CN109260644A - 一种水系灭火剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水系灭火剂及其制备方法，所述水系灭火剂的成分按重量百分比包括水溶性铵盐1～10％、亲水性固体颗粒3～5％、阻燃剂3～15％、抗冻剂10～20％、增稠剂0.3～0.5％、发泡剂0.5～1％、余量为水，本发明的灭火剂，主要由抗烧性、阻燃性强，能迅速吸收热量的原料，同时添加增稠剂、阻燃剂、发泡剂等多种成份组成灭火剂，通过物理吸热冷却、抑制氧气、化学渗透阻燃三种灭火方法有效的结合在一起，具有降温速度快、阻燃效率高、抗复燃率高等特性，PH值接近中性、灭火后对周围环境无污染、灭火后容易清理、对人体皮肤无刺激，同时本发明的灭火剂制作工艺简单。

Description

一种水系灭火剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及灭火剂领域，尤其是一种水系灭火剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着经济社会的发展，火灾事故频发。火灾不仅毁坏物质财产，造成社会秩序的混乱，并污染破坏生态环境，还直接或间接危害生命。因此，防止火灾的发生，以及在火灾发生后迅速高效地扑灭火情，是生活生产中的一项十分重要的任务。

目前，灭火剂的种类可以分为气体灭火剂、固体灭火剂、泡沫灭火剂、水系灭火剂四大类，由于气体灭火剂和固体灭火剂自身的特点，很大程度上限制了其应用，人们的研究方向都转向了开发新型的泡沫灭火剂和水系灭火剂，其中水系灭火剂通常由水、润湿剂、阻燃剂以及其他添加剂组成，一般以液滴或以液滴和泡沫混合的形式来灭火。

现有的水系灭火剂存在以下几个缺点：

1.大量使用氟系表面活性剂，灭火后不易降解，有环境毒害。

2.配方中加入大量阻燃剂，溶解费时、生产效率低。

3.灭火后易复燃，容易造成消防救火人员伤亡。

4.使用环境局限，在低温环境中使用时灭火性能降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灭火效率高、对环境友好、适用于A类火和B类火的水系灭火剂、灭火后不易复燃，且该灭火剂的生产效率高、在-20℃至35℃的环境条件下使用时性能稳定。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种水系灭火剂，它包括以下重量百分比的成分：水溶性铵盐为1～10％、亲水性固体颗粒3～5％、阻燃剂3～15％、抗冻剂10～20％、增稠剂0.3～0.5％、发泡剂为0.5～1％、余量为水；

所述亲水性固体颗粒为亲水性聚合物改性后的固体颗粒。

进一步的，所述水溶性铵盐为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、氯化铵和硫酸铵中的一种或几种。

进一步的，所述亲水性固体颗粒为氢氧化钙颗粒、蒙脱土颗粒、硅藻土颗粒和云母颗粒中的一种或几种。

进一步的，所述亲水性固体颗粒的接触角为72～85°。

进一步的，所述亲水性聚合物为聚乙二醇、聚氧乙烯甲基丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸中的一种或几种。

进一步的，所述阻燃剂为磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、三苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯和甲基磷酸二甲酯中的一种或几种。

进一步的，所述抗冻剂为乙二醇和丙三醇中的一种或两种。

进一步的，所述增稠剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、海藻酸钠、琼脂、聚丙烯酸盐、植物胶、糊化淀粉和水性膨润土中的一种或几种。

进一步的，所述发泡剂为甜菜碱、十二烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠中的一种或几种。

进一步的，它还包括：表面活性剂0.1～0.5％。

进一步的，所述表面活性剂为卵磷脂、硬脂酸和聚氧乙烯失水山梨醇酐脂肪酸酯中的一种或几种。

进一步的，本发明公开了一种水系灭火剂的制备方法，它包括如下步骤：

步骤一：先将水溶性铵盐、亲水性固体颗粒、阻燃剂、抗冻剂和1/2～2/3重量份的水混合后，在搅拌速率1500～2000r/min的条件下搅拌30～60s得到混合液1；

