CN111228710A - 扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂及其制备方法，包括以下重量份数的组分：非金属矿物微粒3.5‑35份，分散剂2‑6份，分散助剂0.1‑0.6份，抗菌剂0.03‑0.08份，余份为水，合计100份。所述水基混合体系消防剂的稠度1800‑2200mPas，比重为0.9‑1.3g/cm3。本发明的水基混合体系消防剂具有一定的稠度和比重，良好的穿透性，穿透性能超过泡沫，CO2和卤代烷等灭火剂，可以更容易地将灭火有效成分输送到着火区域。

Description

扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及消防领域，具体涉及扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂及其制备方法。
背景技术
普通的燃烧基于4个必要的要素：即可燃物、氧气、火源以及自由基。自由基具有高度的化学反应活性，使得燃烧链得以持续进行，并放出大量的热量再反馈促进燃烧的过程，所有的类型的消防灭火剂均围绕阻断这4个要素而展开。而汽油具有很强的挥发性和易燃性，其蒸汽在空气中浓度超过70克/立方米时，容易遇火或高热辐射就容易会引起燃烧爆炸。目前汽油火灾一般用泡沫、二氧化碳和干粉灭火机等灭火工具灭火，严禁用水扑救。但普通灭火剂灭火还是不完善，主要表现在扑灭的速度慢或者复燃方面。
多年来，我们一直在寻找一种新型的高效灭火剂制备的方法。这种制备技术一旦可行，可以把各种灭火有效的成分，作为分散相，而普通的水作为分散介质而最终实现环保、高效率和快速地灭火。这种灭火剂的灭火性能会有极大的优势，比如通过分散介质，灭火有效成分粉体会获得更大的穿透性。但难点在于，对于大于100nm的固体颗粒形成悬浮液之后，由于热运动作用和重力作用的影响，体系很不稳定，容易形成沉淀，同时在介质中，一些有效成分的溶解度很好，溶解之后会打破体系的电解质平衡和酸碱平衡，影响有效成分以及体系的稳定性，使其优势失效。为此，我们进行了大量的实验，进行了很多的尝试，制备出了长期稳定的水基混合体系，并解决了成分可溶的难题。通过测试，所制备出的灭火材料在扑灭汽油燃烧火焰方面具有十分良好的性能。
发明内容
针对上述的存在的问题，本发明的目的在于：提供扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂及其制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂，包括以下重量份数的组分：
非金属矿物微粒3.5-35份，分散剂2-6份，分散助剂0.1-0.6份，抗菌剂0.03-0.08份，余份为水，合计100份，所述水基混合体系消防剂的稠度1800-2200mPas，比重为0.9-1.3g/cm3。
本发明采用的分散剂(0.2～0.4％(w/w))，如巴斯夫埃夫卡4009(改性聚氨酯)，分散助剂如巴斯夫湿润剂CF10(烷基酚乙氧化物烷基苯磺酸钠)。
优选地，所述非金属矿物微粒粒径为1-300微米。
优选地，所述非金属矿物微粒粒径为10-100微米。
优选地，所述非金属矿物微粒为凹凸棒石、膨润土、云母、石墨中的一种或多种。
其中，石墨来源丰富，比重约为2.2g/cm3，化学性质稳定，不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂，是最耐温和耐火防火的材料，例如专利号为CN108164743A就是利用石墨来制作A级防火板。凹凸棒石矿物【attapulgite，分子式：Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O】分布广泛，具有良好的增稠性、悬浮性、流平性、稳定性和环保性，已经作为基础材料广泛地应用在各行各业。
优选地，扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂，包括以下重量份数的组分：
石墨3-25份，凹凸棒石0.5-10份，膨润土0.4-2份，分散剂2-6份，分散助剂0.1-0.6份，抗菌剂0.03-0.08份，余份为水，合计100份，所述水基混合体系消防剂的稠度1800-2200mPas，比重为0.9-1.3g/cm3。
优选地，所述抗菌剂为山梨酸钾、苯甲酸、双乙酸钠中的一种或几种。
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂的制备方法，包括以下步骤：
取去离子水，添加2-6份分散剂，以及0.1-0.6份分散助剂，充分搅拌10-30min后，添加3.5-35份非金属矿物微粒以及0.03-0.08份抗菌剂，余份为水，最终合计100份，再次搅拌10-30min，得到水基混合体系消防剂。
