CN110523044A - 一种高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂 - Google Patents

一种高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂，以重量百分含量计，包括含氟表面活性剂3～6％，碳氢表面活性剂3～20％，有机硅表面活性剂3％～6％，植物多糖0.1～4％，增溶剂8～20％，离子络合剂0.1～4％，抑菌剂0.1～2％，余量为水。上述灭火剂在上述含量的组分的相互作用下，具有优异灭火性能；泡沫性能好，灭火效率高、速度快、抗复燃性能和封闭性能好，贮存期长。原料易得；均环保且易被生物降解；不含PFOS及其盐类，不会造成环境污染。在发泡倍数为7.3～8.1的条件下，灭火剂的25％析液时间为3.4～4.1min；灭火时间(强施加)为35～47s；抗烧时间(强施加)为13.1～17.4min。

Description

一种高性能环境友好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，尤其涉及一种高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂。
背景技术
水成膜泡沫灭火剂，又被称为“轻水”泡沫灭火剂，是指在灭火过程中能在燃料表面形成一层水膜的灭火剂。该水膜不仅能隔绝燃料表面与氧气接触，还能对燃料表面进行冷却降温；同时，泡沫中析出的液体在高温下蒸发为水蒸气，稀释可燃性液体上方的氧气浓度。由于水膜和泡沫的协同灭火作用，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。
水成膜泡沫灭火剂的最核心的组分是长链氟碳表面活性剂-全氟辛烷磺酸(PFOS)及其盐类。它决定着水成膜泡沫灭火剂的性能和成本。然而，由于PFOS及其盐类对环境具有较强的危害性，其被《斯德哥尔摩公约》列入了持久性有机污染物(POPs)的行列，生产和使用均受到严格限制。PFOS及其盐类的限制使用导致水成膜泡沫灭火剂的各项性能大大下降。
因此，寻找PFOS的替代品，并通过配方优化和复配技术的改进，制备出一种不含PFOS、并具有快速灭火性能的环境友好型水成膜泡沫灭火剂具有十分重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂，该灭火剂具有优异的灭火性能。
本发明提供了一种高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂，以重量百分含量计，包括以下组分：
含氟表面活性剂3～6％，碳氢表面活性剂3～20％，有机硅表面活性剂3％～6％，植物多糖0.1～4％，增溶剂8～20％，离子络合剂0.1～4％，抑菌剂0.1～2％，余量为水。
优选地，所述含氟表面活性剂选自两性全氟烷基氧化胺型表面活性剂和/或阴离子型全氟二乙醇胺中和磷酸酯表面活性剂。
优选地，所述两性全氟烷基氧化胺型表面活性剂的型号选自ChemguardTM S-111和/或DuPontTM FS-51；
所述全氟二乙醇胺中和磷酸酯表面活性剂的型号选自DuPontTM FS-60。
优选地，所述碳氢表面活性剂选自聚乙二醇对异辛基苯基醚非离子型表面活性剂、低聚D-吡喃型葡萄糖非离子型表面活性剂和StepanTM AS-40磺酸盐阴离子表面活性剂中的一种或多种。
优选地，所述有机硅表面活性剂的型号选自Dow Corning 502W。
优选地，所述植物多糖选自刺云实胶、刺槐豆胶、6-脱氧-L-半乳糖和亚麻籽胶中的一种或多种。
优选地，所述增溶剂选自丁基卡必醇和/或四甘醇二甲醚；
所述离子络合剂选自二胺四甲叉磷酸钠和/或亚氨基二琥珀酸四钠；
所述抑菌剂选自O-苯基苯酚和/或双乙酸氢钠。
优选地，所述灭火剂包括含氟表面活性剂3％、碳氢表面活性剂8％和有机硅表面活性剂6％；
或含氟表面活性剂5％、碳氢表面活性剂5％和有机硅表面活性剂4％；
或含氟表面活性剂5％、碳氢表面活性剂6％和有机硅表面活性剂3％。
优选地，所述灭火剂包括以下组分：
FS-51 3％、AS-40 3％、低聚D-吡喃型葡萄糖5％、Dow Corning 502W 6％、四甘醇二甲醚10％、二胺四甲叉磷酸钠4％、O-苯基苯酚0.2％、刺槐豆胶0.5％和余量水；
或FS-51 2％、FS-60 3％、聚乙二醇对异辛基苯基醚5％、Dow Corning502W 4％、丁基卡必醇10％、亚氨基二琥珀酸四钠4％、双乙酸氢钠0.2％、刺槐豆胶0.2％、亚麻籽胶0.2％和余量水；
