CN111330204B - 一种耐低温耐海水高倍数泡沫灭火剂及其制备和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有耐低温、耐海水并且可以高倍数与海水混溶的泡沫灭火剂，所述泡沫灭火剂由组分A和组分B构成，其中组分A由全氟烷基甜菜碱型表面活性剂、甲基椰油酰基牛磺酸钠、抗烧剂、抗冻剂、十二烷基醚和水构成，组分B为含硅表面活性剂的水溶液。以及该泡沫灭火剂的制备和使用方法。根据本发明的所述泡沫灭火剂与现有的泡沫灭火剂相比，具有更长的储存稳定性，成分种类更少，发泡效果更佳，并且更为环保。另外根据本发明的所述泡沫灭火剂制造成本更低廉，制备工艺更简单，更便于大规模工业化生产。

Description

一种耐低温耐海水高倍数泡沫灭火剂及其制备和使用方法

技术领域

本发明属于消防材料技术领域，具体而言涉及一种具有耐低温、耐海水并且可以高倍数与海水混溶的泡沫灭火剂及其制备和使用方法。

背景技术

水成膜泡沫灭火剂是国际上重点发展的环保型灭火剂，特别是针对海上船只、海上钻井平台等的火灾，发展具有能够与海水高倍数混合的水成膜泡沫灭火剂是当前研究的热点。水成膜泡沫灭火剂是以高效发泡剂为基础的灭火剂。目前世界上用于扑灭油类火灾的灭火剂主要有卤代烷(如1211等)、氟蛋白泡沫灭火剂及水成膜泡沫灭火剂等。

例如已经得到应用的AFFF3及AFFF6型水成膜泡沫灭火剂，其主要是淡水型产品，而且大部分存在着耐寒性及耐盐性较差等缺陷。针对该缺陷中国专利CN103691091A公开了一种耐海水高倍数泡沫灭火剂，由复合碳氢表面活性剂、抗冻剂、高级醇、醚、泡沫稳定剂等构成。中国专利CN102284171A也公开了一种耐寒耐海水型水成膜泡沫灭火剂的制备方法，其含有复合抗烧剂、苯甲酸钠、尿素、黄原胶、稳定剂等组分。

然而上述现有技术中公开了的技术中往往存在以下缺陷：1)需要添加诸如无机盐等作为泡沫稳定剂，无机盐的加入会导致储存期间发生沉淀，储存期较短等问题，2)组分非常复杂，成本较高。

因此仍然需要开发一种更经济环保，储存期更长的泡沫灭火剂产品。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，本发明的一个目的在于提供一种具有耐低温、耐海水并且可以高倍数与海水混溶的泡沫灭火剂，相对于现有技术而言，该灭火剂组分更少，成本更低廉，并且储存稳定性更长。

根据本发明的所述泡沫灭火剂由组分A和组分B构成，

其中组分A由以下组分构成：

65至70重量份的全氟烷基甜菜碱型表面活性剂，20至30重量份的甲基椰油酰基牛磺酸钠；15至20重量份的抗烧剂；5至10重量份的抗冻剂；16至18重量份的十二烷基醚，15至30重量份的水；

组分B为质量百分比为50wt％至65wt％的含硅表面活性剂的水溶液。

组分A和组分B的体积比为8:2至7:3。

优选地，所述组分A和组分B的体积比为7.5:2.5。

优选地，所述组分A中的全氟烷基甜菜碱型表面活性剂为氟碳表面活性剂FC1157。

优选地，所述组分A中的抗烧剂为琥铂酸二异辛酯磺酸钠。

优选地，所述组分A中的抗冻剂为乙二醇和丙二醇的混合物，两者的体积比为4:6至3:7，更优选为4:6。

优选地，所述组分B中的所述含硅表面活性剂为DY-ET101聚醚改性硅油。

组分B为质量百分比为60wt％的含硅表面活性剂的水溶液。

进一步优选地，根据本发明的所述泡沫灭火剂由组分A和组分B构成，

其中组分A由以下组分构成：

65重量份的全氟烷基甜菜碱型表面活性剂，28重量份的甲基椰油酰基牛磺酸钠；18重量份的抗烧剂；5重量份的抗冻剂；18重量份的十二烷基醚，20重量份的水；

优选地，组分B为质量百分比为60wt％的含硅表面活性剂的水溶液。

根据本发明的另一个方面，本发明另一个目的在于提供所述泡沫灭火剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

将混合反应釜加热至55至60℃，将按照比例加入水，然后加入全氟烷基甜菜碱型表面活性剂和甲基椰油酰基牛磺酸钠，搅拌30min，然后依次加入抗烧剂、抗冻剂和十二烷基醚，继续搅拌30min，得到组分A。

将含硅表面活性剂加入水中，搅拌均匀，得到组分B。

根据本发明的另一个方面，本发明另一个目的在于提供所述泡沫灭火剂的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

构成所述泡沫灭火剂组分A和组分B在使用前各自独立储存，使用时按照比例进行混合。例如在储存罐中装配两个储存室分别储存组分A和组分B，在储存罐的开口处安装螺旋混合器，分别连接组分A和组分B的储存室，使用时从组分A和组分B的储存室中各自提取组分A和组分B，并使之在螺旋混合器中混合，然后与海水按照体积比为1:99至3:97的比例混合后进行灭火。

