CN105126290A

CN105126290A - 无氟易降解型添加剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN105126290A
Application number: CN201510536932.2A
Authority: CN
Inventors: 胡金萍; 罗俊
Original assignee: SHENZHEN HENG XING SECURITY TESTING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN HENG XING SECURITY TESTING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2015-12-09

Abstract

本发明涉及灭火技术领域，具体公开了一种无氟易降解型添加剂及其制备方法和应用。所述无氟易降解型添加剂由如下重量百分比的配方组分组成：表面活性剂1％～10％；有机溶剂10％～20％；抗烧剂1％～10％；碱金属盐10％～20％；余量为水。本发明无氟易降解型添加剂，表面活性剂、有机溶剂、抗烧剂及碱金属盐作为无氟易降解型添加剂的重要组分，四者相互协同，共同改善细水雾灭火的微环境，从而提高灭火效果，并能够避免灾情过后火灾现场金属物品加速腐蚀的现象，且无毒无害，绿色环保，可广泛应用于各种场合的细水雾灭火系统中。

Description

无氟易降解型添加剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及灭火技术领域，尤其涉及一种无氟易降解型添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

自美国与1996年发布了世界上第一个细水雾灭火系统的设计标准(NFPA750-1996)后，细水雾灭火技术因其具有高效、稳定、清洁等特点，作为新一代灭火技术，逐渐替代灭火产品“哈龙”，并且得到大力推广。2001年8月，中国公安部消防局发布了公消[2001]217号文，该文规定在我国可以使用高压细水雾等作为“哈龙”替代品。目前细水雾灭活技术已经逐渐走向应用阶段。

由于细水雾的灭火机理主要是表面冷却、窒息、辐射热阻隔和浸湿作用，因此其灭火性能需要低于“哈龙”和其他化学灭火介质。根据国内外火灾科学界的研究表明，在细水雾中加入添加剂可以大大提高其灭火性能。因此，研发清洁环保、安全可靠的高效细水雾添加剂成为细水雾灭火技术领域的迫切需求。

现有细水雾添加剂大致分为两类：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KHCO₃、K₂CO₃、NaHCO₃、Na₂CO₃、NaCl、KCl、LiCl、CaCl₂等。该类添加剂主要通过金属元素捕捉燃烧链反应过程中的氢、氧、羟等自由基而使燃烧反应中断，因此可以有效提高细水雾的灭火效率。但由于金属离子的电离作用，不仅会对存储设备造成腐蚀，还会对火灾现场的精密仪器和其他金属设备造成损害，因此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，主要有含氟表面活性剂和粘性调节剂组成。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。其核心组分氟碳表面活性剂可分解成全氟辛烷磺酸盐或类似物。这是一类具有全身多脏器毒性的环境污染物，且持久性极强，是最难分解的有机污染物之一，并具有远距离环境传输的能力，污染范围极广，扩散在环境中，长时间被残留，可能会带来与含氯氟烃、含溴氟烃相似的对环境的破坏。国际上已有相关法律文件对氟碳表面活性剂的使用进行了限制。

专利号为CN1634622A、CN101214411A、CN101020108A、CN102029040A、CN102657924B及CN103111036A的专利均公布了与细水雾添加剂有关的技术方案，不过这些专利的技术方案均采用了上述两类添加剂中的某些物质或两类物质进行复合，因此，不可避免的也存在上述局限性。

发明内容

本发明实施例提供一种无氟易降解型添加剂及其制备方法，目的在于克服上述现有细水雾灭火技术中无机盐类添加剂存在的腐蚀存储设备、损害灭火现场精密仪器及其他金属设备或有机类添加剂易污染甚至破坏环境等问题。