或S-111 2％、FS-51 3％、聚乙二醇对异辛基苯基醚2％、低聚D-吡喃型葡萄糖4％、Dow Corning 502W 3％、丁基卡必醇5％、四甘醇二甲醚5％、亚氨基二琥珀酸四钠4％、双乙酸氢钠0.2％、刺槐豆胶0.1％、6-脱氧-L-半乳糖0.3％和余量水。
本发明提供了一种高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂，以重量百分含量计，包括以下组分：含氟表面活性剂3～6％，碳氢表面活性剂3～20％，有机硅表面活性剂3～6％，植物多糖0.1～4％，增溶剂8～20％，离子络合剂0.1～4％，抑菌剂0.1～2％，余量为水。本发明提供的灭火剂在上述含量的组分的相互作用下，使其具有优异的灭火性能；泡沫性能好，灭火效率高、速度快、抗复燃性能和封闭性能好，贮存期长。该灭火剂的原料易得；原料均环保且易被生物降解；灭火剂不含PFOS及其盐类，不会造成环境污染。实验结果表明：本发明提供的灭火剂的表面张力为15.9～17.3mN/m；pH值为6.8～7.5；发泡倍数为7.3～8.1；25％析液时间为3.4～4.1min；灭火时间(强施加)为35～47s；抗烧时间(强施加)为13.1～17.4min。
具体实施方式
本发明提供了一种高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂，以重量百分含量计，包括以下组分：
含氟表面活性剂3～6％，碳氢表面活性剂3～20％，有机硅表面活性剂3～6％，植物多糖0.1～4％，增溶剂8～20％，离子络合剂0.1～4％，抑菌剂0.1～2％，余量为水。
以重量百分含量计，本发明提供的灭火剂包括含氟表面活性剂3％～6％。所述含氟碳表面活性剂为短链氟碳表面活性剂，不易在环境和生物体内富集，不会造成污染。所述含氟表面活性剂选自两性全氟烷基氧化胺型表面活性剂和/或阴离子型全氟二乙醇胺中和磷酸酯表面活性剂。所述两性全氟烷基氧化胺型表面活性剂的型号优选选自ChemguardTMS-111和/或DuPontTM FS-51；所述全氟二乙醇胺中和磷酸酯表面活性剂的型号优选选自DuPontTM FS-60。具体实施例中，所述含氟表面活性剂占灭火剂的重量百分含量为3％或5％。具体实施例中，所述含氟表面活性剂为FS-51；或质量比为2:3的FS-51和FS-60的混合物；或质量比为2:3的S-111和FS-51的混合物。
本发明提供的灭火剂包括碳氢表面活性剂3～20％，优选为4～15％，更优选为5～8％。所述灭火剂优选选自聚乙二醇对异辛基苯基醚非离子型表面活性剂、低聚D-吡喃型葡萄糖非离子型表面活性剂和StepanTM AS-40磺酸盐阴离子表面活性剂中的一种或多种。
本发明提供的灭火剂包括有机硅表面活性剂3～6％。所述有机硅表面活性剂的型号选自Dow Corning 502W。具体实施例中，所述有机硅表面活性剂占灭火剂的重量百分含量为6％、4％或3％。
本发明提供的灭火剂包括植物多糖0.1～4％，优选为0.1～3％，更优选为0.1～0.5％。所述植物多糖选自刺云实胶、刺槐豆胶、6-脱氧-L-半乳糖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0.1％、0.2％或0.5％。具体实施例中，所述植物多糖为质量比为1:1的刺槐豆胶和亚麻籽胶的混合物；或质量比为1:3的刺槐豆胶和6-脱氧-L-半乳糖的混合物；或刺槐豆胶。
本发明提供的灭火剂包括增溶剂8～20％，优选为10～15％。所述增溶剂优选选自丁基卡必醇和/或四甘醇二甲醚。所述增溶剂占灭火剂的重量百分含量为10％。具体实施例中，所述增溶剂为四甘醇二甲醚、或丁基卡必醇或质量比为1:1的四甘醇二甲醚和丁基卡必醇的混合物。
本发明提供的灭火剂包括离子络合剂0.1～4％，优选为2～4％。所述离子络合剂优选选自二胺四甲叉磷酸钠和/或亚氨基二琥珀酸四钠。具体实施例中，所述离子络合剂占灭火剂的重量百分含量为4％。
本发明提供的灭火剂包括抑菌剂0.1～2％，优选为0.2～1.0％。所述抑菌剂优选选自O-苯基苯酚和/或双乙酸氢钠。本发明具体实施例中，所述抑菌剂占灭火剂的重量百分含量优选为0.2％。
本发明提供的灭火剂余量为水。所述水为去离子水或工业软水。
在本发明中，所述灭火剂优选包括含氟表面活性剂3％、碳氢表面活性剂8％和有机硅表面活性剂6％；
或含氟表面活性剂5％、碳氢表面活性剂5％和有机硅表面活性剂4％；
