CN110433445A - 一种低温水系灭火剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温水系灭火剂及其制备方法，属于灭火剂技术领域，其技术方案要点是一种低温水系灭火剂，以重量份数计，包括如下组分：乙二醇5‑7份、二乙二醇单丁醚3‑5份、无机盐10‑20份、可溶性铵盐5‑10份、阻燃剂5‑10份、发泡剂4‑6份、氟碳表面活性剂3‑5份、稳定剂2‑3份、非质子极性溶剂5‑10份以及水30‑40份。本发明通过非质子极性溶剂的加入，可以提高无机盐和可溶性铵盐在低温状态下的溶解度，有助于提高体系的稳定剂，降低水系灭火剂的分层现象。
Description
技术领域
本发明涉及灭火剂技术领域，更具体的说，它涉及一种低温水系灭火剂及其制备方法。
背景技术
火灾通常分为ABCDEF六类，其中A类指固体物质火灾，B类指液体或可溶化的固体物质火灾，C类指气体火灾，D类指金属火灾，E类指带电火灾，即物体带电燃烧的火灾，F类指烹饪器具内的烹饪物火灾。因此根据各类火灾的性质及特征不同，需要选用不同类型的灭火剂，灭火剂可以分为泡沫、干粉、卤代烷、二氧化碳、酸碱以及水系灭火剂。
其中水系灭火剂主要是由碳氢表面活性剂、氟碳表面活性剂、阻燃剂、助剂和水组成；灭火剂经雾化喷嘴，喷射出细水雾，药剂可在可燃物表面形成并扩展一层薄水膜，使可燃物与空气隔离，并且在其蒸发后会带走热量，降低火场温度以及燃烧区空气中氧气的浓度，达到灭火的目的；由于水基灭火剂的环境的损害小，因此得到了越来越广泛的应用。
由于水系灭火剂中含有大量的水，而水的凝固点较高，在低温环境下，水系灭火剂会凝固而无法使用，因水系灭火剂受环境影响较大，因此限制了其使用范围，针对这一缺陷，人们研发了适用于低温环境下使用的水系灭火剂。
现有技术中，授权公告日为CN101559270B的中国专利，公开了一种环保水系灭火剂，其各组成成份的质量百分比如下：试剂：正丁醇4-6％，灭火剂增强剂：全氟烷基甜菜碱3-12％，阻燃剂：聚磷酸胺2-8％，发泡剂：十二烷基硫酸脂钠盐0.8-2.6％，增稠剂：黄原胶0.2-0.9％，防冻剂：乙二醇8-18％，中和剂：三乙醇胺0.5-1.4％，稳定剂：氢氧化钠0.015-0.04％，窒息成份：苯并三唑0.2-1.4％，溶解成份：纯净水50-75％。
传统的低温灭火剂是通过添加乙二醇作为防冻剂或者降凝剂以降低水系灭火剂的凝固点，虽然乙二醇的燃点较高，不易燃烧，但是乙二醇在遇到明火、高热或与氧化剂接触时，有引起燃烧物爆炸的危险。通过添加无机盐也可以降低水的凝固点，但是为了达到预期效果，则需要添加大量的无机盐，虽然无机盐与乙二醇的加入可以降低水的凝固点，但是随着储存温度的降低，无机盐的溶解度也会逐渐下降，此时无机盐容易析出，会降低体系的稳定性，使得水系灭火剂逐渐分层，影响其使用效果。因此，目前的低温灭火剂仍然存在一些缺陷。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种低温水系灭火剂，其通过非质子极性溶剂的加入，可以提高无机盐和可溶性铵盐在低温状态下的溶解度，有助于提高体系的稳定剂，降低水系灭火剂的分层现象。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种低温水系灭火剂，以重量份数计，包括如下组分：乙二醇5-7份、二乙二醇单丁醚3-5份、无机盐10-20份、可溶性铵盐5-10份、阻燃剂5-10份、发泡剂4-6份、氟碳表面活性剂3-5份、稳定剂2-3份、非质子极性溶剂5-10份以及水30-40份。
通过采用上述技术方案，通过非质子极性溶剂的加入，可以提高无机盐和可溶性铵盐在低温状态下的溶解度，有助于提高体系的稳定剂；而二乙二醇单丁醚的加入对乙二醇有增益效果，可以减少乙二醇的用量，提高其防冻效果；将灭火剂喷至燃烧物时，可以瞬间吸收热量，中断燃烧物的热分解，使火焰熄灭，同时在高温的作用下，液体迅速扩张，形成泡沫层并隔绝火焰和空气，提高灭火效果。
