CN110478846B - 一种基于c6型氟碳表面活性剂的环保型水成膜泡沫灭火剂 - Google Patents

一种基于c6型氟碳表面活性剂的环保型水成膜泡沫灭火剂 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于C6型氟碳表面活性剂的环保型水成膜泡沫灭火剂，以重量百分含量计，包括以下组分：C6型氟碳表面活性剂2～5％，碳氢表面活性剂3～25％，植物多糖0.1～4.5％，助溶剂5～25％，离子络合剂0.1～4.5％，抑菌剂0.1～2％和余量水。本发明通过在上述含量的组分的相互作用下，使灭火剂具有优异灭火性能。灭火剂采用的原料均不会对环境造成污染；灭火速度快，抗烧性能好。在发泡倍数为7.8～8.3的条件下，灭火剂的25％析液时间为3.2～4.4min；灭火时间(强释放)为37～47s；抗烧时间(强释放)为12.7～17.5min。

Description

一种基于C6型氟碳表面活性剂的环保型水成膜泡沫灭火剂
技术领域
本发明属于灭火剂技术领域，尤其涉及一种基于C6型氟碳表面活性剂的环保型水成膜泡沫灭火剂。
背景技术
水成膜泡沫(Aqueous Film-Forming Foam，AFFF)灭火剂，又被称为“轻水”泡沫灭火剂，是指能够在液体燃料表面形成一层水膜的泡沫灭火剂。该水膜不仅能隔绝氧气，还能对燃料表面进行冷却和降温。由于泡沫和水膜的双重灭火作用，水成膜泡沫特别适用于大规模易燃液体火灾，其在大型船舶、海上油气钻井平台以及石油储罐区等区域被广泛应用。
近年来，随着水成膜泡沫灭火剂在世界范围内推广和使用，其带来的环境问题受到了人们的广泛关注。《斯德哥尔摩公约》将传统水成膜泡沫灭火剂中的核心成分-长链氟碳表面活性剂全氟辛烷磺酸(PFOS)及其盐类列入了持久性有机污染物(POPs)的行列。为了满足《斯德哥尔摩公约》的要求，目前国内外水成膜泡沫灭火剂的研究都在向环保型的方向发展。
研究表明，若将水成膜泡沫灭火剂中氟碳表面活性剂基团中的碳原子个数从C8～C10降至C6以下，即可解决水成膜泡沫灭火剂的污染问题。有研究以全氟丁基(C4F9 -)为基础合成了可用于水成膜泡沫的氟碳表面活性剂，并研制出了相应的水成膜泡沫灭火剂配方。但该配方中所用的氟碳表面活性剂浓度高，成本高，不利于大量推广使用。另一方面，过度降低氟碳表面活性剂碳原子个数会导致水成膜泡沫的各项性能大打折扣。因此，在保证基本性能的前提下，研制不含PFOS及其盐类的水成膜泡沫灭火剂具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于C6型氟碳表面活性剂的环保型水成膜泡沫灭火剂，该灭火剂具有优异的灭火性能。
本发明提供了一种基于C6型氟碳表面活性剂的环保型水成膜泡沫灭火剂，以重量百分含量计，包括以下组分：
C6型氟碳表面活性剂2～5％，碳氢表面活性剂3～25％，植物多糖0.1～4.5％，助溶剂5～25％，离子络合剂0.1～4.5％，抑菌剂0.1～2％和余量水。
优选地，所述C6型氟碳表面活性剂选自两性型全氟辛基磺酰胺烷基甜菜碱和/或阴离子型全氟辛基硫代丙酰胺基烷基磺酸盐。
优选地，所述碳氢表面活性剂选自非离子型聚乙二醇对异辛基苯基醚、非离子型低聚D-吡喃型葡萄糖和两性型椰油酰胺基丙基(二甲基乙内脂)甜菜碱中的一种或多种。