本发明实施例的另一个目的，在于提供该无氟易降解型添加剂的应用。

为了达到上述发明的目的，本发明提供的实施例采用的技术方案如下：

一种无氟易降解型添加剂，由如下重量百分比的配方组分组成：

以及，一种无氟易降解型添加剂的制备方法，包括如下步骤：

按照上述本发明无氟易降解型添加剂配方分别称取所述表面活性剂、有机溶剂、抗烧剂、碱金属盐和水；

将称取的所述表面活性剂、所述有机溶剂及所述抗烧剂进行混料处理，获得A组分；

将称取的所述碱金属盐与所述水进行混料处理，获得B组分；

将获得的所述A组分和所述B组分进行混料处理。

以及，本发明无氟易降解型添加剂或由本发明无氟易降解型添加剂制备方法制备的无氟易降解型添加剂在细水雾灭火中的应用。

上述实施例的无氟易降解型添加剂，采用表面活性剂、有机溶剂、抗烧剂和碱金属盐为主要原料，产品清洁无污染，表面活性剂具有增大表面张力或黏度的作用，能有效稀释火场周围氧气及可燃气体的浓度，并且形成在可燃物表面形成水膜或泡沫覆盖层，灭火性能优越。

采用上述实施例的无氟易降解型添加剂的制备方法进行无氟易降解型添加剂的制备，无需过滤等，无三废产生，制得的无氟易降解型添加剂体系稳定，不出现聚沉、悬浮物或分层等现象，既能够手工操作，又可以自动化生产，工艺简单，生产效率高。

上述实施例的无氟易降解型添加剂或由上述制备方法制备的无氟易降解型添加剂，作为细水雾灭火的添加剂，不腐蚀存储设备、用于灭火现场，不腐蚀现场精密仪器且容易降解，对人体无毒无害，对环境无污染；可提高雾滴在灭火过程中的穿透力，使雾化更加均匀，进而有效稀释火场周围氧气和可燃气体的浓度，还能在可燃物表面形成水膜或泡沫覆盖层，使燃烧物与氧气隔离，达到快速灭火的目的，灭火效果明显。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种无氟易降解型添加剂，该无氟易降解型添加剂由如下重量百分比的配方组分组成：

其中，在任一实施例中，表面活性剂在配方组分中应当具有能够改变溶液的表面张力或黏度改变细水雾的雾化效果，增强雾滴在火场中的穿透能力，并能够稀释火场周围氧气和可燃气体浓度，且多种表面活性剂进行混合复配使用时，可在燃烧物表面形成水膜或泡沫覆盖层，将燃烧物与氧气隔离。优选地，表面活性剂为含硅表面活性剂、碳氢表面活性剂中的至少一种。

在一具体实施例中，含硅表面活性剂是分子式为

HO(CH₂CH₂O)_n-(CH₂)₃-(Me₂SiO)₇-SiMe₃、

(Me₃SiO)₂Si(Me)-(CH₂)₃-(CH₂CH₂O)_n-H

(C₁₂H₂₅NH₂)₄SiCl₄、

[(Me₃SiO)₂Si]₂Si(Me)-C₃H₆-(OCH₂CH₂)_n-SO₃Na及

[(Me₃SiO)₂Si]₂Si(Me)-C₃H₆-(OCH₂CH₂)_n-O-SO₃Na中的至少一种；

其中，n＝6-12。

在一具体实施例中，碳氢表面活性剂是分子式为

R-C₆H₄-SO₃Na、

R-SO₃Na、

R-CH＝CH-CH₂SO₃Na、

ROSO₃Na、

RNH₂-CH₂CH₂COO及

中的至少一种；

其中，R是C₁₂～C₁₈的烷基链。

除上述含硅、碳氢两类表面活性剂同类之间的混合使用，也可以是含硅表面活性剂与碳氢表面活性剂共同混合使用。

上述含硅或碳氢表面活性剂作为无氟易降解型添加剂的配方组分，可通过改变溶液表面张力或粘度改变细水雾的雾化效果，增强雾滴在火场的穿透能力，同时使雾化更加均匀，有效稀释火场周围的氧气和可燃气体浓度。更重要的是，上述两类表面活性剂混合复配或同类表面活性剂混合复配后作为无氟易降解型添加剂的配方组分，可在燃烧物表面形成水膜或泡沫覆盖层，使燃烧物与氧气隔离，达到快速灭火的目的；同时抗复燃能力强，对快速扑灭B类火效果显著，产生的泡沫极易破碎消失，因此对灭火现场无污染。

