CN104888397A - 一种细水雾添加剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种细水雾添加剂及其制备方法和应用，由2~10%的碱土金属盐、2~30%的碱金属盐、0.5~10%的表面活性剂及余量的水组成，其水溶液的比重为1.1~1.2。细水雾添加剂的制备包括以下步骤：按配比将所述碱土金属盐、碱金属盐、表面活性剂按先后顺序溶于水中，存放于密封的容器中。本发明的细水雾添加剂应用于扑救A、B类火灾，将细水雾添加剂用水稀释，灌充到细水雾发生器中，喷向火场进行灭火。本发明的细水雾灭火剂对AB两类火均具有强的灭火能力，其灭火速度快、灭火效率高，适合于推广应用。

Description

一种细水雾添加剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及灭火器添加剂领域，具体涉及一种细水雾添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

细水雾灭火技术具有环保无污染、灭火迅速、灭火效率高、对防护对象破坏性小、可用于E类电气带电火灾等特点，可广泛应用在国民生产与生活中的各个消防领域。

传统的细水雾灭火技术主要依赖于物理作用灭火，通过利用尺寸很小（通常< 400 mm）的细水雾颗粒来提升水的灭火效率。首先，细水雾的蒸发速度快，蒸发效率很高，蒸发过程中吸收的汽化潜热有效的冷却了燃烧反应；其次，与传统的水喷淋式灭火技术相比，细水雾产生的高密度细水雾颗粒屏障有效的遮断了火焰燃烧中的辐射热传递；再次，细水雾蒸发过程中产生的水蒸气气体可有效稀释氧浓度，窒息燃烧反应。

近年来，为了进一步提升细水雾的灭火效率，含化学添加剂的细水雾成为国内外细水雾灭火技术研究的热点。该类细水雾灭火添加剂可通过改变细水雾的物理化学特性，使其不仅具备物理灭火作用，还拥有化学阻燃灭火机理，从而显著地增强了细水雾的灭火效果。

现今开发的细水雾灭火添加剂主要包括无机盐类添加剂和有机表面活性剂添加剂两种，其中无机盐类添加剂主要为碱金属盐类和加热下产生阻燃气体的化合物，有机表面活性添加剂主要为氟碳表面活性剂和碳氢表面活性剂。碱金属盐类的灭火机理为通过俘获火场中的自由基，中断燃烧链反应来抑制与熄灭火焰。此外，研究表明，无机盐类添加剂的加入会减慢细水雾颗粒的蒸发速率，使细水雾的运动减缓，并使细水雾的颗粒增大，不利于灭火；而表面活性剂的添加可以有效降低水的表面张力，增强细水雾的流动性能。因此，只有将二者有效的复配，才能使得细水雾具有最优的灭火性能。如中国专利CN 102029040A记载了一种细水雾灭火复合添加剂，其中碱金属盐采用碳酸钾、碳酸钠、磷酸钠、乳酸钠和碘化钠的一种或多种，加热下产生阻燃气体的化合物采用尿素和碳酸氢铵的一种或两者的混合；表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠和椰子油二乙醇酰胺的一种或两者的混合。再例如中国专利CN 102657924A中记载的细水雾添加剂中采用的碱金属盐为碳酸氢钾、碳酸钾、磷酸二氢钠、乳酸钠的的一种或多种，加热下产生阻燃气体的化合物为尿素，表面活性剂选择氟碳表面活性剂CF₃CF₂CF₂O(CF(CF₃)CF₂O)₂-CF(CF₃)CONH(CH₂)₃N⁺ (C₂H₅)CH₃I^-。但是以上细水雾灭火添加剂中采用的碱金属盐类的阻燃效果有限，灭火效率不高，因此制备一种新型的、灭火效率高的细水雾添加剂亟需解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种灭火速度快、灭火效率高的细水雾添加剂及其制备方法，相应得提供了其在扑救A、B类火灾中的应用。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种细水雾添加剂，由2~10%（质量分数）的碱土金属盐、2~30%的碱金属盐、0.5~10%的表面活性剂及余量的水组成，其水溶液的比重为1.1~1.2。在现今的研究中，碱金属盐类公认的灭火机理为：碱金属盐类受热分解，产生的碱金属以气态或离子形式进入气相中，瞬间与燃烧物燃烧所产生的活性基团H·、OH·和O·等吸附并发生化学反应，消耗该类基团，使燃烧的自由基链式反应受到抑制，最终使燃烧火焰熄灭。本发明研究发现可溶性碱土金属盐类的灭火阻燃机理与碱金属盐类相似，但是其灭火效果在同当量的情况下后者相对略差。本发明研究还发现，当特定的可溶性碱土金属盐类与碱金属盐类混合时，其灭火效果强于其任一相同当量的单一组分（其中所含有的碱土金属盐类与碱金属盐类）。虽然我们对其内在机理还不知晓，但是我们可以确定，可溶性碱土金属盐类与碱金属盐类两者在灭火过程时存在某种协同阻燃的效果。

