CN109364420A - 一种海上作业用多功能泡沫灭火剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海上作业用多功能泡沫灭火剂及其制备方法，属于海上作业领域。按照配方比例称取氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、改性有机硅表面活性剂、复合微生物多糖、羧甲基壳聚糖、EDTA·二钠、谷氨酸N,N‑二乙酸四钠、硅溶胶、氢氧化铝溶胶、三聚磷酸钠、丙二醇、乙二醇、异丙醇和水，经处理后得到泡沫灭火剂。所述灭火剂可扑灭海上作业常见的A类火灾及包括醇、酯、醚、酮等溶剂引起的B类火灾；且打破了泡沫灭火剂溶剂单一的限制，面对海上火灾时，可就地取材，在最大程度上，及时有效地扑灭火灾，降低损失。该灭火剂形成的泡沫稳定性好，灭火效率高，抗烧性能优异。

Description

一种海上作业用多功能泡沫灭火剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种海上作业用多功能泡沫灭火剂及其制备方法，属于上海作业领域。

背景技术

火灾是一种发生频率高、毁灭性强的灾害，严重危及人们生命以及财产安全。对于军舰、大宗货船、海上油田、油轮以及钻井平台等海上作业环境，常见的火灾种类为A类和B类火灾，大量燃油的储备、易燃易爆商品的运输，更是增加了发生火灾的风险。一旦发生火灾，无法在短时间内有效扑灭，火势将会迅速蔓延，后果不堪设想。

泡沫灭火剂具有密度小、流动性好、成本低、使用简单、灭火效率高等特点，成为扑灭A类及部分B类火灾最为有效的方法。

而海上运输作业时，经常运载易燃易爆等工业试剂，例如引起B类火灾的醇、酯、醚、酮等溶剂也常在名单之中。普通泡沫灭火剂难以扑灭这类溶剂引起的火灾，因为它们具有较强的极性，能吸收泡沫中的水分，导致泡沫层坍塌，无法及时控制火情。此外，多数的泡沫灭火剂都以淡水为溶剂，需提前配制大量灭火剂，运输携带不方便，还需定期检测更换，成本较高；而使用海水配制灭火剂则会极大地影响灭火效率。因此，淡水型泡沫灭火剂在应对海上火灾时出现诸多的限制，无法满足现有的需求，甚至会延误火情的控制，导致无法预计的财产损失和人员伤亡。

发明内容

本发明的目的是为了解决泡沫灭火剂使用水质单一，多为淡水型，无法及时应对海上火灾，在应用上受到极大的限制；无法快速扑灭醇、酯、醚、酮等溶剂引起的火灾等问题，而提供一种海上作业用多功能泡沫灭火剂及其制备方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种海上作业用多功能泡沫灭火剂及其制备方法，其配方中各组分质量分数如下：

所述氟碳表面活性剂为阴离子型、阳离子型、两性离子型或非离子型氟碳表面活性剂；

所述碳氢表面活性剂为阴离子型、阳离子型、两性离子型或非离子型碳氢表面活性剂；

所述改性有机硅表面活性剂制备方法为：按照摩尔比为1：(3～5)称量羟丙基壳聚糖和聚二甲基硅氧烷；将羟丙基壳聚糖加入反应釜中，连接好温度计、机械搅拌器、冷凝管和尾气吸收装置，并加入丙酮。在搅拌的条件下，升温至35～55℃，向其中加入溶于聚二甲基硅氧烷的丙酮溶液，55℃恒温反应4～10h结束，过滤、洗涤、干燥得改性有机硅表面活性剂。

所述复合微生物多糖为阿克兰胶、改性黄原胶和魔芋胶按照质量比为(0.5～2):(1～5):(0.5～2)进行复配的混合物。

所述改性黄原胶制备方法为：在氮气氛围下，将十二烷基磺酸钠加入反应釜中，连接好温度计、机械搅拌器、冷凝管和尾气吸收装置，并加入水/异丙醇的混合溶剂，30～50℃高速搅拌10～30min，得混合溶剂甲；在另一套相同的反应装置中，以等量的水为溶剂，加入摩尔比为(1～4):(1～5)的氢氧化钾和溴代十六烷，再加入黄原胶，60℃高速搅拌20～60min，得混合溶剂乙；将混合溶剂甲加入至与混合溶剂乙中，60～90℃条件下反应6～12h后，过滤、洗涤、干燥得改性黄原胶。