在任一实施例中，有机溶剂在无氟易降解型添加剂的配方组分中，应当具有提高其他各组分溶解度和互溶性的作用。在一实施例中，有机溶剂为乙二醇、丙三醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇中的至少一种，这几类有机溶剂可提高无氟易降解型添加剂中其他组分物质的溶解度和互溶性，增加覆盖层的稳定性，达到降低添加剂凝固点的作用，进而有效提高细水雾的抗冻能力，并且不易燃，也不助燃。

在任一实施例中，抗烧剂为黄原胶、阻燃尿素中的至少一种。黄原胶或阻燃尿素或者黄原胶和阻燃尿素两者的混合物在无氟易降解型添加剂的配方组分中，具有增强表面活性剂覆盖层对可燃物的密封性能，提高覆盖层的抗烧特性，同时增强覆盖层的稳定性。特别地，阻燃尿素中含有通过相变和热解吸热的组分，能有效降低火焰及燃烧物的温度，从而阻碍火焰烘烤火场可燃物质引起火情快速蔓延，也使得火场可燃物燃烧速度得以延缓。

在任一实施例中，碱金属盐为乳酸钠、乳酸钾、醋酸钠、醋酸钾、苯甲酸钠、山梨酸钾中的至少一种。乳酸钠、乳酸钾、醋酸钠、醋酸钾、苯甲酸钠、山梨酸钾中任何一种或几种混合与燃烧物燃烧的链式反应产生的活性自由基发生链的终止反应，使燃烧物的燃烧链中断。更重要的是，所述的碱金属盐均为有机盐，在水溶液中不易发生电离，覆盖于火场中的金属设备时不易造成点腐蚀，从而使得无氟易降解型添加剂腐蚀性远低于含无机盐类添加剂。更重要的是，苯甲酸钠或山梨酸钾还是优质的防腐剂，在无氟易降解型添加剂中可有效抑制微生物的生长，可极大的延长无氟易降解型添加剂的保存有效期，从而延长使用期限而不容易发生腐蚀变质。含苯甲酸钠或山梨酸钾的无氟易降解型添加剂喷洒于火灾现场时，也有一定抑菌效果，细菌不容易生长，使得火灾过后的金属物品也不容易发生微生物腐蚀。

上述表面活性剂、有机溶剂、抗烧剂及碱金属盐作为无氟易降解型添加剂的重要组分，四者相互协同，共同改善细水雾灭火的微环境，从而提高灭火效果，并能够避免灾情过后火灾现场金属物品加速腐蚀的现象。

相应地，本发明实施例还提供了上述无氟易降解型添加剂的制备方法。在一实施例中，上述无氟易降解型添加剂的制备方法包括以下步骤：

步骤S01，按照上述配方分别称取所述表面活性剂、有机溶剂、抗烧剂、碱金属盐和水；

步骤S02，将称取的所述表面活性剂、所述有机溶剂及所述抗烧剂进行混料处理，获得A组分；

步骤S03，将称取的所述碱金属盐与所述水进行混料处理，获得B组分；

步骤S04，将步骤S02和步骤S03分别获得的所述A组分和所述B组分进行混料处理。

具体地，步骤S01～S04只需在常温下进行。

具体地，步骤S02～S04的混料处理，均需将各组分进行充分溶解，混合均匀。为了使得各组分能够实现充分溶解和混合均匀，可以采用机械搅拌或者手动搅拌。

该无氟易降解型添加剂的制备方法，只需要常温条件，无需过滤，无三废产生，制得的无氟易降解型添加剂体系稳定，不出现聚沉、悬浮物或分层等现象，可长期保存。既能够手工操作，又可以自动化生产，工艺简单，生产效率高，便于工业化生产。