上述的细水雾添加剂中，优选的，所述碱土金属盐为亚磷酸钙或次亚磷酸钙。

上述的细水雾添加剂中，优选的，所述碱金属盐为硫酸钾、硫酸氢钾、碳酸钾、碳酸氢钾、磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化钾、硝酸钾、乳酸钾、柠檬酸钾、醋酸钾、葡萄糖酸钾、山梨酸钾、氟硼酸钾、酒石酸锑钾中的任意一种或多种的混合物。

上述的细水雾添加剂中，优选的，所述表面活性剂为十六烷基二甲基磺丙基甜菜碱与十六烷基乙氧基磺基甜菜碱中的任意一种或者两者的混合物。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的细水雾添加剂的制备方法，包括以下步骤：按配比将所述碱土金属盐、碱金属盐、表面活性剂按先后顺序溶于水中，存放于密封的容器中。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的细水雾添加剂或由上述的制备方法制得的细水雾添加剂在扑救A、B类火灾中的应用，将所述细水雾添加剂用水稀释，灌充到细水雾发生器中，喷向火场进行灭火。

上述的应用中，优选的，所述细水雾添加剂与水按1:2~1:30（体积比）的比例稀释。

本发明将添加有单一添加剂组分的细水雾灭火效果与纯水的细水雾灭火效果进行对比，其中碱土金属盐采用次亚磷酸钙，钾盐采用碳酸氢钾，测试的结果如下表（表1）：

表1. 单一添加剂的灭火效果对比

本发明还发现，当特定的碱土金属盐和碱金属盐复合使用时，可获得更好的细水雾灭火阻燃效果（如表2）。

表2.混合添加剂的灭火效果对比

与现有技术相比，本发明的优点在于：现有细水雾灭火添加剂中采用的碱金属盐类的阻燃效果有限，灭火效率不高，本发明将碱土金属盐类和碱金属盐类相结合，再通过与表面活性剂复配，配置出一种新型的可同时应用于AB类灭火的高效细水雾添加剂。本发明的细水雾灭火剂对AB两类火均具有强的灭火能力，其灭火速度快、灭火效率高，适合于推广应用。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

一种本发明的细水雾添加剂，由6.9%的亚磷酸钙、6.9%的碳酸氢钾、3.4%的十六烷基二甲基磺丙基甜菜碱及余量的水组成，其水溶液的比重为1.17。

一种本实施例的细水雾添加剂的制备方法，包括以下步骤：将600升去离子水加入到容积为1000升的配置有搅拌机的溶液反应釜内，在室温下将50 kg的亚磷酸钙固体加入反应釜中，启动搅拌待其完全溶解后，再将50 kg的碳酸氢钾加入反应釜中。待溶液完全溶解后，再加入25 kg的十六烷基二甲基磺丙基甜菜碱，得到比重约为1.17的细水雾灭火添加剂，将灭火添加剂存放在密闭、防光的瓶中。