一种海上作业用多功能泡沫灭火剂及其制备方法，具体步骤如下：

步骤一、按照配方比例称取氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、改性有机硅表面活性剂、复合微生物多糖、羧甲基壳聚糖、EDTA·二钠、谷氨酸N,N-二乙酸四钠、硅溶胶、氢氧化铝溶胶、三聚磷酸钠、丙二醇、乙二醇、异丙醇、水。

步骤二、将步骤一中称量的丙二醇、乙二醇、异丙醇、水加入容器中，常温下搅拌5～20min，混合均匀后按照质量比2:4:1:2:1分为五份混合溶剂；

步骤三、将步骤二中的五份混合溶剂升温至70～90℃，前4份分别对应加入步骤一中称量好的氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、改性有机硅表面活性剂、复合微生物多糖；第5份中加入羧甲基壳聚糖、EDTA·二钠、谷氨酸N,N-二乙酸四钠搅拌5～30min，得到混合物A、混合物B、混合物C、混合物D、混合物E；

步骤四、将步骤三中混合物A、混合物B加入混合物D中，在连接有温度计、机械搅拌器、冷凝器和尾气吸收装置的反应釜中，90℃恒温搅拌5～20min，再缓慢加入混合物C，15～30min内加入完毕，90℃恒温搅拌5～20min，得到混合粗品；

步骤五、将步骤四中得到的混合粗品降温至45～70℃，在搅拌条件下，依次加入硅溶胶、氢氧化铝溶胶、三聚磷酸钠，再缓慢加入步骤三中的混合物E，搅拌5～30min后冷却至室温，压滤，得海上作业用多功能泡沫灭火剂。

有益效果

1、本发明提供的一种海上作业用多功能泡沫灭火剂，可扑灭海上作业常见的A类火灾及包括醇、酯、醚、酮等溶剂引起的B类火灾；

2、本发明提供的一种海上作业用多功能泡沫灭火剂适用于淡水和海水水质，打破了泡沫灭火剂溶剂单一的限制，面对海上火灾时，可就地取材，在最大程度上，及时有效地扑灭火灾，降低损失。

3、本发明提供的一种海上作业用多功能泡沫灭火剂，以淡水或海水为溶剂时，形成的泡沫稳定性好，灭火效率高，抗烧性能优异。

4、本发明提供的一种海上作业用多功能泡沫灭火剂及其制备方法，制备工艺简单，成本低廉，生产过程环保，可实现大规模地工业化生产。

具体实施方式

以下结合本发明实验结果给出实施例以对本发明作进一步说明实施例1：

一种海上作业用多功能泡沫灭火剂，其配方各组分的质量为：

一种海上作业用多功能泡沫灭火剂，具体步骤如下：

在氮气氛围下，将0.2kg十二烷基磺酸钠加入25L的反应釜中，连接好温度计、机械搅拌器、冷凝管和尾气吸收装置，并加入5L水/异丙醇的混合溶剂，45℃高速搅拌20min，得混合溶剂甲；在另一套25L反应装置中，以5L水为溶剂，加入摩尔比为3.1:1.5的174g氢氧化钾和458g溴代十六烷，再加入3kg黄原胶，60℃高速搅拌25min，得混合溶剂乙；将混合溶剂甲加入至与混合溶剂乙中，90℃条件下反应6h后，过滤、洗涤、干燥得改性黄原胶。

按照摩尔比为1:3称量羟丙基壳聚糖1.5kg和聚二甲基硅氧烷1.875kg；将羟丙基壳聚糖加入30L反应釜中，连接好温度计、机械搅拌器、冷凝管和尾气吸收装置，并加入5L丙酮。在搅拌的条件下，升温至40℃，向其中加入5L溶于聚二甲基硅氧烷的丙酮溶液，55℃恒温反应9h结束，过滤、洗涤、干燥得改性有机硅表面活性剂。

按照质量比为2:1:2分别称取阿克兰胶0.4kg、改性黄原胶0.2kg和魔芋胶0.4kg，得复合微生物多糖1kg；

按照配方比例称取氟碳表面活性剂5kg、碳氢表面活性剂15kg、改性有机硅表面活性剂3kg、复合微生物多糖1kg、羧甲基壳聚糖0.5kg、EDTA·二钠3.5kg、谷氨酸N,N-二乙酸四钠1kg、硅溶胶2kg、氢氧化铝溶胶2kg、三聚磷酸钠2kg、丙二醇12.5kg、乙二醇12.5kg、异丙醇25kg、水15kg。