进一步地，所述非质子极性溶剂为1,3-二甲基丙撑脲。
通过采用上述技术方案，1,3-二甲基丙撑脲是一种强极性非质子溶剂，具有高沸点、高闪点以及低熔点的特点，具有优越的化学稳定性和超强溶解能力，可以提高在低温环境下无机盐和可溶性铵盐的溶解力，防止其析出，其与稳定剂配合后，可以极大地提高体系的稳定性，延长其储存时间。
进一步地，所述无机盐为亚硝酸钠。
通过采用上述技术方案，亚硝酸钠具有很好的水溶性，在溶于水后产生的离子的运动速率大于水分子的运动速率，使得水分子不易形成晶体状态，从而降低水的凝固点。
进一步地，所述可溶性铵盐为磷酸二氢铵。
通过采用上述技术方案，磷酸二氢铵在100g、20℃的水中的溶解度为37.4g，具有很好的水溶性，由于1，3-二甲基丙撑脲的加入，也可以提高磷酸二氢铵在低温下的溶解度，防止其析出，增加体系的稳定性；而其在高温时可以产生氨气和磷酸或者偏磷酸铵，可以分解成焦磷酸，焦磷酸继续脱水生成偏磷酸，偏磷酸铵分解成氨气和偏磷酸；反应中生成的游离氨能与火焰燃烧反应中产生的OH自由基反应，减少并终止燃烧反应产生自由基，降低燃烧反应速率，起到灭火的作用。
进一步地，所述阻燃剂为水溶性聚磷酸铵。
通过采用上述技术方案，聚磷酸铵无毒无味，不产生腐蚀气体，吸湿性小，热稳定性高，是一种性能优良的非卤阻燃剂，水溶性聚磷酸铵的聚合度为10-20，相对分子质量为1000-2000，在水中具有较好的溶解度，有利于维持体系的稳定性。
进一步地，所述发泡剂由重量比为3:1的十二烷基硫酸钠和烷基葡萄糖苷混合而成。
通过采用上述技术方案，十二烷基硫酸钠为阴离子表面活性剂，具有优异的乳化和发泡能力，其生物降解度>90％；烷基葡糖苷是为非离子表面活性剂，具有稳定性好、无毒性、可溶性以及易生物降解的特点，具有优异的发泡能力，并且其与十二烷基硫酸钠以及氟碳表面活性剂的相容性好，复配后具有明显的增效作用。
进一步地，所述稳定剂为黄原胶。
通过采用上述技术方案，黄原胶作为灭火剂中的稳定剂，可以提高原料的分散性以及体系的稳定性。
本发明的目的之二在于提供一种低温水系灭火剂的制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种低温水系灭火剂的制备方法，包括如下步骤：
取水30-40份，将其升温至40-50℃后，加入二乙二醇单丁醚5-7份、无机盐10-20份、可溶性铵盐5-10份和阻燃剂5-10份混合后，以200-400r/min的速度搅拌5-10min；冷却至室温后再加入乙二醇5-7份、氟碳表面活性剂3-5份、稳定剂2-3份以及非质子极性溶剂5-10份后，以200-400r/min的速度搅拌20-30min后，加入4-6份发泡剂，以100-200r/min的速度搅拌10-20min，得到低温水系灭火剂。
综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
1.通过非质子极性溶剂的加入，可以提高无机盐和可溶性铵盐在低温状态下的溶解度，有助于提高体系的稳定剂；而二乙二醇单丁醚的加入对乙二醇有增益效果，可以减少乙二醇的用量，提高其防冻效果；将灭火剂喷至燃烧物时，可以瞬间吸收热量，中断燃烧物的热分解，使火焰熄灭，同时在高温的作用下，液体迅速扩张，形成泡沫层并隔绝火焰和空气，提高灭火效果；并且本发明制备的低温灭火剂不仅在常温环境下具有优异的灭火效果，而且相较于传统的低温灭火剂，其在低温环境下的灭火效果较常温环境有较小幅度的降低，使其在低温环境下也能具有较好的灭火效果；
2.1,3-二甲基丙撑脲是一种强极性非质子溶剂，具有高沸点、高闪点以及低熔点的特点，具有优越的化学稳定性和超强溶解能力，可以提高在低温环境下无机盐和可溶性铵盐的溶解力，防止其析出，其与稳定剂配合后，可以极大地提高体系的稳定性，延长其储存时间；