优选地，所述搅拌的转速均为1000-2500rmp。
一种扑灭燃烧汽油的消防器，包括权利要求1-8任一项所述的水基混合体系消防剂。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：
1)本发明的水基混合体系消防剂具有一定的稠度(约2000mPas，旋转粘度仪测定)和比重(约1.2g/cm3)，良好的穿透性，穿透性能超过泡沫，CO2和卤代烷等灭火剂，可以更容易地将灭火有效成分输送到着火区域；
2)本发明的水基混合体系消防剂具有良好的流平性(约100s，涂刷法测定)，能够将有效成分迅速浸入到火灾区的表面；
3)本发明的水基混合体系消防剂可以在油料表面铺展形成大量的细小泡沫，在表面形成密致的空气隔离屏障，窒息火焰；
4)本发明的水基混合体系消防剂中的介质具有极强的吸热性能(其汽化热约为40千焦/摩尔)，能够使得燃料物急剧降温，以至于低于燃点以下；
5)本发明的水基混合体系消防剂在燃烧固体水平及垂直表面，具有一定的良好的附着力，在同样形成特殊的燃烧隔屏障，制止火焰的传播，以及窒息燃烧。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂，包括以下重量份数的组分：
石墨3份，凹凸棒石0.5份，膨润土0.4份，分散剂2份，分散助剂0.1份，山梨酸钾0.03份，余份为水，最终合计100份，所述水基混合体系消防剂的稠度1800mPas，比重约为1.1g/cm3。
本发明采用的分散剂(0.2～0.4％(w/w)，如巴斯夫埃夫卡4009(改性聚氨酯)，分散助剂如巴斯夫湿润剂CF10(烷基酚乙氧化物烷基苯磺酸钠)。所述非金属矿物微粒粒径为1-300微米。
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂的制备方法，包括以下步骤：
取去离子水，添加2份分散剂，以及0.1份分散助剂，充分搅拌10min后，添加石墨3份，凹凸棒石0.5份，膨润土0.4份，以及0.03份山梨酸钾，再次搅拌10min，得到水基混合体系消防剂。所述搅拌的转速均为1000rmp。
实施例2
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂，包括以下重量份数的组分：
石墨6份，凹凸棒石1.5份，膨润土0.6份，分散剂3份，分散助剂0.15份，苯甲酸0.035份，余份为水，最终合计100份，所述水基混合体系消防剂的稠度1900mPas，比重为1.11g/cm3。
本发明采用的分散剂(0.2～0.4％(w/w)，如巴斯夫埃夫卡4009(改性聚氨酯)，分散助剂如巴斯夫湿润剂CF10(烷基酚乙氧化物烷基苯磺酸钠)。所述非金属矿物微粒粒径为1-300微米。
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂的制备方法，包括以下步骤：
取去离子水，添加3份分散剂，以及0.15份分散助剂，充分搅拌13min后，添加石墨6份，凹凸棒石1.5份，膨润土0.6份，以及0.035份苯甲酸，余份为水，最终合计100份，再次搅拌13min，得到水基混合体系消防剂。所述搅拌的转速均为1400rmp。
实施例3
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂，包括以下重量份数的组分：
石墨9份，凹凸棒石2.5份，膨润土0.8份，分散剂3份，分散助剂0.2份，双乙酸钠0.04份，余份为水，最终合计100份，所述水基混合体系消防剂的稠度2000mPas，比重为1.15g/cm3。
本发明采用的分散剂(0.2～0.4％(w/w)，如巴斯夫埃夫卡4009(改性聚氨酯)，分散助剂如巴斯夫湿润剂CF10(烷基酚乙氧化物烷基苯磺酸钠)。所述非金属矿物微粒粒径为1-300微米。
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂的制备方法，包括以下步骤：
取去离子水，添加3份分散剂，以及0.2份分散助剂，充分搅拌15min后，添加石墨9份，凹凸棒石2.5份，膨润土0.8份以及0.04份双乙酸钠，余份为水，最终合计100份，再次搅拌15min，得到水基混合体系消防剂。所述搅拌的转速均为1500rmp。
实施例4
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂，包括以下重量份数的组分：
石墨13份，凹凸棒石4.5份，膨润土1.4份，分散剂3.5份，分散助剂0.4份，山梨酸钾0.06份，余份为水，最终合计100份，所述水基混合体系消防剂的稠度2000mPas，比重为1.16g/cm3。