优选地，所述植物多糖选自藻酸双酯钠、汉生胶和亚麻籽胶中的一种或多种。
优选地，所述助溶剂选自丁基卡必醇、1,2-二乙基亚醇和四甘醇二甲醚中的一种或多种。
优选地，所述离子络合剂选自四乙酸二氨基乙烯和/或亚氨基二琥珀酸四钠；
所述抑菌剂选自O-苯基苯酚、2,4-己二烯酸钾和双乙酸氢钠中的一种或多种。
优选地，所述灭火剂中包括4％C6型氟碳表面活性剂和5％碳氢表面活性剂；
或2％C6型氟碳表面活性剂和3％碳氢表面活性剂。
本发明提供了一种基于C6型氟碳表面活性剂的环保型水成膜泡沫灭火剂，以重量百分含量计，包括以下组分：C6型氟碳表面活性剂2～5％，碳氢表面活性剂3～25％，植物多糖0.1～4.5％，助溶剂5～25％，离子络合剂0.1～4.5％，抑菌剂0.1～2％和余量水。本发明通过在上述含量的组分的相互作用下，使得灭火剂具有优异的灭火性能。灭火剂采用的原料均不会对环境造成污染。灭火剂灭火速度快，抗烧性能好。实验结果表明：灭火剂的表面张力为15.9～17.2mN/m；pH值为7.1～7.9；发泡倍数为7.8～8.3；25％析液时间为3.2～4.4min；灭火时间(强释放)为37～47s；抗烧时间(强释放)为12.7～17.5min。
具体实施方式
本发明提供了一种基于C6型氟碳表面活性剂的环保型水成膜泡沫灭火剂，以重量百分含量计，包括以下组分：
C6型氟碳表面活性剂2～5％，碳氢表面活性剂3～25％，植物多糖0.1～4.5％，助溶剂5～25％，离子络合剂0.1～4.5％，抑菌剂0.1～2％和余量水。
本发明提供的灭火剂包括C6型氟碳表面活性剂2～5％。C6型氟碳表面活性剂能够降低泡沫液的表面张力，使得泡沫能在油面上快速铺展，形成水膜，提高灭火效率。所述C6型氟碳表面活性剂不含PFOS及其盐类，属于环境友好型表面活性剂所述两性型全氟辛基磺酰胺烷基甜菜碱结构为且有下述分子式的化合物：CF3(CF2)5(CH2)2-SO2-NH-(CH2)2-N+-CH2-COO-。
所述阴离子型全氟辛基硫代丙酰胺基烷基磺酸盐结构为具有下述分子式的化合物：
Figure BDA0002211561200000031
所述C6型氟碳表面活性剂优选选自两性型全氟辛基磺酰胺烷基甜菜碱和/或阴离子型全氟辛基硫代丙酰胺基烷基磺酸盐。具体实施例中，所述C6型氟碳表面活性剂占所述灭火剂的重量百分含量为4％或2％。
本发明提供的灭火剂包括碳氢表面活性剂3～25％，优选为3～10％，更优选为3～5％。所述碳氢表面活性剂的作用是产生丰富的泡沫，降低油水界面的界面张力。所述碳氢表面活性剂选自非离子型聚乙二醇对异辛基苯基醚、非离子型低聚D-吡喃型葡萄糖和两性型椰油酰胺基丙基(二甲基乙内脂)甜菜碱中的一种或多种。具体实施例中，所述碳氢表面活性剂占所述灭火剂的重量百分含量为3％或5％。
本发明提供的灭火剂包括植物多糖0.1～4.5％，优选为0.3～0.6％。所述植物多糖能够增加灭火剂的泡沫稳定性，提高泡沫在对燃料蒸汽的密封性能。所述植物多糖优选选自藻酸双酯钠、汉生胶和亚麻籽胶中的一种或多种。具体实施例中，所述植物多糖占灭火剂的重量百分含量为0.6％或0.3％。
本发明提供的灭火剂包括助溶剂5～25％，优选为5～10％。所述助溶剂的作用为在配置泡沫灭火剂时提高C6型氟碳表面活性剂和植物多糖的溶解性，并能降低泡沫的凝固点。所述助溶剂优选选自丁基卡必醇、1，2-二乙基亚醇和四甘醇二甲醚中的一种或多种。具体实施例中，所述助溶剂占灭火剂的重量百分含量为5％或10％。