3.十二烷基硫酸钠为阴离子表面活性剂，具有优异的乳化和发泡能力，其生物降解度>90％；烷基葡糖苷是为非离子表面活性剂，具有稳定性好、无毒性、可溶性以及易生物降解的特点，具有优异的发泡能力，并且其与十二烷基硫酸钠以及氟碳表面活性剂的相容性好，复配后具有明显的增效作用。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
一、实施例
以下实施例中的氟碳表面活性剂选自杜邦提供的型号为CAPSTONE1157的氟碳表面活性剂，该氟碳表面活性剂的主要成分为全氟烷基甜菜碱。
实施例1：一种低温水系灭火剂采用如下方法制备而得：
取水30kg，将其升温至40℃后，加入二乙二醇单丁醚5kg、亚硝酸钠10kg、磷酸二氢铵5kg和水溶性聚磷酸铵5kg混合后，以200r/min的速度搅拌5min；冷却至室温后再加入乙二醇5kg、氟碳表面活性剂3kg、黄原胶2kg以及1,3-二甲基丙撑脲5kg后，以200r/min的速度搅拌20min后，加入3kg十二烷基硫酸钠和1kg烷基葡萄糖苷，以100r/min的速度搅拌10min，得到低温灭火剂。
实施例2：一种低温水系灭火剂采用如下方法制备而得：
取水35kg，将其升温至45℃后，加入二乙二醇单丁醚6kg、亚硝酸钠15kg、磷酸二氢铵7.5kg和水溶性聚磷酸铵7.5kg混合后，以300r/min的速度搅拌8min；冷却至室温后再加入乙二醇6kg、氟碳表面活性剂4kg、黄原胶2.5kg以及1,3-二甲基丙撑脲7.5kg后，以300r/min的速度搅拌25min后，加入3.75kg十二烷基硫酸钠和1.25kg烷基葡萄糖苷，以150r/min的速度搅拌15min，得到低温灭火剂。
实施例3：一种低温水系灭火剂采用如下方法制备而得：
取水40kg，将其升温至50℃后，加入二乙二醇单丁醚7kg、亚硝酸钠20kg、磷酸二氢铵10kg和水溶性聚磷酸铵10kg混合后，以400r/min的速度搅拌10min；冷却至室温后再加入乙二醇7kg、氟碳表面活性剂5kg、黄原胶3kg以及1,3-二甲基丙撑脲10kg后，以400r/min的速度搅拌30min后，加入4.5kg十二烷基硫酸钠和1.5kg烷基葡萄糖苷，以200r/min的速度搅拌20min，得到低温灭火剂。
二、对比例
对比例1：本对比例与实施例1的不同之处在于，原料中不包含1,3-二甲基丙撑脲。
对比例2：本对比例与实施例1的不同之处在于，原料中不包含十二烷基硫酸钠和烷基葡萄糖苷。
对比例3：本对比例与实施例1的不同之处在于，将亚硝酸钠替换为等量的氯化钠。
三、性能测试
根据GB 17835-2008《水系灭火剂》，对实施例1-3以及对比例1-3中的灭火剂的性能进行测试，将测试结果示于表1。
表1
由表1数据可以看出，本发明制备的低温水系灭火剂具有良好的耐低温性能以及灭火性能，并且在低温下具有良好的溶解度，不会发生离析现象，具有较好的稳定性，从而使得灭火剂能在低温下始终保持良好的稳定性。
对比例1的原料中不包含1,3-二甲基丙撑脲；相较于实施例1，对比例1灭火剂出现分层和均相现象，并且其稳定性下降，在低温出现离心现象，由于稳定性下降导致其灭火效果也下降，说明1,3-二甲基丙撑脲加入后可以提高体系的稳定性，使得各组分能够均匀分散，提高灭火剂的耐低温性能；使得喷出的灭火剂能均匀覆盖于燃烧物上，从而提高灭火剂的灭火效果。
对比例2的原料中不包含十二烷基硫酸钠和烷基葡萄糖苷；相较于实施例1，对比例2中灭火剂的凝固点、稳定性以及灭火性能明显下降，说明十二烷基硫酸钠和烷基葡萄糖苷的加入可以提高体系的稳定性；并且十二烷基硫酸钠和烷基葡萄糖苷加入后可以迅速发泡成膜覆盖在燃烧物上，隔绝空气，以提高灭火效果。
对比例3的原料将亚硝酸钠替换为等量的氯化钠；相较于实施例1，对比例3中灭火剂的凝固点、稳定性以及灭火性能明显下降，这是由于氯化钠在水中的溶解度差于亚硝酸钠，在低温环境下时容易造成氯化钠的析出，从而降低灭火剂的凝固点。
