CN103721365B - 一种不含全氟辛基类的非极性水成膜泡沫灭火剂 - Google Patents

Abstract

一种不含全氟辛基类的非极性水成膜泡沫灭火剂，其特征在于：是由氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、泡沫添加剂和适量的有机溶剂配制而成。其优点是：氟碳表面活性剂是由全氟丁基磺酰类、全氟己基磺酰类为基础合成的不含PFOS/PFOA的含氟表面活性剂，当用量为1%～3.5%，配制成6%型水成膜泡沫灭火剂，就能达到很低的表面张力；并且加入了辛基磺酸类表面活性剂作为复配用的碳氢表面活性剂，增加了泡沫灭火剂的铺展性能和降低了泡沫灭火剂的表面张力等。该水成膜泡沫灭火剂，通过了由中国国家权威机构-国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心的检测，可以替代含全氟辛基类表面活性剂的水成膜泡沫灭火剂。

Description

一种不含全氟辛基类的非极性水成膜泡沫灭火剂

技术领域

本发明涉及泡沫灭火剂技术领域，具体地说是一种不含全氟辛基类的非极性水成膜泡沫灭火剂。

背景技术

目前用于扑救油类火灾的灭火剂中,泡沫灭火剂是最常用和最有效的手段。半个多世纪以来,随着石油和石化工业的迅猛发展,无论是蛋白型泡沫灭火剂还是合成型泡沫灭火剂,趋向于向水成膜泡沫灭火剂的方向发展。这是因为水成膜型泡沫具有极低的表面张力和与燃料间极低的界面张力,这就使得泡沫液析出的水可以在比重比其小的烃类燃料表面上形成水膜并迅速扩散,并且析出液体迅速冷却油面。利用水膜和泡沫的双重覆盖作用实施灭火。大量的应用性灭火试验表明:对同样面积同样燃料的火，在相同的供给强度下，与蛋白、氟蛋白泡沫或其他合成型泡沫灭火剂相比，水成膜型泡沫均具有最短的控火时间和灭火时间。不仅如此，当火灾扑灭后，如果泡沫层受到搅动或局部破坏后，在裸露的燃料表面上仍然会形成一层水膜并可保持一定时间，这种有效的封闭作用导致了成膜型泡沫具有良好的抗复燃能力，同时氟蛋白灭火剂容易变质发臭，所以一般很少有人运用。

水成膜泡沫灭火剂主要由氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、泡沫添加剂和适量的有机溶剂制成，其原理是基于很低浓度的氟表面活性剂水溶液在油面上的铺展。因此含氟表面活性剂在水成膜泡沫灭火剂中至关重要。但由于氟表面活性剂合成困难，价格昂贵，使水成膜泡沫灭火剂难以推广。近年来许多国外产品中，如美、英、意等国的水成膜泡沫灭火剂取得了一定的进展。但其中他们所用的氟表面活性剂主要是全氟辛基磺酰类化合物（PFOS）和全氟辛酸及其盐类（PFOA）化合物。而各种实验表明，PFOS/PFOA在各种理化条件下几乎不会发生任何可以观察到的降解，为目前世界上最难降解的有机污染物之一，具有很高的生物蓄积性和人体多脏器毒性，各国已经陆续禁止其使用。

近年来随着我国消防意识的增强和消防技术整体水平的提高,环保力度的加大，寻找一种无毒、无味、不易腐败的高效水成膜灭火剂成为大势所趋。本发明正是基于以上原理，首先合成出一类不含PFOS/PFOA的，价格低廉的含氟表面活性剂，后通过大量实验配制出一种不含PFOS/PFOA的，非极性水成膜轻水泡沫灭火剂。

发明内容

本发明的目的是研制一种以全氟丁基磺酰类、全氟己基磺酰类为基础合成的含氟表面活性剂，并且在用量很少的情况下就能达到很低的表面张力，来制作一种可替代PFOS/PFOA的含氟水成膜泡沫灭火剂。

本发明一种不含全氟辛基类的非极性水成膜泡沫灭火剂，其组份重量百分比如下：

碳氢表面活性剂5～15

组份总重量百分比为百分之百。

所述的氟碳表面活性剂为以全氟丁基磺酰类、全氟己基磺酰类为基础合成的不含PFOS/PFOA的含氟表面活性剂，如N′-3-(二甲基)-丙基-(N-全氟丁基磺酰基-N-辛基磺酰基)-亚胺羧酸型甜菜碱、N′-3-(二甲基)-丙基-(N-全氟己基磺酰基)-亚胺羧酸型甜菜碱、N′-3-(二甲基)-丙基-(N-全氟丁基磺酰基-N-辛基磺酰基)-氧化胺。

所述的碳氢表面活性剂为辛基磺酸类表面活性剂，如辛基磺酸钠等。传统复配所用的碳氢表面活性剂十二烷基硫酸类虽然泡沫非常丰富，但表面张力，界面张力均达不到要求，并且在环己烷中也不铺展。于是，在配方中去掉了十二烷基硫酸类，加入了辛基磺酸类表面活性剂作为复配用的碳氢表面活性剂，可以改进泡沫灭火剂的铺展性能、表面张力。