步骤二：将增稠剂、发泡剂加入剩余重量份的水中，在搅拌速率600～1200r/min的条件下搅拌60～100s，得到混合液2；

步骤三：将混合液1和混合液2混合后，静置灌装入细雾喷射器，即得水系灭火剂。

本发明的灭火剂，通过添加了水溶性铵盐，高温分解的气体能迅速吸收热量，加入了发泡剂能覆盖在燃烧物的表面起到隔离空气的作用，加入了阻燃剂通过化学渗透的方式实现阻燃的效果，加入亲水性固体颗粒使阻燃剂的成分与水相乳化形成均相体系，亲水性固体颗粒之间形成的凝胶状网络使得水膜在燃烧物的表面停留时间延长，抑制燃烧物的复燃，上述灭火剂成分配合配方中的增稠剂和抗冻剂等其他成份组成灭火剂，将物理吸热冷却、抑制氧气、化学渗透阻燃三种灭火方法有效的结合在一起，具有降温速度快、阻燃效率高、抗复燃率高等特性，制成的灭火剂的PH值接近中性、灭火后对周围环境无污染、灭火后容易清理、对人体皮肤无刺激，同时本发明的灭火剂制作工艺简单、生产效率高。

具体实施方式

本发明公开了一种水系灭火剂，它包括以下重量百分比的成分：水溶性铵盐1～10％、亲水性固体颗粒3～5％、阻燃剂3～15％、增稠剂0.3～0.5％、发泡剂0.5～1％、抗冻剂10～20％、余量为水。

其中：本发明中的水溶性铵盐为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、氯化铵和硫酸铵的一种或几种；

本发明中的亲水性固体颗粒为亲水性聚合物改性的氢氧化钙颗粒、蒙脱土颗粒、硅藻土颗粒和云母颗粒中的一种或几种，亲水性聚合物为聚乙二醇、聚氧乙烯甲基丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸中的一种或几种，其中能够与水溶液铵盐发生剧烈化学反应的亲水性固体颗粒不建议同时使用；

本发明中的阻燃剂为磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、三苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯和甲基磷酸二甲酯中的一种或几种；

本发明中的增稠剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、海藻酸钠、琼脂、聚丙烯酸盐、植物胶、糊化淀粉和水性膨润土中的一种或几种；

本发明中的发泡剂为甜菜碱、十二烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠中的任意一种或几种；

本发明中的抗冻剂为乙二醇和丙三醇中的一种或两种。

本发明的水系灭火剂，亲水性固体颗粒可以吸收火场燃烧过程中产生的自由基，中断链反应，水溶性铵盐受热分解产生氨气，起到物理隔绝灭火的作用，并可吸收氧气和大量的热，使火势迅速减弱熄灭，阻燃剂可干扰碳的氧化反应和含碳化合物的气化过程，提高成炭率，阻止含碳化合物的分解，使含碳化合物的燃烧及时被抑制。

亲水性固体颗粒的接触角为72～85°，当亲水性固体颗粒接触油类可燃物时，能更好的在可燃物表面形成连续的水膜，减少了因水流动带来的损失，从而更好的隔绝空气，提升了灭火的效果。发泡剂的加入可以在可燃物的表面形成泡沫，泡沫覆盖可燃物的表面能有效的阻断可燃物与氧气的接触，提高了灭火剂的抗烧性。

增稠剂的加入提高灭火剂的粘度，使灭火剂储存时间延长，同时灭火剂的组分在火场温度下，灭火剂仍然具有较好的粘度，抗冻剂的添加量根据需要进行选择，加入10％的抗冻剂后得到凝固点为-15℃的灭火剂，加入20％的抗冻剂后得到凝固点为-29℃的灭火剂。

本发明水系灭火剂的制备方法如下：

步骤一：先将水溶性铵盐、亲水性固体颗粒、阻燃剂、抗冻剂和1/2～2/3重量份的水混合后，在搅拌速率1500～2000r/min的条件下搅拌30～60s得到混合液1；

步骤二：将增稠剂、发泡剂加入剩余重量份的水中，在搅拌速率600～1200r/min的条件下搅拌60～100s，得到混合液2；

步骤三：将混合液1和混合液2混合后，静置灌装入细雾喷射器，即得水系灭火剂。

本发明的水系灭火剂，制备混合液1时采用高转速的条件，水溶性铵盐和抗冻剂与水完全互溶后，阻燃剂在高转速力的作用下分散在水溶液中，形成乳液，水溶性铵盐的加入一方面可以中和掉固体粒子表面吸附的电荷，减小固体粒子的远程静电排斥力，从而粒子间作用力增强，固体粒子膜更稳定，另一方面，电荷的减少以及化学作用，会引起的固体粒子的轻微聚集，从而增大了溶液的粘度，进一步提高了溶液的稳定性。

亲水性固体颗粒的表面经过改性后，亲水性固体颗粒表面的亲油端与阻燃剂接触，亲水性固体颗粒表面的亲水端与水接触，从而将有机的阻燃剂均匀的分散在水相中，亲水性固体颗粒由于吸附了电荷，通过电荷间的吸引力与静电排斥的平衡使得灭火剂的体系达到平衡，水溶性铵盐的加入轻微的增加了体系的粘度，通过调整组分增稠剂的添加量进一步的保证了体系的粘度，使得灭火剂在低温环境、常温环境、高温环境中都具有储存的稳定性，不会析出组分或者发生组分的沉降，同时灭火剂在使用时可以扑灭2A、89B的火灾。