或含氟表面活性剂5％、碳氢表面活性剂6％和有机硅表面活性剂3％。
在本发明中，所述灭火剂优选包括以下组分：
FS-51 3％、AS-40 3％、低聚D-吡喃型葡萄糖5％、Dow Corning 502W 6％、四甘醇二甲醚10％、二胺四甲叉磷酸钠4％、O-苯基苯酚0.2％、刺槐豆胶0.5％和余量水；
或FS-51 2％、FS-60 3％、聚乙二醇对异辛基苯基醚5％、Dow Corning502W 4％、丁基卡必醇10％、亚氨基二琥珀酸四钠4％、双乙酸氢钠0.2％、刺槐豆胶0.2％、亚麻籽胶0.2％和余量水；
或S-111 2％、FS-51 3％、聚乙二醇对异辛基苯基醚2％、低聚D-吡喃型葡萄糖4％、Dow Corning 502W 3％、丁基卡必醇5％、四甘醇二甲醚5％、亚氨基二琥珀酸四钠4％、双乙酸氢钠0.2％、刺槐豆胶0.1％、6-脱氧-L-半乳糖0.3％和余量水。
在本发明中，所述高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂按照以下方法制得：
将含氟表面活性剂、碳氢表面活性剂、有机硅表面活性剂、增溶剂、离子络合剂、抑菌剂和部分水混合，得到第一混合物溶液；
将植物多糖和第一混合物溶液混合，再加入剩余部分水，得到高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂。
在本发明中，所述部分水的重量百分含量优选占灭火剂的70％。含氟表面活性剂、碳氢表面活性剂、有机硅表面活性剂、增溶剂、离子络合剂、抑菌剂和部分水优选在搅拌的条件下混合；所述搅拌的速率优选为550～650rpm，更优选为600rpm。
所述植物多糖和第一混合物溶液在搅拌条件下混合；混合的时间优选为2小时。
在本发明中，所述灭火剂使用时优选与水按照质量比为3:97混合，配成溶液，用于灭火。
上述灭火剂属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高性能环境友好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
(1)分别称取FS-51 3kg、AS-40 3kg、低聚D-吡喃型葡萄糖5kg、Dow Corning 502W6kg、四甘醇二甲醚10kg、二胺四甲叉磷酸钠4kg、O-苯基苯酚0.2kg和水70kg缓慢加入到反应釜中，开启搅拌，搅拌速度600转/分钟。
(2)待样品溶解后，再次称取刺槐豆胶0.5kg加入反应釜中，继续搅拌2小时。
(3)向反应釜中缓慢加入水至100kg，充分搅拌，得到高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂。
实施例2：
(1)分别称取FS-51 2kg、FS-60 3kg、聚乙二醇对异辛基苯基醚5kg、Dow Corning502W 4kg、丁基卡必醇10kg、亚氨基二琥珀酸四钠4kg、双乙酸氢钠0.2kg和水70kg缓慢加入到反应釜中，开启搅拌，搅拌速度600转/分钟。
(2)待样品溶解后，再次称取刺槐豆胶0.2kg和亚麻籽胶0.2kg加入反应釜中，继续搅拌2小时。
(3)向反应釜中缓慢加入水至100kg，充分搅拌，得到高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂。
实施例3：
(1)分别称取S-111 2kg、FS-51 3kg、聚乙二醇对异辛基苯基醚2kg、低聚D-吡喃型葡萄糖4kg、Dow Corning 502W 3kg、丁基卡必醇5kg、四甘醇二甲醚5kg、亚氨基二琥珀酸四钠4kg、双乙酸氢钠0.2kg和水70kg缓慢加入到反应釜中，开启搅拌，搅拌速度600转/分钟。
(2)待样品溶解后，再次称取刺槐豆胶0.1kg和6-脱氧-L-半乳糖0.3kg加入反应釜中，继续搅拌2小时。
(3)向反应釜中缓慢加入水至100kg，充分搅拌，得到高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂。
将上述实施例1-3的高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂分别与水按质量比3:97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”进行检验，溶液的各项理化性能和灭火性能均达到标准要求，属于非温度敏感性泡沫液，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