以及，相应地，本发明实施例还提供了该无氟易降解型添加剂在细水雾灭火中的应用。

在一实施例中，采用细水雾灭火技术进行灭火时，将本发明实施例提供的无氟易降解型添加剂或本发明实施例提供的无氟易降解型添加剂的制备方法制备的无氟易降解型添加剂加水稀释，搅拌均匀后注入细水雾灭火系统的储水罐中，混合均匀即可使用。

在细水雾灭火过程中，添加本发明实施例提供的无氟易降解型添加剂，不仅能够提高细水雾灭火效果，而且对其他火灾现场的金属设备无腐蚀性；更重要的是对人体无毒无害，绿色环保。

下面通过多个实施例来举例说明本发明上述无氟易降解型添加剂及其制备方法。

实施例1

一种无氟易降解型添加剂及其制备方法，其中，无氟易降解型添加剂由如下配方组分组成：

该无氟易降解型添加剂的制备方法如下：

首先，分别称取上述实施例1提供的配方组分。

其次，在搅拌下将0.2kg[(Me₃SiO)₂Si]₂Si(Me)-C₃H₆-(OCH₂CH₂)₆-SO₃Na，0.1kgHO(CH₂CH₂O)₆-(CH₂)₃-(Me₂SiO)₇-SiMe₃，0.7kg十二烷基硫酸钠和1kg黄原胶用10kg乙二醇溶解混合均匀组成A组分。

再次，20kg苯甲酸钠用68kg水溶解混合均匀组成B组分。

最后，将A组分与B组分混合均匀。

实施例2

该无氟易降解型添加剂的制备方法如下：

首先，分别称取上述实施例2提供的配方组分。

其次，在搅拌下将3kg[(Me₃SiO)₂Si]₂Si(Me)-C₃H₆-(OCH₂CH₂)₇-O-SO₃Na，2kg十二烷基苯磺酸钠和5kg阻燃尿素用10kg乙二醇和5kg丙三醇溶解混合均匀组成A组分。

再次，将15kg山梨酸钾用60kg水溶解混合均匀组成B组分。

最后，将A组分与B组分混合均匀。

实施例3

该无氟易降解型添加剂的制备方法如下：

首先，分别称取上述实施例3提供的配方组分。

其次，在搅拌下将

2kg[(Me₃SiO)₂Si]₂Si(Me)-C₃H₆-(OCH₂CH₂)₈-SO₃Na，

2kg[(Me₃SiO)₂Si]₂Si(Me)-C₃H₆-(OCH₂CH₂)₈-O-SO₃Na，

3kgHO(CH₂CH₂O)₈-(CH₂)₃-(Me₂SiO)₇-SiMe₃，3kg十二烷基硫酸钠和10kg阻燃尿素用20kg乙二醇溶解混合均匀组成A组分。

再次，将10kg苯甲酸钠用50kg水溶解混合均匀组成B组分。

最后，将A组分与B组分混合均匀。

为验证上述实施例提供的无氟易降解型添加剂及其制备方法制备的产品性能。本发明还对上述实施例1～3制备的无氟易降解型添加剂进行性能测试，测试结果如表1所示，其中，采用清水作为对照进行相应的性能测试，作为参考值。

表1实施例1～3制备的无氟易降解型添加剂各项性能测试结果

序号	检验项目名称	清水	实施例1	实施例2	实施例3
						1	凝固点，℃	0	-12.3	-13.6	-11.8
2	pH值	7.0	7.2	7.0	7.4
						3	表面张力，mN/m	72.7	30.2	33.4	36.6

