CN109999397A - 一种储存稳定性泡沫灭火剂材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种储存稳定性泡沫灭火剂材料的制备方法，属于灭火材料技术领域。本发明采用表面活性剂材料复合尿素等材料制备泡沫灭火剂，在灭火过程中，无机盐分解吸热使燃烧物材料表面的温度降低，受热分解生成二氧化碳和氨气，起到稀释氧气的作用，并且火焰因得不到氧气补给而变小；由于表面活性剂的加入，新型泡沫灭火剂在灭火过程中会有大量泡沫的生成，隔断了氧气，使其具有优异的灭火效果；本发明技术方案采用酵母菌为微生物脱硫材料对胶粉进行脱硫处理，由于脱硫后的胶粉材料添加至材料中发生溶胀，增加了脱硫胶粉颗粒位移阻力，脱硫胶粉的溶胀在灭火剂材料中形成缠结的骨架材料，有效改善材料结构性能，进而有效改善材料的储存稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种储存稳定性泡沫灭火剂材料的制备方法，属于灭火材料技术领域。
背景技术
机场作为现代化综合运输体系的一块重要拼图，是航空运输和城市开放的重要组成部分，改革开放以来，我国机场得到了快速发展并逐渐成为社会经济发展的一大推动力和对外交流的窗口。随着我国机场数量的增多，机场用泡沫灭火剂的用量逐年加大，水成膜泡沫灭火剂作为民用航空运输机场的主力灭火剂在机场消防救援中占据着举足轻重的地位。
液体泡沫是一种由大量的气泡和液体组成的分散体系，由于液体泡沫具有密度小、粘附性强等特点，能够使泡沫可以漂浮、附着于燃烧物表面，形成一个泡沫覆盖层，起到隔绝空气从而达到灭火的目的。泡沫灭火剂的灭火机理有四：（1）灭火剂能够在燃料表面形成稳定的泡沫覆盖层，该覆盖层能够隔离空气与燃料，起到窒息的作用；（2）泡沫覆盖层能够很好地减弱火焰对可燃物表面的热辐射，进而减慢或阻止燃料形成蒸汽或热解挥发的速率，使燃烧因子难以进入燃区，起到遮断的作用；（3）泡沫破碎排出的液体对燃料表面有冷却作用，可以很好的使燃料降低到燃点以下，起到冷却的作用；（4）泡沫在接触到高温时，泡沫中的水分会迅速汽化，形成的水蒸气能够降低燃料上方的氧气浓度，从而起到稀释的作用。
随着泡沫灭火剂的不断发展，相对传统的其他类型的灭火剂，应用范围广，其未来的发展方向为多功能、灭火效率高、灭火后无残留污染物、成本低。因此在未来泡沫灭火剂不断发展完善的过程中，泡沫灭火剂将会发挥不可替代的作用。
国内外对泡沫灭火剂的研究从未间断，鲜有一些学者尝试从不同的角度对现有的泡沫灭火剂进行改进，它们虽然在某方面具有优异的性能，但仍然存在各种问题。
例如专利CN1535742A、CN101366999A、US4049556、US6814880B1等都是从减少氟碳表面活性剂用量或使用非PFOS、PFOA的氟碳表面活性剂等对现有水成膜泡沫灭火剂进行改进，此法虽减少了对环境的污染，但仍不能从根本上解决环保问题。
为了使泡沫灭火剂具有良好的抗冻性能，专利CN1530152A、CN101366999A、US6814880B1等均使用了有机抗冻剂，众所周知，常用的有机抗冻剂有乙二醇、甘油、丙三醇、二乙二醇丁醚等，他们选用的有机抗冻剂均是可燃物，尽管具有较好的抗冻效果，但在扑救火灾时存在易燃的风险。
陈伟红等人研究的三相泡沫，扑灭油火具有较好的抗复燃性能，但三相泡沫在灭火时存在需要特定的泡沫发生装置，且灭火持续时间较长。有害物质的积累势必会增大消防救灾人员的伤害。蛋白泡沫灭火剂虽具有较好的灭火性能和抗复燃性能，但存在储存时间短、腐败后污染环境等问题，含生物表面活性剂的泡沫灭火剂存在用量大，成本高等问题。