由以上实施例可知，本发明提供了一种高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂，以重量百分含量计，包括以下组分：含氟表面活性剂3～6％，碳氢表面活性剂3～20％，有机硅表面活性剂3～6％、植物多糖0.1～4％，增溶剂8～20％，离子络合剂0.1～4％，抑菌剂0.1～2％，余量为水。本发明提供的灭火剂在上述含量的组分的相互作用下，使其具有优异的灭火性能；泡沫性能好，灭火效率高、速度快、抗复燃性能和封闭性能好，贮存期长。该灭火剂的原料易得，灭火效率高、速度快、抗复燃性能和封闭性能好，贮存期长；原料均环保且易被生物降解；灭火剂不含PFOS及其盐类，不会造成环境污染。实验结果表明：本发明提供的灭火剂的表面张力为15.9～17.3mN/m；pH值为6.8～7.5；发泡倍数为7.3～8.1；25％析液时间为3.4～4.1min；灭火时间(强施加)为35～47s；抗烧时间(强施加)为13.1～17.4min。
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 (9)

1.一种高性能环境友好型水成膜泡沫灭火剂，以重量百分含量计，包括以下组分：
含氟表面活性剂3～6％，碳氢表面活性剂3～20％，有机硅表面活性剂3％～6％，植物多糖0.1～4％，增溶剂8～20％，离子络合剂0.1～4％，抑菌剂0.1～2％，余量为水。
2.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述含氟表面活性剂选自两性全氟烷基氧化胺型表面活性剂和/或阴离子型全氟二乙醇胺中和磷酸酯表面活性剂。
3.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述两性全氟烷基氧化胺型表面活性剂的型号选自ChemguardTMS-111和/或DuPontTMFS-51；
所述全氟二乙醇胺中和磷酸酯表面活性剂的型号选自DuPontTMFS-60。
4.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述碳氢表面活性剂选自聚乙二醇对异辛基苯基醚非离子型表面活性剂、低聚D-吡喃型葡萄糖非离子型表面活性剂和StepanTMAS-40磺酸盐阴离子表面活性剂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述有机硅表面活性剂的型号选自DowCorning 502W。
6.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述植物多糖选自刺云实胶、刺槐豆胶、6-脱氧-L-半乳糖和亚麻籽胶中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述增溶剂选自丁基卡必醇和/或四甘醇二甲醚；
所述离子络合剂选自二胺四甲叉磷酸钠和/或亚氨基二琥珀酸四钠；
所述抑菌剂选自O-苯基苯酚和/或双乙酸氢钠。
8.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述灭火剂包括含氟表面活性剂3％、碳氢表面活性剂8％和有机硅表面活性剂6％；
或含氟表面活性剂5％、碳氢表面活性剂5％和有机硅表面活性剂4％；
或含氟表面活性剂5％、碳氢表面活性剂6％和有机硅表面活性剂3％。
9.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述灭火剂包括以下组分：
FS-51 3％、AS-40 3％、低聚D-吡喃型葡萄糖5％、Dow Corning 502W 6％、四甘醇二甲醚10％、二胺四甲叉磷酸钠4％、O-苯基苯酚0.2％、刺槐豆胶0.5％和余量水；
或FS-51 2％、FS-60 3％、聚乙二醇对异辛基苯基醚5％、Dow Corning 502W 4％、丁基卡必醇10％、亚氨基二琥珀酸四钠4％、双乙酸氢钠0.2％、刺槐豆胶0.2％、亚麻籽胶0.2％和余量水；
或S-111 2％、FS-51 3％、聚乙二醇对异辛基苯基醚2％、低聚D-吡喃型葡萄糖4％、DowCorning 502W 3％、丁基卡必醇5％、四甘醇二甲醚5％、亚氨基二琥珀酸四钠4％、双乙酸氢钠0.2％、刺槐豆胶0.1％、6-脱氧-L-半乳糖0.3％和余量水。
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