从表1中可知，本发明实施例提供的无氟易降解型添加剂凝固点相对于清水的凝固点降低幅度超过10℃，有利于低温储存；pH值与清水的pH值相当，用于灭火过程中不容易腐蚀火灾现场的金属器件；表面张力相对于清水降低了一半，说明本发明实施例的无氟易降解型添加剂相对于清水更容易覆盖于物体表面，实现与氧气隔离。

为进一步证明本发明提供的实施例1～3的在细水雾灭火系统中灭火的作用效果，还将本发明实施例1～3制备的无氟易降解型添加剂加入纯水中，加入纯水时按照其中的表面活性剂总量稀释到0.1％～1％，搅拌均匀后注入细水雾灭火系统储水罐，采用喷头压力分别为1.2MPa和3MPa，对直径560mm，0.5MW的庚烷油池火进行灭火实验，灭火时间的测试如表2所示，其中，采用清水作为对照实验组。

表2实施例1～3制备的无氟易降解型添加剂及清水灭火时间

喷头压力

清水

实施例1

实施例2

实施例3

[0093]

1.2Mpa	46	35	37	34
					3MPa	42	34	36	32

从表2中可知，本发明实施例提供的无氟易降解型添加剂相对于清水，用于灭火时，灭火时间能缩短至少十分钟，有利于极大的降低火灾可能造成的人力财力物力的损失。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种无氟易降解型添加剂，由如下重量百分比的配方组分组成：

2.如权利要求1所述的无氟易降解型添加剂，其特征在于：所述表面活性剂为含硅表面活性剂、碳氢表面活性剂中的至少一种。

3.如权利要求1～2任一所述的无氟易降解型添加剂，其特征在于：所述有机溶剂为乙二醇、丙三醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇中的至少一种。

4.如权利要求1～2任一所述的无氟易降解型添加剂，其特征在于：所述抗烧剂为黄原胶、阻燃尿素中的至少一种。

5.如权利要求1～2任一所述的无氟易降解型添加剂，其特征在于：所述碱金属盐为乳酸钠、乳酸钾、醋酸钠、醋酸钾、苯甲酸钠、山梨酸钾中的至少一种。

6.如权利要求2所述的无氟易降解型添加剂，其特征在于：所述含硅表面活性剂为HO(CH₂CH₂O)_n-(CH₂)₃-(Me₂SiO)₇-SiMe₃、

(Me₃SiO)₂Si(Me)-(CH₂)₃-(CH₂CH₂O)_n-H、

(C₁₂H₂₅NH₂)₄SiCl₄、

[(Me₃SiO)₂Si]₂Si(Me)-C₃H₆-(OCH₂CH₂)_n-SO₃Na及

[(Me₃SiO)₂Si]₂Si(Me)-C₃H₆-(OCH₂CH₂)_n-O-SO₃Na中的至少一种，

其中，n＝6-12。

7.如权利要求2所述的无氟易降解型添加剂，其特征在于：所述的碳氢表面活性剂为R-C₆H₄-SO₃Na、

R-SO₃Na、

R-CH＝CH-CH₂SO₃Na、

ROSO₃Na、

RNH₂-CH₂CH₂COO及

中的一种或几种；

其中，R是C₁₂～C₁₈的烷基链。

8.一种无氟易降解型添加剂的制备方法，包括以下步骤：

按照权利要求1～7任一所述配方分别称取所述表面活性剂、有机溶剂、抗烧剂、碱金属盐和水；

将称取的所述碱金属盐与所述水进行混料处理，获得B组分；

将获得的所述A组分和所述B组分进行混料处理。

9.如权利要求8所述的无氟易降解型添加剂的制备方法，其特征在于：所述混料处理均需将所述各组分进行充分溶解并混合均匀。

10.如权利要求1～7任一所述的无氟易降解型添加剂或由权利要求8～9任一所述的无氟易降解型添加剂的制备方法制备的无氟易降解型添加剂在细水雾灭火中的应用。