span40）；

所述天然高分子增稠稳泡剂是黄原胶、海藻酸钠、果胶、桃胶、瓜尔胶或阿拉伯胶的一种或任选两种及其以上；

所述多元醇类助溶剂是乙二醇或丙三醇的一种；

所述缓蚀剂是六偏磷酸钠。

本发明优选的重量百分比组成为：

碱金属皂化剂10%-30%，发泡剂3%-4%，乳化剂2%-4%，天然高分子增稠稳泡剂0.3%-0.7%，多元醇类助溶剂4%-7%，缓蚀剂0.2%-0.3%。

发泡剂在本发明中的主要作用是进一步弥补皂化反应生成的脂肪酸盐发泡性能不足的缺陷。一般而言，两种碳氢表面活性剂的复配往往可以获得比单一发泡剂更为优异的起泡性能，因此通过添加的碳氢类表面活性剂发泡剂和皂化反应生成的脂肪酸盐发泡剂协同作用，获得更好的发泡性能，从而起到良好的覆盖灭火效果。

各种食用油乳化形成W/O（油包水）体系所需的HLB值如下表所示。

名称	乳化所需的HLB值
		棉籽油	6.0
牛油脂	6.0
		工业大豆油	7.0
菜籽油	7.5
		棕榈油	8.0
蓖麻油	9.0

从表中可以看出HLB值大致在6.0-9.0范围内。因此在本发明中单独选用HLB值分别为8.6和6.7的Span20和Span40较为合适。而通过两种不同HLB值的Span类乳化剂按一定比例混合，也可以达到同样的乳化效果。此外，Span类乳化剂常用作食品添加剂中的乳化剂，毒性极低，适宜作为食用油灭火剂中的添加剂。

天然高分子增稠稳泡剂的作用是使本发明的泡沫持久性得到保证，加入高分子增稠物质，可以提高气泡的粘度和弹性，进而提升泡沫的稳定性，并可更长时间的维持灭火泡沫层。此外，这类天然高分子物质还经常被用于食品添加剂中的乳化剂，对人体危害小。目前已知在合适的HLB值和结构条件下，两种乳化剂共同作用下可以获得更好的乳化效率和乳化稳定性。本发明中所选用的天然高分子物质作为一种乳化剂，有助于进一步稳定Span类乳化剂所形成乳液的界面膜。

多元醇类助溶剂是兼有降低溶液凝固点作用的助溶剂，Span类乳化剂多为不溶于水的化学品，加入多元醇类助溶剂不仅有助于该类组分的溶解，还可以避免因意外的低温造成本液体灭火剂凝结，并进而带来一些不可逆的性质变化。

缓蚀剂六偏磷酸钠的毒性较重铬酸钠、钼酸钠、苯并三氮唑等缓蚀剂低很多，当其添加量在0.2-0.3%即可起到良好的缓释作用，有效降低对金属制的灭火剂储存容器的腐蚀和金属类厨房设备的腐蚀。

本发明的各组分充分溶解于水，形成易于流动和使用的液体灭火剂。

本发明的扑救食用油火灾的液体灭火剂其显著优势在于：（1）扑灭高温食用油火,仅需数秒钟，灭火效率高。（2）灭火时食用油不会喷溅而造成火势蔓延。（3）形成的泡沫层非常稳定，灭火后不易复燃。（4）对人和环境无显著毒性危害，不会污染厨房内的其它食品及器具，符合当前环保的要求。（5）由于含有具有清洁性质的碳氢表面活性剂，火灾后现场易于清理。（6）成本低廉，配制时各组分按一定比例添加即可，不存在副产物和废弃物，生产过程无污染。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明。

实施例1

扑救食用油火灾的液体灭火剂，以总重量计各组成及其重量百分比含量为：碱金属皂化剂5%，发泡剂2%，乳化剂1%，高分子增稠稳泡剂0.1%，多元醇类助溶剂3%，缓蚀剂0.1%，其余水。

其中：碱金属皂化剂是碳酸氢钾、硅酸钠或醋酸钾、氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢钾或高磷酸钾的一种。发泡剂是C₈-C₁₂烷基硫酸酯盐、C₈-C₁₂烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯醚硫酸酯盐或C₈-C₁₂烷基糖苷的一种。乳化剂是失水山梨醇单硬脂酸酯（Span60）和失水山梨醇单油酸酯（Span80），比例不限。天然高分子增稠稳泡剂是黄原胶、海藻酸钠、果胶、桃胶、瓜尔胶、阿拉伯胶的一种。多元醇类助溶剂是乙二醇。缓蚀剂是六偏磷酸钠。

实施例1的制备方法按以下步骤进行：

（1）按重量百分比准备碱金属皂化剂、发泡剂、乳化剂、天然高分子增稠稳泡剂、多元醇类助溶剂、缓蚀剂和水。

（2）将天然高分子增稠稳泡剂加入到适量水中，室温下溶胀24h；

（3）将乳化剂与多元醇类助溶剂充分搅拌混合；

（4）在搅拌的条件下向乳化剂与多元醇类助溶剂混合溶液中加入水，并依次加入碱金属皂化剂、缓蚀剂、发泡剂和天然高分子增稠稳泡剂水溶液；

（5）充分搅拌溶解，即制得本发明的液体灭火剂。

实施例2

扑救食用油火灾的液体灭火剂，以总重量计各组成及其重量百分比含量为：碱金属皂化剂10%，发泡剂2.5%，乳化剂2%，高分子增稠稳泡剂0.3%，多元醇类助溶剂4%，缓蚀剂0.2%，其余水。