综上所述，目前国内外研究的泡沫灭火剂存在的缺点分别是：减少了氟碳表面活性剂的用量，但仍在大量使用，不利于环境保护；抗冻剂大部分使用有机物；三相泡沫技术不成熟；生物泡沫灭火剂成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有泡沫灭火剂存在储存时间短、腐败后污染环境的问题，提供了一种储存稳定性泡沫灭火剂材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）取樟树叶并将其洗净晾干，粉碎并置于超临界二氧化碳萃取装置中，静态萃取，收集萃取物并过滤，收集滤液得改性精油，分别称量改性精油、质量分数85%乙醇溶液和质量分数30%硫酸溶液置于烧杯中，搅拌混合保温反应，静置冷却至室温，得反应液并置于分液漏斗中，静置分层并收集上层油相，调节pH至7.0，洗涤处理后，蒸馏分离油相，收集得稳定改性液；
（2）取橡胶颗粒并真空冷冻干燥，研磨分散并收集分散粉末，得胶粉，分别称量细菌培养基、吐温-80、葡萄糖置于烧杯中，搅拌混合并灭菌处理，静置冷却至室温，得改性基质；
（3）按接种量1:50，将酵母粉添加至改性基质中，调节pH至5.5，摇床振荡培养6～8天，紫外灭菌并过滤，收集滤饼并研磨过筛，得改性颗粒；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份乙二醇、10～15份稳定改性液、25～30份丙二醇、10～15份十二烷基苯磺酸钠、3～5份十二烷基甜菜碱、6～8份氯化铵、8～10份尿素置于烧杯中，搅拌混合并静置，得混合液；
（5）将改性颗粒添加至混合液中，超声分散，继续搅拌混合，静置，即可制备得所述的储存稳定性泡沫灭火剂材料。
步骤（1）所述的静态萃取为在萃取压强为25～28MPa，萃取温度为45～50℃，二氧化碳流速为1.7～2.0L/min、分离温度为52℃，静态萃取45～50min。
步骤（1）所述的改性精油、质量分数85%乙醇溶液和质量分数30%硫酸溶液之间比例为按重量份数计，分别称量40～45份改性精油、25～30份质量分数85%乙醇溶液和6～8份质量分数30%硫酸溶液。
步骤（1）所述的调节pH采用的是室温下用饱和碳酸氢钠溶液。
步骤（1）所述的洗涤处理为用去离子水冲洗3～5次。
步骤（2）所述的细菌培养基为按重量份数计，分别称量45～50份蛋白胨、25～30份去离子水、10～15份麦芽浸粉、1～2份硫酸镁、0.5～1.0份磷酸氢二钾、0.1～0.2份磷酸二氢钾和1～2份硫化锌，搅拌混合并灭菌处理，制备而成。
步骤（2）所述的细菌培养基、吐温-80、葡萄糖
步骤（3）所述的摇床振荡温度为30～32℃。
步骤（3）所述的改性颗粒粒径为200目。
步骤（5）所述的改性颗粒和混合液之间比例为1:5。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明技术方案采用表面活性剂材料复合尿素等材料制备泡沫灭火剂，在灭火过程中，无机盐分解吸热使燃烧物材料表面的温度降低，受热分解生成二氧化碳和氨气，起到稀释氧气的作用，并且火焰因得不到氧气补给而变小；同时，由于表面活性剂的加入，新型泡沫灭火剂在灭火过程中会有大量泡沫的生成，覆盖在汽油表面，隔断了氧气，使其具有优异的灭火效果；
（2）本发明技术方案采用酵母菌为微生物脱硫材料对胶粉进行脱硫处理，由于脱硫后的胶粉材料添加至材料中发生溶胀，增加了脱硫胶粉颗粒位移阻力，因此复合灭火剂材料的流变性增加，对提高储存稳定性是有利的，脱硫胶粉的溶胀在灭火剂材料中形成缠结的骨架材料，有效改善材料结构性能，进而有效改善材料的储存稳定性；