优选地，它还包括重量份为0.1～0.5％的表面活性剂，所述表面活性剂为卵磷脂、硬脂酸、聚氧乙烯失水山梨醇酐脂肪酸酯中的一种或几种，表面活性剂与固体粒子协同起到乳化分散混合液1的作用。

采用将混合液1与混合液2分开制备的方式，可以提升生产效率，将制备好的混合液1和混合液2混合后，室温下静置后即可包装制成水系灭火剂成品。

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容，实施例中所用亲水性固体颗粒为经过亲水性聚合物改性后的固体颗粒，优选为聚氧乙烯甲基丙烯酸酯，其中能够与水溶液铵盐或其他组分发生剧烈化学反应的固体颗粒不建议同时使用。

实施例1

本实施例灭火剂按质量百分比组成为：磷酸二氢铵4.5％、磷酸氢二铵4.5％、蒙脱土颗粒4％、甲基磷酸二甲酯15％、糊化淀粉0.4％、甜菜碱0.8％、乙二醇15％、水55.8％；

本实施例中灭火剂的制备方法如下：

分别称取4.5kg磷酸二氢铵、4.5kg磷酸氢二铵、4kg蒙脱土、15kg甲基磷酸二甲酯，15kg乙二醇，将上述组分加入到37.2kg的纯净水中，在搅拌速率1500r/min的条件下搅拌45s得到混合液1；

分别称取0.4kg糊化淀粉、0.8kg甜菜碱，将上述组分加入到18.6kg的水中，在搅拌速率1000r/min的条件下搅拌80s，得到混合液2；

将混合液1和混合液2混合后，静置灌装入细雾喷射器，即得水系灭火剂。

本实施例为最佳实施例。

实施例2

本实施例灭火剂按质量百分比组成为：磷酸二氢铵3％、磷酸氢二铵5％、蒙脱土颗粒3％、磷酸三乙酯10％、羟乙基纤维素0.3％、甜菜碱0.8％、乙二醇20％、水57.9％；

本实施例中灭火剂的制备方法如下：

分别称取3kg磷酸二氢铵、5kg磷酸氢二铵、3kg蒙脱土、10kg磷酸三乙酯、20kg乙二醇，将上述组分加入到28.95kg的纯净水中，在搅拌速率1800r/min的条件下搅拌45s得到混合液1；

分别称取0.3kg羟乙基纤维素、0.8kg甜菜碱，将上述组分加入到28.95kg的水中，在搅拌速率1000r/min的条件下搅拌72s，得到混合液2；

将混合液1和混合液2混合后，静置灌装入细雾喷射器，即得水系灭火剂。

实施例3

本实施例灭火剂按质量百分比组成为：硫酸铵10％、硅藻土颗粒5％、甲基磷酸二甲酯15％、植物胶0.5％、甜菜碱1％、乙二醇20％、水53.5％；

本实施例中灭火剂的制备方法如下：

分别称取10kg硫酸铵、5kg硅藻土颗粒、15kg甲基磷酸二甲酯、20kg乙二醇，将上述组分加入到35.6kg的纯净水中，在搅拌速率2000r/min的条件下搅拌30s得到混合液1；

分别称取0.5kg植物胶、1kg甜菜碱，将上述组分加入到17.9kg的水中，在搅拌速率600r/min的条件下搅拌100s，得到混合液2；

将混合液1和混合液2混合后，静置灌装入细雾喷射器，即得水系灭火剂。

实施例4

本实施例灭火剂按质量百分比组成为：氯化铵1％、云母颗粒3％、磷酸三乙酯3％、植物胶0.3％、甜菜碱0.5％、乙二醇10％、水82.2％；

本实施例中灭火剂的制备方法如下：

分别称取1kg氯化铵、3kg云母颗粒、3kg磷酸三乙酯、10kg乙二醇，将上述组分加入到41.1kg的纯净水中，在搅拌速率1500r/min的条件下搅拌60s得到混合液1；