其中：碱金属皂化剂是碳酸氢钾、硅酸钠或醋酸钾、氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢钾或高磷酸钾任选的两种，比例不限。发泡剂是C₈-C₁₂烷基硫酸酯盐、C₈-C₁₂烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯醚硫酸酯盐或C₈-C₁₂烷基糖苷任选的两种，比例不限。乳化剂是失水山梨醇单硬脂酸酯（Span60）和失水山梨醇单油酸酯（Span80），比例不限。天然高分子增稠稳泡剂是黄原胶、海藻酸钠、果胶、桃胶、瓜尔胶、阿拉伯胶任选的两种，比例不限。多元醇类助溶剂是乙二醇。缓蚀剂是六偏磷酸钠。

实施例2的制备方法与实施例1相同。

实施例3

扑救食用油火灾的液体灭火剂，以总重量计各组成及其重量百分比含量为：碱金属皂化剂20%，发泡剂3%，乳化剂3%，高分子增稠稳泡剂0.4%，多元醇类助溶剂5%，缓蚀剂0.3%，其余水。

其中：碱金属皂化剂是碳酸氢钾、硅酸钠或醋酸钾、氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢钾或高磷酸钾任选的6种，比例不限。发泡剂是C₈-C₁₂烷基硫酸酯盐、C₈-C₁₂烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯醚硫酸酯盐或C₈-C₁₂烷基糖苷任选的三种，比例不限。乳化剂是失水山梨醇单月桂酸酯（Span20）。天然高分子增稠稳泡剂是黄原胶、海藻酸钠、果胶、桃胶、瓜尔胶或阿拉伯胶任选的四种，比例不限。多元醇类助溶剂是丙三醇。缓蚀剂是六偏磷酸钠。

实施例3的制备方法与实施例1相同。

实施例4

扑救食用油火灾的液体灭火剂，以总重量计各组成及其重量百分比含量为：碱金属皂化剂35%，发泡剂4%，乳化剂4%，高分子增稠稳泡剂0.7%，多元醇类助溶剂7%，缓蚀剂0.5%，其余水。

其中：碱金属皂化剂是碳酸氢钾、硅酸钠或醋酸钾、氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢钾和高磷酸钾，比例不限。发泡剂是C₈-C₁₂烷基硫酸酯盐、C₈-C₁₂烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯醚硫酸酯盐和C₈-C₁₂烷基糖苷，比例不限。乳化剂是失水山梨醇单棕榈酸酯（Span40）。天然高分子增稠稳泡剂是黄原胶、海藻酸钠、果胶、桃胶、瓜尔胶和阿拉伯胶，比例不限。多元醇类助溶剂是丙三醇。缓蚀剂是六偏磷酸钠。

实施例4的制备方法与实施例1相同。

按照GB17835-2006《水系灭火剂》标准中灭火浓缩液对金属腐蚀率判定方法，对以上各实施例所制得的液体灭火剂进行腐蚀率检测，试验结果显示，各实施例对LF₂₁铝片的腐蚀率为0.2~0.3(mg/d·dm²)，对Q₂₃₅钢片腐蚀率为0.6～0.7(mg/d·dm²)，远低于腐蚀率不大于15(mg/d·dm²)的标准要求。

按照GB17835-2006《水系灭火剂》标准中灭火浓缩液毒性判定方法，对以上各实施例所制得的液体灭火剂进行毒性检测，试验结果显示，没有一条试验用鱼出现死亡，符合标准对灭火剂低毒性的要求。

使用经GA498-2004《厨房设备灭火装置》标准检验合格的型号分别为ZCSZ6和ZCSY8的两种自动厨房灭火设备（型号中的“S”代表该类灭火设备所充装的灭火剂类型为水基型灭火剂），在其灭火剂储罐中分别加入30kg或40kg各实施例所制取的液体灭火剂，然后按照GA498-2004《厨房设备灭火装置》标准规定的灭火性能检验方法进行试验。试验结果显示，各实施例所制得的液体灭火剂在这两种自动厨房灭火装置中使用时，均在2秒钟内扑灭试验所用的色拉油火。所形成的泡沫覆盖层非常稳定，在20min没有出现复燃现象。此外，飞溅性能也符合标准要求。

Claims

1.扑救食用油火灾的液体灭火剂，其特征在于包括以下组分及其重量百分比组成：碱金属皂化剂5％-35％，发泡剂2％-5％，乳化剂1％-5％，高分子增稠稳泡剂0.1％-1.0％，多元醇类助溶剂3％-8％，缓蚀剂0.1％-0.5％，水，余量；

所述碱金属皂化剂是碳酸氢钾、硅酸钠、醋酸钾、氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢钾或高磷酸钾的一种或任选两种及其以上；

所述乳化剂是失水山梨醇单月桂酸酯(Span20)、失水山梨醇单棕榈酸酯(Span40)、失水山梨醇单硬脂酸酯(Span60)或失水山梨醇单油酸酯(Span80)的一种或任选两种及其以上；

所述多元醇类助溶剂是乙二醇或丙三醇的一种；

所述缓蚀剂是六偏磷酸钠。

2.根据权利要求1所述的液体灭火剂，其特征在于优选的重量百分比组成为：碱金属皂化剂10％-30％，发泡剂3％-4％，乳化剂2％-4％，天然高分子增稠稳泡剂0.3％-0.7％，多元醇类助溶剂4％-7％，缓蚀剂0.2％-0.3％。