（3）本发明技术方案采用超临界二氧化碳萃取可有效提取的樟树叶精油为原料，由于在产生气泡的过程中表活性剂分子主要分布在气液界面上，因此通过精油材料对其进行有效改善，使其对产生的泡沫表面膜层性能有效改性，通过在改性材料中添加稳定改性材料，使其在表面活性剂材料作用后的气泡液膜表面，改善其液膜表面粘度，由于其本身的黏度较大容易形成强度较大的表面膜，因此液膜不容易破裂，泡沫的寿命也就较大，这样的技术方案可以有效降低泡沫材料的表面张力，有利于空气在液体中的分散和阻止泡沫间的兼并，有利于形成微泡结构，产生大量的泡沫，进一步提高泡沫灭火剂材料的灭火剂储存的效率，通过降低水的表面张力，进一步提高泡沫灭火剂材料的使用效率和储存时效。
具体实施方式
取樟树叶并将其洗净晾干，粉碎并置于超临界二氧化碳萃取装置中，在萃取压强为25～28MPa，萃取温度为45～50℃，二氧化碳流速为1.7～2.0L/min、分离温度为52℃，静态萃取45～50min后，收集萃取物并过滤，收集滤液得改性精油；按重量份数计，分别称量40～45份改性精油、25～30份质量分数85%乙醇溶液和6～8份质量分数30%硫酸溶液置于烧杯中，搅拌混合并置于55～60℃下保温反应3～5h，静置冷却至室温，得反应液并置于分液漏斗中，静置分层并收集上层油相，在室温下用饱和碳酸氢钠溶液调节pH至7.0后，再用去离子水冲洗3～5次，蒸馏分离油相，收集得稳定改性液；取橡胶颗粒并真空冷冻干燥，研磨分散并收集分散粉末，得胶粉，按重量份数计，分别称量45～50细菌培养基、1～2份吐温-80、10～15份葡萄糖置于烧杯中，搅拌混合并置于100～120℃下灭菌处理3～5h，静置冷却至室温，得改性基质，按接种量1:50，将酵母粉添加至改性基质中，控制培养温度为30～32℃，用质量分数5％氨水调节pH至5.5，再在300～400r/min下摇床振荡培养6～8天，紫外灭菌并过滤，收集滤饼并研磨过200目筛，得改性颗粒；按重量份数计，分别称量45～50份乙二醇、10～15份稳定改性液、25～30份丙二醇、10～15份十二烷基苯磺酸钠、3～5份十二烷基甜菜碱、6～8份氯化铵、8～10份尿素置于烧杯中，搅拌混合并静置20～24h，得混合液并按质量比1:5，将改性颗粒添加至混合液中，在200～300W下超声分散10～15min，继续搅拌混合3～5h后，静置6～8h，即可制备得所述的储存稳定性泡沫灭火剂材料；所述的细菌培养基为按重量份数计，分别称量45～50份蛋白胨、25～30份去离子水、10～15份麦芽浸粉、1～2份硫酸镁、0.5～1.0份磷酸氢二钾、0.1～0.2份磷酸二氢钾和1～2份硫化锌，搅拌混合并灭菌处理，制备而成。
取樟树叶并将其洗净晾干，粉碎并置于超临界二氧化碳萃取装置中，在萃取压强为25MPa，萃取温度为45℃，二氧化碳流速为1.7L/min、分离温度为52℃，静态萃取45min后，收集萃取物并过滤，收集滤液得改性精油；按重量份数计，分别称量40份改性精油、25份质量分数85%乙醇溶液和6份质量分数30%硫酸溶液置于烧杯中，搅拌混合并置于55℃下保温反应3h，静置冷却至室温，得反应液并置于分液漏斗中，静置分层并收集上层油相，在室温下用饱和碳酸氢钠溶液调节pH至7.0后，再用去离子水冲洗3次，蒸馏分离油相，收集得稳定改性液；取橡胶颗粒并真空冷冻干燥，研磨分散并收集分散粉末，得胶粉，按重量份数计，分别称量45细菌培养基、1份吐温-80、10份葡萄糖置于烧杯中，搅拌混合并置于100℃下灭菌处理3h，静置冷