一种本实施例的细水雾添加剂的应用：灭火前将细水雾灭火添加剂按1:5的比例用水稀释，然后充灌到细水雾发生器中进行灭火（A、B类火）。

实施例2：

一种细水雾添加剂，由6.9%的亚磷酸钙、6.9%的碳酸氢钾、3.4%的十六烷基乙氧基磺基甜菜碱及余量的水组成，其水溶液的比重为1.17。

一种本实施例的细水雾添加剂的制备方法，包括以下步骤：将600升去离子水加入到容积为1000升的配置有搅拌机的溶液反应釜内，在室温下将50 kg的亚磷酸钙固体加入反应釜中，启动搅拌待其完全溶解后，再将50 kg的碳酸氢钾加入反应釜中。待溶液完全溶解后，再加入25 kg的十六烷基乙氧基磺基甜菜碱，得到比重约为1.17的细水雾灭火添加剂，将灭火添加剂存放在密闭、防光的瓶中。

一种本实施例的细水雾添加剂的应用：灭火前将细水雾灭火添加剂按1:5的比例用水稀释，然后充灌到细水雾发生器中进行灭火（A、B类火）。

实施例3：

一种细水雾添加剂，由6.9%的亚磷酸钙、6.9%的氯化钾、3.4%的十六烷基二甲基磺丙基甜菜碱及余量的水组成，其水溶液的比重为1.17。

一种本实施例的细水雾添加剂的制备方法，包括以下步骤：将600升去离子水加入到容积为1000升的配置有搅拌机的溶液反应釜内，在室温下将50 kg的亚磷酸钙固体加入反应釜中，启动搅拌待其完全溶解后，再将50 kg的氯化钾加入反应釜中。待溶液完全溶解后，再加入25 kg的十六烷基二甲基磺丙基甜菜碱，得到比重约为1.17的细水雾灭火添加剂，将灭火添加剂存放在密闭、防光的瓶中。

一种本实施例的细水雾添加剂的应用：灭火前将细水雾灭火添加剂按1:5的比例用水稀释，然后充灌到细水雾发生器中进行灭火（A、B类火）。

实施例4：

一种细水雾添加剂，由6.9%的亚磷酸钙、6.9%的碳酸氢钾、1.7%的十六烷基乙氧基磺基甜菜碱与1.7%的十六烷基二甲基磺丙基甜菜碱及余量的水组成，其水溶液的比重为1.17。

一种本实施例的细水雾添加剂的制备方法，包括以下步骤：将600升去离子水加入到容积为1000升的配置有搅拌机的溶液反应釜内，在室温下将50 kg的亚磷酸钙固体加入反应釜中，启动搅拌待其完全溶解后，再将50 kg的碳酸氢钾加入反应釜中。待溶液完全溶解后，再加入12.5 kg的十六烷基乙氧基磺基甜菜碱与12.5 kg的十六烷基二甲基磺丙基甜菜碱，得到比重约为1.17的细水雾灭火添加剂，将灭火添加剂存放在密闭、防光的瓶中。

一种本实施例的细水雾添加剂的应用：灭火前将细水雾灭火添加剂按1:5的比例用水稀释，然后充灌到细水雾发生器中进行灭火（A、B类火）。

对比例1：

将600升去离子水加入到容积为1000升的配置有搅拌机的溶液反应釜内，在室温下将100 kg次亚磷酸钙固体加入反应釜中，启动搅拌待其完全溶解后，得到比重约为1.14的细水雾灭火添加剂溶液。将灭火添加剂溶液存放在密闭、防光的瓶中，灭火前将溶液按1:5的比例用水稀释即得到细水雾灭火剂。将灭火剂充灌到细水雾发生器中进行灭火（A、B类火）。

