CN110507944A

CN110507944A - 一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂

Info

Publication number: CN110507944A
Application number: CN201910929970.2A
Authority: CN
Inventors: 包志明; 张宪忠; 靖立帅; 宋波; 傅学成; 胡成; 陈旸; 陈涛; 王荣基
Original assignee: Tianjin Institute Of Fire Protection Ministry Of Emergency Management
Current assignee: Tianjin Institute Of Fire Protection Ministry Of Emergency Management; Tianjin Fire Research Institute of MEM
Priority date: 2019-09-29
Filing date: 2019-09-29
Publication date: 2019-11-29
Anticipated expiration: 2039-09-29
Also published as: CN110507944B

Abstract

本发明公开了一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂。其组分及重量百分比组成为：发泡剂10～25%，促流动剂5～18%，稳泡剂5～25%，抗冻剂8～15%，杀菌剂0.3～1.2%，余量为水。本发明泡沫灭火剂具有高浓缩的特点，最低使用混合比可低至0.5%。凝固点可达‑35℃，能够在低温环境中正常使用，产品可适用于淡水和海水。本发明能够快速扑灭非水溶性易燃液体火灾，抗复燃能力强，还可快速扑救固体物质火灾，适用灭火对象广泛。产品不含氟表面活性剂以及醚类组分，各组分均可在环境中快速生物降解，且对环境中动植物无毒害作用，使用后对环境无污染，对人体健康无影响。

Description

一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂

技术领域

本发明涉及灭火剂，尤其涉及一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂。

背景技术

目前用于扑救易燃液体火灾的低倍数泡沫灭火剂普遍存在泡沫稳定性差，灭火效能低，灭火后容易复燃的问题，在火灾扑救现场使用时需要加大泡沫供给强度，使用超量的泡沫灭火剂才能控制火灾，大大延长了灭火时间，因此灭火救援急需要高效适用的泡沫灭火剂产品，来提高灭火效率，降低火灾造成的损失，减少泡沫灭火剂和水的用量，降低灭火救援活动对环境造成的影响。与传统的低倍数泡沫产生系统相比，压缩空气泡沫灭火系统向泡沫溶液中主动充入压缩空气，具有混合比、气液比灵活可调的特点，近年来得到了广泛的应用。但现有的低倍数泡沫灭火剂是结合低倍数泡沫产生系统研发的，产品的混合比和发泡倍数均是固定的，适用的灭火对象单一，无法适应多种类型灭火对象的扑救需求。因此需要结合压缩空气泡沫灭火系统的优势，研发适用灭火对象广泛、灭火效能高、能够针对不同的火灾类型调整混合比、泡沫状态的新型压缩空气泡沫灭火剂产品。

目前没有使用混合比低于1%的泡沫灭火剂报道，通常用泡沫灭火剂产品的混合比通常为3%和6%，较高的使用混合比会导致实际使用中灭火剂的储存量大，占用较多的储存场地，也给火灾现场泡沫灭火剂的输转和供给带来困难。一般而言混合比越低，其浓缩程度越高，同等灭火效能的泡沫灭火剂所用的存储空间也越小。但高浓缩的产品组分中水的添加量少，灭火剂组分易析出，因此对产品配方的技术要求更高。

泡沫灭火剂产品使用后引发的环境问题已经越来越引起社会各界的重视。PFOS（全氟辛基磺酸盐）类物质是水成膜泡沫灭火剂产品中的关键组分，通过显著降低泡沫溶液的表面张力，能使泡沫灭火剂在非水溶性易燃液体表面形成水膜，从而实现高效灭火。但由于这类组分性质稳定，难以生物降解，且具有生物毒性，目前已被国际公约列为持久性有机污染物并限制使用。有研究报道目前泡沫灭火剂产品组分中普遍使用的非PFOS类氟表面活性剂同样存在难以生物降解的问题，未来也存在被限用的风险。现有泡沫灭火剂产品普遍添加大量的醚类物质作为稳泡剂，但已有研究证实该物质对哺乳动物及水生物的毒性较高，如乙二醇丁醚的小鼠经口LD₅₀值为1200mg/kg,对鱼的96hLC₅₀值为835mg/L，同时对人体健康也有负面影响。

发明内容

针对现有产品存在的不足，本发明提供了一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂，具有高浓缩的特点，最低使用混合比可低至0.5%，有效节约了泡沫灭火剂的存储空间。凝固点可达-35℃，能够在低温环境中正常使用，产品可适用于淡水和海水，扩大了产品的应用范围。产品结合现有的各类型压缩空气泡沫灭火系统，能够针对不同的灭火对象灵活调整混合比和泡沫状态，产生的泡沫结构均一、稳定，同时还可兼顾传统的低倍数泡沫系统，适用装备范围广泛。产品能够快速扑救各类非水溶性液体火灾，并且抗复燃效果优异。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：是一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂，其特征在于：各组分及重量百分比为：发泡剂10～25%，促流动剂5～18%，稳泡剂5～25%，抗冻剂8～15%，杀菌剂0.3～1.2%，余量为水；