将丙二醇、乙二醇、异丙醇、水加入容器中，常温下搅拌20min，混合均匀后按照质量比2:4:1:2:1分为五份混合溶剂；

将五份混合溶剂升温至70℃，前4份分别对应加入称量好的氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、改性有机硅表面活性剂、复合微生物多糖；第5份中加入羧甲基壳聚糖、EDTA·二钠、谷氨酸N,N-二乙酸四钠搅拌15min，得到混合物A、混合物B、混合物C、混合物D、混合物E；

将上述混合物A、混合物B加入混合物D中，在连接有温度计、机械搅拌器、冷凝器和尾气吸收装置的300L反应釜中，90℃恒温搅拌5min，再缓慢加入混合物C，15min内加入完毕，90℃恒温搅拌20min，得到混合粗品；

将上述得到的混合粗品降温至50℃，在搅拌条件下，依次加入硅溶胶、氢氧化铝溶胶、三聚磷酸钠，再缓慢加入上述混合物E，搅拌30min后冷却至室温，压滤，得海上作业用多功能泡沫灭火剂。

经测试，所得海上作业用多功能泡沫灭火剂可适用淡水和海水水质，凝固点为-18.7℃；表面张力15.6mN/m；发泡倍数为7.9倍；。将灭火剂与海水按质量比为3：97进行配制，对5L93#汽油进行灭火测试，灭火时间为10s，抗烧时间为18min。

实施例2：

一种海上作业用多功能泡沫灭火剂，其配方各组分的质量为：

一种海上作业用多功能泡沫灭火剂，具体步骤如下：

在氮气氛围下，将0.2kg十二烷基磺酸钠加入20L的反应釜中，连接好温度计、机械搅拌器、冷凝管和尾气吸收装置，并加入5L水/异丙醇的混合溶剂，50℃高速搅拌15min，得混合溶剂甲；在另一套25L反应装置中，以5L水为溶剂，加入摩尔比为1.2:1.7的45g氢氧化钾和346g溴代十六烷，再加入2kg黄原胶，60℃高速搅拌30min，得混合溶剂乙；将混合溶剂甲加入至与混合溶剂乙中，75℃条件下反应10h后，过滤、洗涤、干燥得改性黄原胶。

按照摩尔比为1:3.5称量羟丙基壳聚糖3.6kg和聚二甲基硅氧烷5.25kg；将羟丙基壳聚糖加入50L反应釜中，连接好温度计、机械搅拌器、冷凝管和尾气吸收装置，并加入10L丙酮。在搅拌的条件下，升温至55℃，向其中加入10L溶于聚二甲基硅氧烷的丙酮溶液，55℃恒温反应8h结束，过滤、洗涤、干燥得改性有机硅表面活性剂。

按照质量比为1.8:2.2:1分别称取阿克兰胶0.54kg、改性黄原胶0.66kg和魔芋胶0.3kg，得复合微生物多糖1.5kg；

按照配方比例称取氟碳表面活性剂5kg、碳氢表面活性剂20kg、改性有机硅表面活性剂2kg、复合微生物多糖1.5kg、羧甲基壳聚糖0.5kg、EDTA·二钠5kg、谷氨酸N,N-二乙酸四钠2kg、硅溶胶2kg、氢氧化铝溶胶3kg、三聚磷酸钠2kg、丙二醇10kg、乙二醇10kg、异丙醇20kg、水17kg。

将丙二醇、乙二醇、异丙醇、水加入容器中，常温下搅拌25min，混合均匀后按照质量比2:4:1:2:1分为五份混合溶剂；

将五份混合溶剂升温至80℃，前4份分别对应加入称量好的氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、改性有机硅表面活性剂、复合微生物多糖；第5份中加入羧甲基壳聚糖、EDTA·二钠、谷氨酸N,N-二乙酸四钠搅拌15min，得到混合物A、混合物B、混合物C、混合物D、混合物E；