却至室温，得改性基质，按接种量1:50，将酵母粉添加至改性基质中，控制培养温度为30℃，用质量分数5％氨水调节pH至5.5，再在300r/min下摇床振荡培养6天，紫外灭菌并过滤，收集滤饼并研磨过200目筛，得改性颗粒；按重量份数计，分别称量45份乙二醇、10份稳定改性液、25份丙二醇、10份十二烷基苯磺酸钠、3份十二烷基甜菜碱、6份氯化铵、8份尿素置于烧杯中，搅拌混合并静置20h，得混合液并按质量比1:5，将改性颗粒添加至混合液中，在200W下超声分散10min，继续搅拌混合3h后，静置6h，即可制备得所述的储存稳定性泡沫灭火剂材料；所述的细菌培养基为按重量份数计，分别称量45份蛋白胨、25份去离子水、10份麦芽浸粉、1份硫酸镁、0.5份磷酸氢二钾、0.1份磷酸二氢钾和1份硫化锌，搅拌混合并灭菌处理，制备而成。
取樟树叶并将其洗净晾干，粉碎并置于超临界二氧化碳萃取装置中，在萃取压强为26MPa，萃取温度为46℃，二氧化碳流速为1.8L/min、分离温度为52℃，静态萃取46min后，收集萃取物并过滤，收集滤液得改性精油；按重量份数计，分别称量42份改性精油、26份质量分数85%乙醇溶液和6份质量分数30%硫酸溶液置于烧杯中，搅拌混合并置于56℃下保温反应3h，静置冷却至室温，得反应液并置于分液漏斗中，静置分层并收集上层油相，在室温下用饱和碳酸氢钠溶液调节pH至7.0后，再用去离子水冲洗3次，蒸馏分离油相，收集得稳定改性液；取橡胶颗粒并真空冷冻干燥，研磨分散并收集分散粉末，得胶粉，按重量份数计，分别称量47细菌培养基、15份吐温-80、13份葡萄糖置于烧杯中，搅拌混合并置于110℃下灭菌处理4h，静置冷却至室温，得改性基质，按接种量1:50，将酵母粉添加至改性基质中，控制培养温度为31℃，用质量分数5％氨水调节pH至5.5，再在350r/min下摇床振荡培养7天，紫外灭菌并过滤，收集滤饼并研磨过200目筛，得改性颗粒；按重量份数计，分别称量47份乙二醇、12份稳定改性液、27份丙二醇、13份十二烷基苯磺酸钠、4份十二烷基甜菜碱、7份氯化铵、9份尿素置于烧杯中，搅拌混合并静置22h，得混合液并按质量比1:5，将改性颗粒添加至混合液中，在250W下超声分散13min，继续搅拌混合4h后，静置7h，即可制备得所述的储存稳定性泡沫灭火剂材料；所述的细菌培养基为按重量份数计，分别称量47份蛋白胨、27份去离子水、13份麦芽浸粉、1.5份硫酸镁、0.75份磷酸氢二钾、0.15份磷酸二氢钾和1.5份硫化锌，搅拌混合并灭菌处理，制备而成。
取樟树叶并将其洗净晾干，粉碎并置于超临界二氧化碳萃取装置中，在萃取压强为27MPa，萃取温度为48℃，二氧化碳流速为1.8L/min、分离温度为52℃，静态萃取48min后，收集萃取物并过滤，收集滤液得改性精油；按重量份数计，分别称量44份改性精油、28份质量分数85%乙醇溶液和7份质量分数30%硫酸溶液置于烧杯中，搅拌混合并置于58℃下保温反应4h，静置冷却至室温，得反应液并置于分液漏斗中，静置分层并收集上层油相，在室温下用饱和碳酸氢钠溶液调节pH至7.0后，再用去离子水冲洗4次，蒸馏分离油相，收集得稳定改性液；取橡胶颗粒并真空冷冻干燥，研磨分散并收集分散粉末，得胶粉，按重量份数计，分别称量48细菌培养基、1.5份吐温-80、14份葡萄糖置于烧杯中，搅拌混合并置于113℃下灭菌处理4h，静置冷却至室温，得改性基质，按接种量1:50，将酵母粉添加至改性基质中，控制培养温度为31℃，用质量分数5％氨水调节pH至5.5，再在365r/min下摇床振荡培养7天，紫外灭菌并过滤，收集滤饼并