所述发泡剂是为耐高温耐盐发泡专用Gemini型碳氢表面活性剂，由阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配而成，阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的重量比为1：0.2～2.5；

其中阴离子表面活性剂为十二烷基二苯醚二磺酸钠、磺基琥珀酸双十三烷基酯钠、磺基琥珀酸二异辛酯钠中的一种，非离子表面活性剂为1,5-二[6-O-（n-丁基-α-D-吡喃葡萄苷）]戊二酸酯、N,N’-二烷基-N,N’-双[2-(乳二糖氨基酸)-亚甲基]己二酰二胺、二亚甲基-1,2-双（-聚乙二醇十二基酰胺）中的一种。

本发明的有益效果是：

本发明泡沫灭火剂具有高浓缩的特点，最低使用混合比可低至0.5%，有效节约了泡沫灭火剂的存储空间。凝固点可达-35℃，能够在低温环境中正常使用，产品可适用于淡水和海水，扩大了产品的应用范围。产品结合现有的各类型压缩空气泡沫灭火系统，能够针对不同的灭火对象灵活调整混合比和泡沫状态，产生的泡沫结构均一、稳定，同时还可兼顾传统的低倍数泡沫系统，适用装备范围广泛。产品能够快速扑救各类非水溶性液体火灾，并且抗复燃效果优异，同时还可用于固体火灾的扑救，产品的灭火范围广，灭火效能高。产品组分中不含氟表面活性剂，不受PFOS限用影响，且组分中不含醚类物质，因此具有很高的生物降解性以及较低的生物毒性，环保性能优异，对人体健康无影响而且生产成本低。

本发明选用的发泡剂均为Gemini型表面活性剂，相对于传统的碳氢表面活性剂，Gemini型表面活性剂因具有二聚结构从而具有超低界面张力、低临界胶束浓度以及良好的协同效应等特点，发泡及复配性能显著优于常规的表面活性剂。本发明中选用的Gemini型表面活性剂均具有耐高温、耐盐以及易降解、性质温和等特征，在确保发泡能力的同时还具有耐海水性能，适于在泡沫灭火剂中使用。在碳氢表面活性剂的类型选择方面，本发明采用非离子型和阴离子型Gemini表面活性剂复配的形式，充分发挥不同类型Gemini表面活性剂的性能优势，起到协同增效的作用，确保在压缩空气泡沫系统中不同发泡倍数条件下均具有良好的发泡性能。

本发明中，选择含硅表面活性剂作为促流动剂，具有独特的聚集体形态和流变性，表面性能优异，能够使泡沫在油面上快速铺展，与碳氢表面活性剂的协同作用更好。尽管含硅表面活性剂降低表面张力的能力稍弱于氟表面活性剂，但通过将含硅表面活性剂与碳氢表面活性剂进行合理复配，并结合压缩空气泡沫系统发泡，可以达到使用氟表面活性剂同样的效果，不仅大大降低了使用成本，而且避免使用氟表面活性剂，降低了产品的环境风险。另外本发明所涉硅表面活性剂的热稳定性好，具有生物惰性，以及很好的生物安全性，不会造成环境污染。

本发明中，选择低分子量的聚乙二醇来替代传统泡沫灭火剂中普遍使用的醚类物质作为稳泡剂。聚乙二醇具有优良的润滑性、保湿性、分散性，能够使泡沫更加均匀、细腻，对热、酸、碱性质稳定，并且与多种有机物组份有良好的相溶性，且具有一定的增溶性，确保泡沫灭火剂在不同的发泡倍数条件下的泡沫稳定性。与醚类物质相比，聚乙二醇没有生物毒性，且易于生物降解。本发明选择聚乙二醇与尿素复配，可以进一步增强其稳泡性能，有效提升低混合比条件下的泡沫稳定性。

本发明中，选用异丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇作为抗冻剂，用于降低产品的凝固点。上述组分还具有一定的泡沫稳定作用，以及增溶作用，该组份与稳泡剂协同作用，还可进一步提升泡沫灭火剂的泡沫稳定性能，另外这些产品均具有优异的生物降解性能，且具有较低的生物毒性，对环境的影响较小。

本发明中，选用2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、二溴氰乙酰胺基丙酰胺作为泡沫灭火剂产品的杀菌剂，用于降低微生物对产品的影响，延长产品保质期。本发明选择的上述杀菌剂均为广谱杀菌剂，可在低浓度条件下，在较宽的pH值范围内发挥优良的杀菌功能，且均具有优异的生物降解性能，使用后在自然环境中会快速降解。

本发明高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂，通过选择具有增溶作用的组分，以及产品配方各组分的优化和平衡，解决了高浓缩条件下产品的性能稳定难题，并且产品不使用价格高昂的氟表面活性剂，从而大幅度降低了产品的成本。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明：