将上述混合物A、混合物B加入混合物D中，在连接有温度计、机械搅拌器、冷凝器和尾气吸收装置的300L反应釜中，90℃恒温搅拌10min，再缓慢加入混合物C，20min内加入完毕，90℃恒温搅拌15min，得到混合粗品；

将上述得到的混合粗品降温至60℃，在搅拌条件下，依次加入硅溶胶、氢氧化铝溶胶、三聚磷酸钠，再缓慢加入上述混合物E，搅拌20min后冷却至室温，压滤，得海上作业用多功能泡沫灭火剂。

经测试，所得海上作业用多功能泡沫灭火剂可适用淡水和海水水质，凝固点为-17.0℃；表面张力15.2mN/m；发泡倍数为8.1倍；。将灭火剂与海水按质量比为3：94进行配制，对5L丙酮进行灭火测试，灭火时间为14s，抗烧时间为19min。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种海上作业用多功能泡沫灭火剂及其制备方法，其特征在于：配方中各组分质量分数如下：

2.如权利要求1所述的一种海上作业用多功能泡沫灭火剂及其制备方法，其特征在于：所述氟碳表面活性剂为阴离子型、阳离子型、两性离子型或非离子型氟碳表面活性剂；所述碳氢表面活性剂为阴离子型、阳离子型、两性离子型或非离子型碳氢表面活性剂。

3.如权利要求1所述的一种海上作业用多功能泡沫灭火剂及其制备方法，其特征在于：所述改性有机硅表面活性剂制备方法为：将羟丙基壳聚糖溶于丙酮，在搅拌的条件下，升温至35～55℃，然后加入溶于聚二甲基硅氧烷的丙酮溶液，55℃恒温反应4～10h结束，过滤、洗涤、干燥得改性有机硅表面活性剂；所述羟丙基壳聚糖和聚二甲基硅氧烷的摩尔比为1：3～5；所述复合微生物多糖为阿克兰胶、改性黄原胶和魔芋胶按照质量比0.5～2:1～5:0.5～2进行复配的混合物。

4.如权利要求3所述的一种海上作业用多功能泡沫灭火剂及其制备方法，其特征在于：所述改性黄原胶制备方法为：在氮气氛围下，将十二烷基磺酸钠加入反应釜中，连接好温度计、机械搅拌器、冷凝管和尾气吸收装置，并加入水/异丙醇的混合溶剂，30～50℃高速搅拌10～30min，得混合溶剂甲；在另一套相同的反应装置中，以等量的水为溶剂，加入摩尔比为1～4:1～5的氢氧化钾和溴代十六烷，再加入黄原胶，60℃高速搅拌20～60min，得混合溶剂乙；将混合溶剂甲加入至与混合溶剂乙中，60～90℃条件下反应6～12h后，过滤、洗涤、干燥得改性黄原胶。

5.制备如权利要求1所述灭火剂的方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一、按照配方比例称取氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、改性有机硅表面活性剂、复合微生物多糖、羧甲基壳聚糖、EDTA·二钠、谷氨酸N,N-二乙酸四钠、硅溶胶、氢氧化铝溶胶、三聚磷酸钠、丙二醇、乙二醇、异丙醇和水；

步骤二、将步骤一中称量的丙二醇、乙二醇、异丙醇和水加入容器中，常温下搅拌5～20min，混合均匀后按照质量比2:4:1:2:1分为五份混合溶剂；

步骤三、将步骤二中的五份混合溶剂升温至70～90℃，前4份分别对应加入步骤一中称量好的氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、改性有机硅表面活性剂、复合微生物多糖；第5份中加入羧甲基壳聚糖、EDTA·二钠和谷氨酸N,N-二乙酸四钠搅拌5～30min，得到混合物A、混合物B、混合物C、混合物D、混合物E；

步骤四、将步骤三中混合物A、混合物B加入混合物D中，在连接有温度计、机械搅拌器、冷凝器和尾气吸收装置的反应釜中，90℃恒温搅拌5～20min，再缓慢加入混合物C，15～30min内加入完毕，90℃恒温搅拌5～20min，得到混合粗品；

步骤五、将步骤四中得到的混合粗品降温至45～70℃，在搅拌条件下，依次加入硅溶胶、氢氧化铝溶胶、三聚磷酸钠，再缓慢加入步骤三中的混合物E，搅拌5～30min后冷却至室温，压滤，得海上作业用多功能泡沫灭火剂。