本发明提供的灭火剂包括离子络合剂0.1～4.5％，优选为0.5～3％，更优选为1～2％。所述离子络合剂的作用是提高泡沫灭火剂的耐盐性和抗硬水性，去除有害离子。所述离子络合剂优选选自四乙酸二氨基乙烯和/或亚氨基二琥珀酸四钠。所述离子络合剂优选占灭火剂的重量百分含量为1％或2％。
本发明提供的灭火剂包括抑菌剂0.1～2％，优选为0.1～0.2％。所述抑菌剂的作用是抑制泡沫灭火剂中的微生物生长，延长泡沫灭火剂的有效储存期限。所述抑菌剂优选选自O-苯基苯酚、2,4-己二烯酸钾和双乙酸氢钠中的一种或多种。所述抑菌剂优选占灭火剂的重量百分含量为0.2％或0.1％。
本发明提供的灭火剂包括水。所述水为去离子水或工业软水。
在本发明中，所述灭火剂中优选包括4％C6型氟碳表面活性剂和5％碳氢表面活性剂；
或2％C6型氟碳表面活性剂和3％碳氢表面活性剂。
在本发明中，所述灭火剂优选包括全氟辛基磺酰胺烷基甜菜碱4％，聚乙二醇对异辛基苯基醚5％、藻酸双酯钠0.6％、四甘醇二甲醚10％、亚氨基二琥珀酸四钠0.2％、2,4-己二烯酸钾0.2％，余量为水；
或全氟辛基磺酰胺烷基甜菜碱4％，低聚D-吡喃型葡萄糖5％，亚麻籽胶0.6％，1,2-二乙基亚醇10％，亚氨基二琥珀酸四钠0.2％，双乙酸氢钠0.2％，余量为水；
或全氟辛基磺酰胺烷基甜菜碱2％，低聚D-吡喃型葡萄糖3％，藻酸双酯钠0.3％，丁基卡必醇5％，四乙酸二氨基乙烯0.1％，双乙酸氢钠0.1％，余量为水。
在本发明中，所述基于C6型氟碳表面活性剂的环保型水成膜泡沫灭火剂优选按照以下方法制得：
将C6型氟碳表面活性剂和部分水混合，得到第一溶液；
将第一溶液和碳氢表面活性剂、植物多糖、助溶剂、离子络合剂、抑菌剂混合，调节pH值至7，最后和剩余部分水混合，得到基于C6型氟碳表面活性剂的环保型水成膜泡沫灭火剂。
上述方法采用的原料易得、生产成本低廉，合成方法简单，生产工艺稳定便捷，有利于工业化生产。
在本发明中，所述灭火剂为非温度敏感性泡沫液。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种基于C6型氟碳表面活性剂的环保型水成膜泡沫灭火剂进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1：水成膜泡沫灭火剂的制备(1吨，3％型)
向反应釜中加入40kg全氟辛基磺酰胺烷基甜菜碱，之后加入750kg工业软水并充分搅拌混合；搅拌下，分别向反应釜中添加50kg聚乙二醇对异辛基苯基醚、6kg藻酸双酯钠、100kg四甘醇二甲醚、2kg亚氨基二琥珀酸四钠、2kg 2,4-己二烯酸钾，待搅拌混匀后，用氨水或醋酸调节溶液pH值为7，然后补加工业软水至总重量为1吨，搅拌均匀，得到水成膜泡沫灭火剂。
实施例2：水成膜泡沫灭火剂的制备(1吨，3％型)
向反应釜中加入40kg全氟辛基磺酰胺烷基甜菜碱，之后加入750kg工业软水并充分搅拌混合；搅拌下，分别向反应釜中添加50kg低聚D-吡喃型葡萄糖、6kg亚麻籽胶、100kg1,2-二乙基亚醇、2kg亚氨基二琥珀酸四钠、2kg双乙酸氢钠，待搅拌混匀后，用氨水或醋酸调节溶液pH值为7，然后补加工业软水至总重量为1吨，搅拌均匀，得到水成膜泡沫灭火剂。