本发明采用的分散剂(0.2～0.4％(w/w)，如巴斯夫埃夫卡4009(改性聚氨酯)，分散助剂如巴斯夫湿润剂CF10(烷基酚乙氧化物烷基苯磺酸钠)。所述非金属矿物微粒粒径为10-100微米。
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂的制备方法，包括以下步骤：
取去离子水，添加3.5份分散剂，以及0.4份分散助剂，充分搅拌20min后，添加石墨13份，凹凸棒石4.5份，膨润土1.4份以及山梨酸钾0.06份，余份为水，最终合计100份，再次搅拌20min，得到水基混合体系消防剂。所述搅拌的转速均为2000rmp。
实施例5
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂，包括以下重量份数的组分：
石墨18份，凹凸棒石6.5份，膨润土1.6份，分散剂4份，分散助剂0.45份，山梨酸钾0.06份，余份为水，最终合计100份，所述水基混合体系消防剂的稠度2200mPas，比重为1.18g/cm3。
本发明采用的分散剂(0.2～0.4％(w/w)，如巴斯夫埃夫卡4009(改性聚氨酯)，分散助剂如巴斯夫湿润剂CF10(烷基酚乙氧化物烷基苯磺酸钠)。所述非金属矿物微粒粒径为10-100微米。
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂的制备方法，包括以下步骤：
取去离子水，添加4份分散剂，以及0.45份分散助剂，充分搅拌25min后，添加石墨18份，凹凸棒石6.5份，膨润土1.6份以及山梨酸钾0.06份，余份为水，最终合计100份，再次搅拌25min，得到水基混合体系消防剂。所述搅拌的转速均为2500rmp。
实施例6
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂，包括以下重量份数的组分：
石墨22份，凹凸棒石8.5份，膨润土1.8份，分散剂5份，分散助剂0.5份，双乙酸钠0.07份，余份为水，最终合计100份，所述水基混合体系消防剂的稠度2100mPas，比重为1.18g/cm3。
本发明采用的分散剂(0.2～0.4％(w/w)，如巴斯夫埃夫卡4009(改性聚氨酯)，分散助剂如巴斯夫湿润剂CF10(烷基酚乙氧化物烷基苯磺酸钠)。所述非金属矿物微粒粒径为10-100微米。
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂的制备方法，包括以下步骤：
取去离子水，添加5份分散剂，以及0.5份分散助剂，充分搅拌28min后，添加石墨22份，凹凸棒石8.5份，膨润土1.8份以及双乙酸钠0.07份，余份为水，最终合计100份，再次搅拌28min，得到水基混合体系消防剂。所述搅拌的转速均为2300rmp。
实施例7
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂，包括以下重量份数的组分：
石墨25份，凹凸棒石10份，膨润土2份，分散剂6份，分散助剂0.6份，双乙酸钠0.08份，余份为水，最终合计100份，，所述水基混合体系消防剂的稠度2200mPas，比重为1.3g/cm3。
本发明采用的分散剂(0.2～0.4％(w/w)，如巴斯夫埃夫卡4009(改性聚氨酯)，分散助剂如巴斯夫湿润剂CF10(烷基酚乙氧化物烷基苯磺酸钠)。所述非金属矿物微粒粒径为10-100微米。
扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂的制备方法，包括以下步骤：
取去离子水，添加6份分散剂，以及0.6份分散助剂，充分搅拌30min后，添加石墨25份，凹凸棒石10份，膨润土2份以及双乙酸钠0.08份，余份为水，最终合计100份，再次搅拌30min，得到水基混合体系消防剂。所述搅拌的转速均为2500rmp。
按上述原则所制备的新型的混合体系消防剂，可以长期贮存在室温下而保持均匀和稳定的状态。由于其水基的属性，本发明仍然可以使用传统的灭火器容器，包括移动的或固定的灭火器装置，进行贮存，进而可以在气泵或加压下面，实施手动或自动的喷雾操作。由于本发明采用的是去离子水作为分散介质，即使在长期贮存之后，体系的电绝缘性大于1MΩ，属于一般绝缘性能材料，在通常的家用电压下能够操作使用。除了上述成分之外，本发明还可以在分散介质中加入其它的分散相作为灭火助剂，如经过特殊处理的碳酸氢铵，碳酸氢钠，氨基酸型氟碳表面活性剂等燃烧抑制剂。但前提是所添加的灭火助剂不能影响体系的平衡和稳定性，添加体系的腐蚀性或影响喷射能力，而只能加强灭火材料对燃烧火焰的抑制作用。