研磨过200目筛，得改性颗粒；按重量份数计，分别称量48份乙二醇、14份稳定改性液、28份丙二醇、14份十二烷基苯磺酸钠、4份十二烷基甜菜碱、7份氯化铵、9份尿素置于烧杯中，搅拌混合并静置23h，得混合液并按质量比1:5，将改性颗粒添加至混合液中，在270W下超声分散14min，继续搅拌混合4h后，静置7h，即可制备得所述的储存稳定性泡沫灭火剂材料；所述的细菌培养基为按重量份数计，分别称量48份蛋白胨、28份去离子水、14份麦芽浸粉、1.5份硫酸镁、0.8份磷酸氢二钾、0.1份磷酸二氢钾和1.5份硫化锌，搅拌混合并灭菌处理，制备而成。
取樟树叶并将其洗净晾干，粉碎并置于超临界二氧化碳萃取装置中，在萃取压强为28MPa，萃取温度为50℃，二氧化碳流速为2.0L/min、分离温度为52℃，静态萃取50min后，收集萃取物并过滤，收集滤液得改性精油；按重量份数计，分别称量45份改性精油、30份质量分数85%乙醇溶液和8份质量分数30%硫酸溶液置于烧杯中，搅拌混合并置于60℃下保温反应5h，静置冷却至室温，得反应液并置于分液漏斗中，静置分层并收集上层油相，在室温下用饱和碳酸氢钠溶液调节pH至7.0后，再用去离子水冲洗5次，蒸馏分离油相，收集得稳定改性液；取橡胶颗粒并真空冷冻干燥，研磨分散并收集分散粉末，得胶粉，按重量份数计，分别称量50细菌培养基、2份吐温-80、15份葡萄糖置于烧杯中，搅拌混合并置于120℃下灭菌处理5h，静置冷却至室温，得改性基质，按接种量1:50，将酵母粉添加至改性基质中，控制培养温度为32℃，用质量分数5％氨水调节pH至5.5，再在400r/min下摇床振荡培养8天，紫外灭菌并过滤，收集滤饼并研磨过200目筛，得改性颗粒；按重量份数计，分别称量50份乙二醇、15份稳定改性液、30份丙二醇、15份十二烷基苯磺酸钠、5份十二烷基甜菜碱、8份氯化铵、10份尿素置于烧杯中，搅拌混合并静置24h，得混合液并按质量比1:5，将改性颗粒添加至混合液中，在300W下超声分散15min，继续搅拌混合5h后，静置8h，即可制备得所述的储存稳定性泡沫灭火剂材料；所述的细菌培养基为按重量份数计，分别称量50份蛋白胨、30份去离子水、15份麦芽浸粉、2份硫酸镁、1.0份磷酸氢二钾、0.2份磷酸二氢钾和2份硫化锌，搅拌混合并灭菌处理，制备而成。
将本发明制备的储存稳定性泡沫灭火剂材料及市售的泡沫灭火剂进行检测，具体检测结果如下表表1：
测试方法：
根据泡沫灭火剂GB15308-2006将本发明实施例制得的储存稳定性泡沫灭火剂材料及市泡沫灭火剂进行检测，具体检测结果如下表表1。
表1储存稳定性泡沫灭火剂材料性能表征
由表1可知本发明制备的储存稳定性泡沫灭火剂材料，灭火等级高，灭火时间短，抗烧性能优异，凝固点低，性能优异，具有广阔的市场价值和应用前景。
Claims (10)
1.一种储存稳定性泡沫灭火剂材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）取樟树叶并将其洗净晾干，粉碎并置于超临界二氧化碳萃取装置中，静态萃取，收集萃取物并过滤，收集滤液得改性精油，分别称量改性精油、质量分数85%乙醇溶液和质量分数30%硫酸溶液置于烧杯中，搅拌混合保温反应，静置冷却至室温，得反应液并置于分液漏斗中，静置分层并收集上层油相，调节pH至7.0，洗涤处理后，蒸馏分离油相，收集得稳定改性液；
（2）取橡胶颗粒并真空冷冻干燥，研磨分散并收集分散粉末，得胶粉，分别称量细菌培养基、吐温-80、葡萄糖置于烧杯中，搅拌混合并灭菌处理，静置冷却至室温，得改性基质；