实施例3：水成膜泡沫灭火剂浓缩液的制备(1吨，6％型)
向反应釜中加入20kg全氟辛基硫代丙酰胺基烷基磺酸盐，之后加入750kg工业软水并充分搅拌混合；搅拌下，分别向反应釜中添加30kg低聚D-吡喃型葡萄糖、3kg藻酸双酯钠、50kg丁基卡必醇、1kg四乙酸二氨基乙烯、1kg双乙酸氢钠，待搅拌混匀后，用氨水或醋酸调节溶液pH值为7，然后补加工业软水至总重量为1吨，搅拌均匀，得到水成膜泡沫灭火剂。
将上述实例1～2得到的水成膜泡沫灭火剂与水按照质量比3:97的比例混合，将上述实例3制得的水成膜泡沫灭火剂与水按照质量比6:94的比例混合，配制成溶液用于灭火。本发明产品按照《泡沫灭火剂》国家标准“GB15308-2006”进行自检，溶液的各项物化性能及灭火性能均达到标准要求，属非温度敏感性泡沫液，具体检验结果如下表1，表1为本发明实施例1～3制备的灭火剂的性能测试结果：
表1本发明实施例1～3制备的灭火剂的性能测试结果
Figure BDA0002211561200000051
Figure BDA0002211561200000061
由以上实施例可知，本发明提供了一种基于C6型氟碳表面活性剂的环保型水成膜泡沫灭火剂，以重量百分含量计，包括以下组分：C6型氟碳表面活性剂2～5％，碳氢表面活性剂3～25％，植物多糖0.1～4.5％，助溶剂5～25％，离子络合剂0.1～4.5％，抑菌剂0.1～2％和余量水。本发明通过在上述含量的组分的相互作用下，使得灭火剂具有优异的灭火性能。灭火剂采用的原料均不会对环境造成污染。灭火剂灭火速度快，抗烧性能好。实验结果表明：灭火剂的表面张力为15.9～17.2mN/m；pH值为7.1～7.9；发泡倍数为7.8～8.3；25％析液时间为3.2～4.4min；灭火时间(强释放)为37～47s；抗烧时间(强释放)为12.7～17.5min。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于C6型氟碳表面活性剂的环保型水成膜泡沫灭火剂，以重量百分含量计，包括以下组分：
C6型氟碳表面活性剂2～5％，碳氢表面活性剂3～25％，植物多糖0.1～4.5％，助溶剂5～25％，离子络合剂0.1～4.5％，抑菌剂0.1～2％和余量水；
所述C6型氟碳表面活性剂选自两性型全氟辛基磺酰胺烷基甜菜碱；所述两性型全氟辛基磺酰胺烷基甜菜碱结构为具有下述分子式的化合物：CF3(CF2)5(CH2)2-SO2-NH-(CH2)2-N+-CH2-COO-；
所述碳氢表面活性剂选自非离子型聚乙二醇对异辛基苯基醚、非离子型低聚D-吡喃型葡萄糖和两性型椰油酰胺基丙基(二甲基乙内脂)甜菜碱中的一种或多种；
所述植物多糖选自藻酸双酯钠和/或亚麻籽胶；
所述助溶剂选自1,2-二乙基亚醇和/或四甘醇二甲醚；
所述离子络合剂选自四乙酸二氨基乙烯和/或亚氨基二琥珀酸四钠；
所述抑菌剂选自O-苯基苯酚、2,4-己二烯酸钾和双乙酸氢钠中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述灭火剂中包括4％C6型氟碳表面活性剂和5％碳氢表面活性剂；
或2％C6型氟碳表面活性剂和3％碳氢表面活性剂。
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