对比例2：

将600升去离子水加入到容积为1000升的配置有搅拌机的溶液反应釜内，在室温下将100 kg碳酸氢钾固体加入反应釜中，启动搅拌待其完全溶解后，得到比重约为1.16的细水雾灭火添加剂溶液。将灭火添加剂溶液存放在密闭、防光的瓶中，灭火前将溶液按1:5的比例用水稀释即得到细水雾灭火剂。将灭火剂充灌到细水雾发生器中进行灭火（A、B类火）。

对比例3：

将600升去离子水加入到容积为1000升的配置有搅拌机的溶液反应釜内，在室温下将50 kg的亚磷酸钙固体加入反应釜中，启动搅拌待其完全溶解后，再将50 kg的碳酸氢钾加入反应釜中。待溶液完全溶解后，得到比重约为1.15的细水雾灭火添加剂溶液。将灭火添加剂溶液存放在密闭、防光的瓶中，灭火前将溶液按1:5的比例用水稀释即得到细水雾灭火剂。将灭火剂充灌到细水雾发生器中进行灭火（A、B类火）。

将实施例1~4及对比例1~3制备的细水雾灭火添加剂与水按1:5比例稀释后，灌充在电动式细水雾灭火器中进行A类火灭火试验。燃烧物采用由同等规格的干木材块钉制的规则木垛，干木材块的尺寸是500mm×40mm×40mm。钉制的木垛共六层，每层六根，共使用36根干木材块。木垛在灭火试验前预燃烧50 %的重量，时间约为5分钟，然后采用实施例1~4及对比例1~3中的六种细水雾灭火添加剂所配置的水溶液分别进行灭火。

将实施例1~4及对比例1~3制备的细水雾灭火添加剂与水按1:5比例稀释，灌充在电动式细水雾灭火器中进行B类火灭火试验。燃烧物采用油盘火，所采用的燃料为汽油。油盘的规格为半径为500mm，深度为100mm。燃油在灭火试验前预燃烧2分钟，然后采用实施例1~4及对比例1~3的六种细水雾灭火添加剂所配置的水溶液分别进行灭火。

灭火试验结果如表3、表4所示。

表3  A类木垛火灭火试验结果

表4  B类油火灭火试验结果

细水雾灭火试验结果表明，本发明的细水雾灭火剂对AB两类火均具有强的灭火能力，其灭火速度快、灭火效率高，适合于推广应用。

Claims (7)

1.一种细水雾添加剂，其特征在于，由2~10%的碱土金属盐、2~30%的碱金属盐、0.5~10%的表面活性剂及余量的水组成，其水溶液的比重为1.1~1.2。

2.根据权利要求1所述的细水雾添加剂，其特征在于，所述碱土金属盐为亚磷酸钙或次亚磷酸钙。

3.根据权利要求1所述的细水雾添加剂，其特征在于，所述碱金属盐为硫酸钾、硫酸氢钾、碳酸钾、碳酸氢钾、磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化钾、硝酸钾、乳酸钾、柠檬酸钾、醋酸钾、葡萄糖酸钾、山梨酸钾、氟硼酸钾、酒石酸锑钾中的任意一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1~3中任意一项所述的细水雾添加剂，其特征在于，所述表面活性剂为十六烷基二甲基磺丙基甜菜碱与十六烷基乙氧基磺基甜菜碱中的任意一种或者两者的混合物。

5.一种如权利要求1~4中任意一项所述的细水雾添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配比将所述碱土金属盐、碱金属盐、表面活性剂按先后顺序溶于水中，存放于密封的容器中。

6.一种如权利要求1~4中任意一项所述的细水雾添加剂或由权利要求5制备方法制得的细水雾添加剂在扑救A、B类火灾中的应用，其特征在于，将所述细水雾添加剂用水稀释，灌充到细水雾发生器中，喷向火场进行灭火。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述细水雾添加剂与水按1:2~1:30的比例稀释。