分别称取0.3kg植物胶、0.5kg甜菜碱，将上述组分加入到41.1kg的水中，在搅拌速率1200r/min的条件下搅拌60s，得到混合液2；

将混合液1和混合液2混合后，静置灌装入细雾喷射器，即得水系灭火剂。

实施例5

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例还加入聚氧乙烯失水山梨醇酐脂肪酸酯0.3％。

本实施例中灭火剂的制备方法如下：

分别称取4.5kg磷酸二氢铵、4.5kg磷酸氢二铵、4kg蒙脱土、甲基磷酸二甲酯15kg、乙二醇15kg和0.3kg聚氧乙烯失水山梨醇酐脂肪酸酯，将上述组分加入到37kg的纯净水中，在搅拌速率1500r/min的条件下搅拌30s得到混合液1；

分别称取0.4kg糊化淀粉和0.8kg甜菜碱，将上述组分加入到18.5kg的水中，在搅拌速率1000r/min的条件下搅拌80s，得到混合液2；

将混合液1和混合液2混合后，静置灌装入细雾喷射器，即得水系灭火剂。

本发明中水的质量百分比为53.5％～82.2％，优选为55.8％。

实施例1～5为制备的灭火剂的原料组分、反应条件(见表1)

表1：

对比例1

对比例1与实施例1不同之处在于，对比例1中加入未经亲水性聚合物改性的固体颗粒蒙脱土颗粒4％。

对比例2

对比例2与实施例1不同之处在于，对比例2中亲水性固体颗粒的接触角为65°。

对比例3

对比例3与实施例1不同之处在于，对比例3中亲水性固体颗粒的接触角为89°。

对比例4

对比例4与实施例1不同之处在于，对比例4中亲水性固体颗粒2.5％、水57.3％。

对比例5

对比例5与实施例1不同之处在于，对比例5中亲水性固体颗粒6％、阻燃剂16％、水53.8％。

对比例1～5为制备的灭火剂的原料组分、反应条件(见表2)

表2：

实施例1～5为制备的灭火剂的性能(见表3)

表3：

对比例1～5为制备的灭火剂的性能(见表4)

表4：

从上述实施例和对照例的性能对比可见，本发明制备水系灭火剂，所用固体颗粒为亲水性聚合物改性后的固体颗粒，对比例1与实施例1的不同之处在于，对比例1中加入未经亲水性聚合物改性的固体颗粒，对比例1的灭火效果为1A、55B，不能达到扑灭3A、89B级别的使用标准，采用未改性的固体颗粒得到的水系灭火剂在救火时，很难有效对其进行扑灭；本发明所用亲水性固体颗粒的接触角为72～85°，优选为80°，其腐蚀率和灭火时间明显好于对比例2、对比例3；本发明提供的各组分配比范围，其腐蚀率和灭火时间明显好于对比例4、对比例5。

显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (11)

1.一种水系灭火剂，其特征在于，它包括以下重量百分比的成分：水溶性铵盐1～10％、亲水性固体颗粒3～5％、阻燃剂3～15％、抗冻剂10～20％、增稠剂0.3～0.5％、发泡剂0.5～1％、余量为水；

所述亲水性固体颗粒为亲水性聚合物改性后的固体颗粒。

2.根据权利要求1所述的水系灭火剂，其特征在于，所述水溶性铵盐为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、氯化铵和硫酸铵中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的水系灭火剂，其特征在于，所述亲水性固体颗粒为氢氧化钙颗粒、蒙脱土颗粒、硅藻土颗粒和云母颗粒中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的水系灭火剂，其特征在于，所述亲水性固体颗粒的接触角为72～85°。

5.根据权利要求1所述的水系灭火剂，其特征在于，所述阻燃剂为磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、三苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯和甲基磷酸二甲酯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的水系灭火剂，其特征在于，所述抗冻剂为乙二醇和丙三醇中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述的水系灭火剂，其特征在于，所述增稠剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、海藻酸钠、琼脂、聚丙烯酸盐、植物胶、糊化淀粉和水性膨润土中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的水系灭火剂，其特征在于，所述发泡剂为甜菜碱、十二烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的水系灭火剂，其特征在于，它还包括：表面活性剂0.1～0.5％。

10.根据权利要求9所述的水系灭火剂，其特征在于，所述表面活性剂为卵磷脂、硬脂酸和聚氧乙烯失水山梨醇酐脂肪酸酯中的一种或几种。

11.一种制备如权利要求1～10中任一项权利要求所述的水系灭火剂的方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤一：先将水溶性铵盐、亲水性固体颗粒、阻燃剂、抗冻剂、表面活性剂和1/2～2/3重量份的水混合后，在搅拌速率为1500～2000r/min的条件下搅拌30～60s得到混合液1；

步骤二：将增稠剂、发泡剂加入剩余重量份的水中，在搅拌速率600～1200r/min的条件下搅拌60～100s，得到混合液2；

步骤三：将混合液1和混合液2混合后，静置灌装入细雾喷射器，即得水系灭火剂。