表面张力对实验的影响大量筛选试验表明，较低的表面张力和界面张力,使得扩散系数提高（扩散系数＞0），能提高水膜和泡沫在燃料上的蔓延速度，尽管能缩短控火时间，但不一定能解决边缘火和抗烧时间，说明除了氟碳表面活性剂和碳氢表面活性剂以外的添加剂或助剂的作用也十分重要。配方中的助剂包括：发泡剂糖苷，稳泡剂椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)，助溶剂尿素，稳定剂、增稠剂和抗烧剂黄原胶。实验发现黄原胶质量分数的增加,泡沫25%析液时间明显增加，这是因为在溶液中加入黄原胶后，由于形成氢键的作用，使表面粘度增大，膜的强度增加，泡膜内液体流失速度变慢，气体透过性降低，故可使泡沫寿命显著延长，稳定性大提高，但相应的由于溶液粘度过高，使得体系一方面增加了液相的粘度，使泡沫稳定，另一方面使表面吸附的速度减慢，表面张力在一定时间内增大。根据实验现象，未加黄原胶时，产生的泡沫表层松散，单个泡沫体积较大，较易破灭；加入黄原胶后，泡沫表层致密，单个泡沫体积均匀细小，泡沫较难破灭。但同时由于黄原胶的加入，随着液相粘度的增大，起泡时需要克服的粘滞阻力相应增大，起泡能力就会减弱。由于黄原胶在油面可以漂浮，使得加入黄原胶在一定程度上可以反应其抗溶性。考虑到黄原胶的溶解性能差，体系中添加不易太多,只能添加少量，根据制作工艺以及实际效果，选择质量分数0.07%为最佳添加量。

在配制浓缩液时，有机溶剂也必不可少，适当的有机溶剂还可起到防冻和增泡作用，有机溶剂种类繁多，本配方选择丙二醇单甲醚、和丙二醇，其中丙二醇也作为抗冻剂。

本发明一种不含全氟辛基类的非极性水成膜泡沫灭火剂的优点是：氟碳表面活性剂是由全氟丁基磺酰类、全氟己基磺酰类为基础合成的不含PFOS/PFOA的含氟表面活性剂，当用量为1%～3.5%，配制成6%型水成膜泡沫灭火剂，就能达到很低的表面张力；碳氢表面活性剂为辛基磺酸类表面活性剂，增加了泡沫灭火剂的铺展性能和降低了泡沫灭火剂的表面张力等。该水成膜泡沫灭火剂，通过了由中国国家权威机构-国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心的检测，可以替代含全氟辛基类表面活性剂的水成膜泡沫灭火剂。

具体实施方式

实例一：

一种不含全氟辛基类的非极性水成膜泡沫灭火剂，其组成百分比为：

经检测，其主要性能如下：

名称：泡沫灭火剂/6%(AFFF、-1℃)

注：1.所用燃料为200橡胶工业用溶剂油2.油盘尺寸：内径565mm，深度150mm，壁厚2.5mm，油盘面积0.25m²，圆锥底高度为30mm；

实例二

一种不含全氟辛基类的非极性水成膜泡沫灭火剂，其组成百分比为：

经检测，其主要性能如下：

名称：泡沫灭火剂/6%(AFFF、-1℃)

注：1.所用燃料为200橡胶工业用溶剂油2.油盘尺寸：内径565mm，深度150mm，壁厚2.5mm，油盘面积0.25m²，圆锥底高度为30mm；

实例三

一种不含全氟辛基类的非极性水成膜泡沫灭火剂，其组成百分比为：

经检测，其主要性能如下：

名称：泡沫灭火剂/6%(AFFF、-1℃)

注：1.所用燃料为200橡胶工业用溶剂油2.油盘尺寸：内径565mm，深度150mm，壁厚2.5mm，油盘面积0.25m²，圆锥底高度为30mm；

实例四：

一种不含全氟辛基类的非极性水成膜泡沫灭火剂，其组成百分比为：

经检测，其主要性能如下：

名称：泡沫灭火剂/6%(AFFF、-1℃)

Claims (4)

1.一种不含全氟辛基类的非极性水成膜泡沫灭火剂，其组份重量百分比如下：

组份总重量百分比为百分之百，

所述的氟碳表面活性剂为以全氟丁基磺酰类、全氟己基磺酰类为基础合成的不含PFOS/PFOA的含氟表面活性剂，

所述助剂包括质量分数0.07％的黄原胶。

2.如权利要求1所述的不含全氟辛基类的非极性水成膜泡沫灭火剂，其特征在于：所述的氟碳表面活性剂为N′-3-(二甲基)-丙基-(N-全氟丁基磺酰基-N-辛基磺酰基)-亚胺羧酸型甜菜碱、N′-3-(二甲基)-丙基-(N-全氟己基磺酰基)-亚胺羧酸型甜菜碱或N′-3-(二甲基)-丙基-(N-全氟丁基磺酰基-N-辛基磺酰基)-氧化胺。

3.如权利要求1所述的不含全氟辛基类的非极性水成膜泡沫灭火剂，其特征在于：所述的碳氢表面活性剂为辛基磺酸类表面活性剂。

4.如权利要求3所述的不含全氟辛基类的非极性水成膜泡沫灭火剂，其特征在于：所述的碳氢表面活性剂为辛基磺酸钠。