制备的多相体系悬浮液可以使用本发明常见的消防容器，充具惰性氮气，压力1.2-1.4M Pa，乃至之上压力，或带有泵或加压气源的罐，只要该容器确定能在遇到火灾的时候，可以手动操作或自动响应地将灭火剂通过软管和硬管，或直接快速地喷射到火灾及周边区域。消防容器可以由金属、聚合物、碳纤维、玻璃或任何适合的材料制作而成。使用的容器包括有：1)便携式的消防器：优选是1至30公斤容量消防器；2)手推车式的消防器，优选是20至300公斤容量消防器；3)安装在消防车的大型消防罐；4)固定贮存罐及喷射装置：定点固定安装在储能车间，油料危险品仓库，贴近火灾危险区域的特定设施。
消防灭火剂制备并罐装完成之后，本发明参照《泡沫灭火剂标准》(GB15308-2006)，《水系灭火剂》(GB17835-2008)和《手提式水基型灭火器通用技术条件》(GB4351-1997)等国家强制标准，进行了试验测试，均符合要求。
实验例1
使用3升消防器及标配的喷管和喷头，用氮气充压1.2MPa压力，测试喷射整个贮存所制备消防剂的时间为大约13-15秒，喷射顺畅，无有堵塞情况出现。
实验例2
使用一块5层棉砂布，尺寸为500x500mm，用汽油充分浸润，点燃5秒之后，使用所制备的消防剂灭火，灭火时间为1.5秒，喷射区域不能再次点燃。
实验例3
每次测试，都同时使用两只6公斤装消防筒，用直径为58cm油盘多次测试所制备消防剂扑灭汽油火的性能，如下：
表1.重复测试所制备灭火剂扑灭汽油火的性能
Figure BDA0002421982070000061
实施例4：
制备本实验灭火剂，准备6L的灭火消防筒，按照配置灭火器的国标法进行灌装。再准备同体积的泡沫灭火器、干粉灭火器备用。采用直径为58cm油盘，每样进行7次测试，取平均值，并比较三款灭火剂对扑灭燃烧汽油的性能，数据如下：
表2.所制备消防剂与干粉、泡沫剂灭火用时比较结果
Figure BDA0002421982070000071
从上述表2结果来看，按照本试验方法制备的灭火剂要明显从用量以及灭火时间要明显优于传统的泡沫灭火剂和干粉灭火剂，且干粉灭火剂只是扑灭了明火，但是汽油温度并没有降低，导致迅速复燃，另外从环保来讲，本发明的灭火剂比更为超细干粉环保。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (9)

1.扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
非金属矿物微粒3.5-35份，分散剂2-6份，分散助剂0.1-0.6份，抗菌剂0.03-0.08份，余份为水，合计100份，所述水基混合体系消防剂的稠度1800-2200mPas，比重为0.9-1.3g/cm3。
2.根据权利要求1所述的扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂，其特征在于，所述非金属矿物微粒粒径为1-300微米。
3.根据权利要求2所述的扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂，其特征在于，所述非金属矿物微粒粒径为10-100微米。
4.根据权利要求1所述的扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂，其特征在于，所述非金属矿物微粒为凹凸棒石、膨润土、云母、石墨中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
石墨3-25份，凹凸棒石0.5-10份，膨润土0.4-2份，分散剂2-6份，分散助剂0.1-0.6份，抗菌剂0.03-0.08份，余份为水，合计100份，所述水基混合体系消防剂的稠度1800-2200mPas，比重为0.9-1.3g/cm3。
6.根据权利要求1-5任一项所述的扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂，其特征在于，所述抗菌剂为山梨酸钾、苯甲酸、双乙酸钠中的一种或几种。
7.基于权利要求1～6任一项所述的扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在去离子水，添加2-6份分散剂，以及0.1-0.6份分散助剂，充分搅拌10-30min后，添加3.5-35份非金属矿物微粒以及0.03-0.08份抗菌剂，合计100份，再次搅拌10-30min，得到水基混合体系消防剂。
8.根据权利要求7所述的扑灭燃烧汽油的水基混合体系消防剂的制备方法，所述搅拌的转速均为1000-2500rmp。
9.一种扑灭燃烧汽油的消防器，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的水基混合体系消防剂。
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