一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂，其特征在于：各组分及重量百分比为：发泡剂10～25%，促流动剂5～18%，稳泡剂5～25%，抗冻剂8～15%，杀菌剂0.3～1.2%，余量为水；

所述促流动剂是低粘度有机硅聚醚，具体是非离子型聚氧乙烯改性聚二甲基硅氧烷、甲基(丙基(聚环氧丙烷)甲基)硅氧烷、2-[乙酰氧基(聚氧乙烯)丙基]七甲基三硅氧烷中的一种。

所述稳泡剂是聚乙二醇和尿素的组合物，其中聚乙二醇为PEG-200、PEG-400、PEG-600中的一种或两种，聚乙二醇和尿素的重量比为1:0.1～2.8。

所述抗冻剂是异丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种。

所述杀菌剂是2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、二溴氰乙酰胺中的一种。

实施例1：一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂，各组分的重量百分比组成为：十二烷基二苯醚二磺酸钠 13%，1,5-二[6-O-（n-丁基-α-D-吡喃葡萄苷）]戊二酸酯10%，非离子型聚氧乙烯改性聚二甲基硅氧烷15%，PEG-200 15%，尿素4.5%，乙二醇10%，2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮0.5%，余量水。

制备步骤：先称取水加入反应罐中，加入尿素250～300转/分钟搅拌溶解，再加入PEG-200、乙二醇，持续250～300转/分钟搅拌条件下继续加入十二烷基二苯醚二磺酸钠、1,5-二[6-O-（n-丁基-α-D-吡喃葡萄苷）]戊二酸酯、非离子型聚氧乙烯改性聚二甲基硅氧烷、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，搅拌至各组分充分溶解混合均匀即得本品。

实施例2：一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂，各组分的重量百分比组成为：磺基琥珀酸双十三烷基酯钠 15%，N,N’-二烷基-N,N’-双[2-(乳二糖氨基酸)-亚甲基]己二酰二胺10%，甲基(丙基(聚环氧丙烷)甲基)硅氧烷12%，PEG-400 18%，尿素5%，丙三醇15%，对羟基苯甲酸甲酯0.4%，余量水。

按照实施例1的步骤操作即可制备。

实施例3：一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂，各组分的重量百分比组成为磺基琥珀酸二异辛酯钠12%，二亚甲基-1,2-双（-聚乙二醇十二基酰胺）13%，2-[乙酰氧基(聚氧乙烯)丙基]七甲基三硅氧烷12%，PEG-200 5%，PEG-600 10%，尿素9%，异丙醇15%，2-[乙酰氧基(聚氧乙烯)丙基]七甲基三硅氧烷0.5%，余量水。

按照实施例1的步骤操作即可制备。

采用GB 27897-2011《A类泡沫灭火剂》标准中规定的标准压缩空气泡沫产生装置，结合GB 15308-2006《泡沫灭火剂》标准中规定的理化性质测定方法及标准油盘火灭火试验方法，按照0.5%的混合比对以上实施例的高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂，开展了产品性能检测，结果如下表所示。

由表中数据可知，本发明产品相关指标满足标准要求，并且灭火性能远高于标准中规定的最高级别要求，体现了本发明高效灭火的特点。

参照OECD 301F标准试验方法，对上述实施例中的产品开展了为期28天的快速生物降解性能试验，结果表明三个实施例产品的降解率在91%-93%之间，远高于28天降解率需超过60%的标准要求，体现出产品易降解的特征，测定了上述实施例产品对鱼的96h急性毒性数据，得到的96hLC₅₀值均大于2000mg/L，为微毒物质，对环境生物的毒性影响较小。

Claims

1.一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂，其特征在于：各组分及重量百分比为：发泡剂10～25%，促流动剂5～18%，稳泡剂5～25%，抗冻剂8～15%，杀菌剂0.3～1.2%，余量为水；

2.根据权利要求1所述的一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂，其特征在于：所述促流动剂是低粘度有机硅聚醚，具体是非离子型聚氧乙烯改性聚二甲基硅氧烷、甲基(丙基(聚环氧丙烷)甲基)硅氧烷、2-[乙酰氧基(聚氧乙烯)丙基]七甲基三硅氧烷中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂，其特征在于：所述稳泡剂是聚乙二醇和尿素的组合物，其中聚乙二醇为PEG-200、PEG-400、PEG-600中的一种或两种，聚乙二醇和尿素的重量比为1:0.1～2.8。

4.根据权利要求1所述的一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂，其特征在于：所述抗冻剂是异丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂，其特征在于，所述杀菌剂是2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、二溴氰乙酰胺中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种高浓缩型环保无氟压缩空气泡沫灭火剂，其特征在于:各组分的重量百分比组成为：十二烷基二苯醚二磺酸钠 13%，1,5-二[6-O-（n-丁基-α-D-吡喃葡萄苷）]戊二酸酯10%，非离子型聚氧乙烯改性聚二甲基硅氧烷15%，PEG-200 15%，尿素4.5%，乙二醇10%，2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮0.5%，余量水。