（3）按接种量1:50，将酵母粉添加至改性基质中，调节pH至5.5，摇床振荡培养6～8天，紫外灭菌并过滤，收集滤饼并研磨过筛，得改性颗粒；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份乙二醇、10～15份稳定改性液、25～30份丙二醇、10～15份十二烷基苯磺酸钠、3～5份十二烷基甜菜碱、6～8份氯化铵、8～10份尿素置于烧杯中，搅拌混合并静置，得混合液；
（5）将改性颗粒添加至混合液中，超声分散，继续搅拌混合，静置，即可制备得所述的储存稳定性泡沫灭火剂材料。
2.根据权利要求1所述的一种储存稳定性泡沫灭火剂材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的静态萃取为在萃取压强为25～28MPa，萃取温度为45～50℃，二氧化碳流速为1.7～2.0L/min、分离温度为52℃，静态萃取45～50min。
3.根据权利要求1所述的一种储存稳定性泡沫灭火剂材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的改性精油、质量分数85%乙醇溶液和质量分数30%硫酸溶液之间比例为按重量份数计，分别称量40～45份改性精油、25～30份质量分数85%乙醇溶液和6～8份质量分数30%硫酸溶液。
4.根据权利要求1所述的一种储存稳定性泡沫灭火剂材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的调节pH采用的是室温下用饱和碳酸氢钠溶液。
5.根据权利要求1所述的一种储存稳定性泡沫灭火剂材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的洗涤处理为用去离子水冲洗3～5次。
6.根据权利要求1所述的一种储存稳定性泡沫灭火剂材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的细菌培养基为按重量份数计，分别称量45～50份蛋白胨、25～30份去离子水、10～15份麦芽浸粉、1～2份硫酸镁、0.5～1.0份磷酸氢二钾、0.1～0.2份磷酸二氢钾和1～2份硫化锌，搅拌混合并灭菌处理，制备而成。
7.根据权利要求1所述的一种储存稳定性泡沫灭火剂材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的细菌培养基、吐温-80、葡萄糖。
8.根据权利要求1所述的一种储存稳定性泡沫灭火剂材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的摇床振荡温度为30～32℃。
9.根据权利要求1所述的一种储存稳定性泡沫灭火剂材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的改性颗粒粒径为200目。
10.根据权利要求1所述的一种储存稳定性泡沫灭火剂材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的改性颗粒和混合液之间比例为1:5。
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2019
- 2019-04-30 CN CN201910361073.6A patent/CN109999397A/zh active Pending
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