取六块相同体积且含水量均为10％的木条，在常温(温度为25℃、湿度为50％RH)的条件下，将其点燃，使其燃烧30s，然后分别采用实施例1-3以及对比例1-3制备的灭火剂，对木条进行灭火，测试木条上火焰完全熄灭的时间；再次取六点相同体积的木材，在低温(温度为-20℃、湿度为50％RH)的条件下，将其点燃，使其燃烧30s，然后分别采用实施例1-3以及对比例1-3制备的灭火剂，对木材进行灭火，测试木条上火焰完全熄灭(熄灭后10min内没有可见的火焰)的时间，将测试结果示于表2。
表2
由表2数据可以看出，本发明制备的低温水系灭火剂除了在常温状态下具有很好的灭火效果，其在低温状态下也能达到较好的灭火效果，相较于常温下，其低温状态下的灭火效果下降的幅度较小。
对比例1的原料中不包含1,3-二甲基丙撑脲；对比例1的灭火剂相较于在常温状态下，其在低温时的灭火效果有大幅度的降低，说明1,3-二甲基丙撑脲不仅可以提高灭火剂的稳定性，也可以提高其在低温下的灭火效果。
对比例2的原料中不包含十二烷基硫酸钠和烷基葡萄糖苷；对比例2的灭火剂相较于在常温状态下，其在低温时的灭火效果有大幅度的降低，说明十二烷基硫酸钠和烷基葡萄糖苷的加入不仅可以提高其在常温下的灭火效果，也可以提高其在低温下的灭火效果。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种低温水系灭火剂，其特征在于：以重量份数计，包括如下组分：乙二醇5-7份、二乙二醇单丁醚3-5份、无机盐10-20份、可溶性铵盐5-10份、阻燃剂5-10份、发泡剂4-6份、氟碳表面活性剂3-5份、稳定剂2-3份、非质子极性溶剂5-10份以及水30-40份。
2.根据权利要求1所述的一种低温水系灭火剂，其特征在于：所述非质子极性溶剂为1,3-二甲基丙撑脲。
3.根据权利要求1所述的一种低温水系灭火剂，其特征在于：所述无机盐为亚硝酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种低温水系灭火剂，其特征在于：所述可溶性铵盐为磷酸二氢铵。
5.根据权利要求1所述的一种低温水系灭火剂，其特征在于：所述阻燃剂为水溶性聚磷酸铵。
6.根据权利要求1所述的一种低温水系灭火剂，其特征在于：所述发泡剂由重量比为3:1的十二烷基硫酸钠和烷基葡萄糖苷混合而成。
7.根据权利要求1所述的一种低温水系灭火剂，其特征在于：所述稳定剂为黄原胶。
8.一种低温水系灭火剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：以重量份数计，取水30-40份，将其升温至40-50℃后，加入二乙二醇单丁醚5-7份、无机盐10-20份、可溶性铵盐5-10份和阻燃剂5-10份混合后，以200-400r/min的速度搅拌5-10min；冷却至室温后再加入乙二醇5-7份、氟碳表面活性剂3-5份、稳定剂2-3份以及非质子极性溶剂5-10份后，以200-400r/min的速度搅拌20-30min后，加入4-6份发泡剂，以100-200r/min的速度搅拌10-20min，得到低温水系灭火剂。
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Denomination of invention: A low-temperature water-based fire extinguishing agent and its preparation method Effective date of registration: 20230426 Granted publication date: 20210319 Pledgee: Xi'an investment and financing Company limited by guarantee Pledgor: Shaanxi Shengjie Ruineng Fire Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023610000327 |
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