优选地，组分A和组分B的储存室的体积比设置为8:2至7:3，更优选为7.5:2.5。

有益效果

根据本发明的所述泡沫灭火剂具有以下优势：

与现有的泡沫灭火剂相比，具有更长的储存稳定性，成分种类更少，发泡效果更佳，并且更为环保。另外根据本发明的所述泡沫灭火剂制造成本更低廉，制备工艺更简单，更便于大规模工业化生产。

具体实施方式

在下文中，将详细地描述本公开的优选的实施方式。在描述之前，应当了解在说明书和所附权利要求中使用的术语，并不应解释为局限于一般及辞典意义，而是应当基于允许发明人为最好的解释而适当定义术语的原则，基于对应于本发明技术层面的意义及概念进行解释。因此，在此的描述仅为说明目的的优选实例，而并非是意指限制本发明的范围，因而应当了解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以做出其他等同实施和修改。

聚醚改性硅油是用聚醚与聚二甲基硅氧烷接枝共聚而成的一种性能独特的有机硅非离子表面活性剂，在制作产品时，通过改造硅油链节数或改变聚醚Eo与Po之配比及改变其链节数和末端基团可获得性能各异的各种有机硅表面活性剂，具有如下结构式1的类似结构。

结构式1

与传统的表面活性剂相比，有机硅表面活性剂有下述特点：

1、低的表面张力。

2、好的柔软特性及抗静电性能。

3、良好的降粘及流平性，适于在多种树脂(聚氨酯用树脂、油漆用树脂、塑料用树脂等)添加，可很好地改善这些树脂的分子间的应力，克服这些树脂本身的缺点，获取新的性能。

4、良好的润滑性，适于制作高档切削液。

5、较好的破乳性，适用于某些特定场合的油水分离。

在根据本发明的具有耐低温、耐海水并且可以高倍数与海水混溶的泡沫灭火剂中首次采用聚醚改性硅油作为泡沫灭火剂成分。优选地，根据本发明的泡沫灭火剂采用的含硅表面活性剂为DY-ET101聚醚改性硅油(生产商：山东大易化工有限公司)

通过加入聚醚改性硅油可以提高与海水混溶的倍数，同时具有更好的发泡效果。

然而，本发明的发明人研究发现，虽然聚醚改性硅油的加入有以上好处，但将聚醚改性硅油与组分A的各种组分混合储存时，往往容易导致更多沉淀的析出，可能的原因是硅油与全氟烷基甜菜碱型表面活性剂或甲基椰油酰基牛磺酸钠因静电作用导致分子的团聚，进而导致絮凝。这会严重降低泡沫灭火剂的混溶性。同时由于沉淀的析出，进一步导致抗冻性能的降低。对于船舶用灭火剂而言，抗冻性能是重要的指标。

因此根据本发明的泡沫灭火剂由组分A和组分B两部分构成，两部分分开储存，使用时再进行混合。

根据本发明的所述泡沫灭火剂中组分A由以下组分构成：

65至70重量份的全氟烷基甜菜碱型表面活性剂，20至30重量份的甲基椰油酰基牛磺酸钠；15至20重量份的抗烧剂；5至10重量份的抗冻剂；16至18重量份的十二烷基醚，15至30重量份的水；

组分B为质量百分比为50wt％至65wt％的含硅表面活性剂的水溶液。

作为组分B的含硅表面活性剂的水溶液的质量百分比应该控制50wt％至65wt％以内，如果大于65wt％，则粘度过高，不易使用；而如果低于50wt％，则发泡效果不够理想。优选地，组分B为质量百分比为60wt％的含硅表面活性剂的水溶液。

另外，组分A和组分B的体积比为8:2至7:3，当两者比例大于8:2时，即组分A过量，则难以高倍数与海水混合，发泡效果不佳；当两者比例小于7:3时，即组分A不足，同样发泡效果不佳。更优选地，组分A和组分B的体积比为7.5:2.5。

根据本发明的所述泡沫灭火剂的使用方法，包括以下步骤：

构成所述泡沫灭火剂组分A和组分B在使用前各自独立储存，使用时按照比例进行混合。例如在储存罐中装配两个储存室分别储存组分A和组分B，在储存罐的开口处安装螺旋混合器，分别连接组分A和组分B的储存室，使用时从组分A和组分B的储存室中各自提取组分A和组分B，并使之在螺旋混合器中混合，然后与海水按照体积比为1:99至3:97的比例混合后进行灭火。

优选地，组分A和组分B的储存室的体积比设置为8:2至7:3，更优选为7.5:2.5。

优选地，在所述储存罐的组分A和组分B的储存室与螺旋混合器之前安装流量阀或控制管线横截面积等方式控制组分A和组分B同时到达所述螺旋混合器并且组分A和组分B的体积比为8:2至7:3。

以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。

实施例1

将混合反应釜加热至55至60℃，向其中加入20kg水，65kg氟碳表面活性剂FC1157，28kg甲基椰油酰基牛磺酸钠，搅拌30min，然后依次加入18kg琥铂酸二异辛酯磺酸钠，5kg乙二醇和丙二醇的混合物(乙二醇和丙二醇的体积比为4:6)和18kg十二烷基醚，继续搅拌30min，得到组分A。

将聚醚改性硅油DY-ET101加入水中搅拌均匀形成质量百分比为60wt％的溶液，得到组分B。

组分A和组分B的体积比为7.5:2.5，并组分A和组分B将分别存放。

实施例2

除了组分A和组分B的体积比为8:2之外，按照实施例1相同的方法制备组分A和组分B。

实施例3

除了组分A和组分B的体积比为7:3之外，按照实施例1相同的方法制备组分A和组分B。

对比实施例1

除了组分A和组分B的体积比为9:1之外，按照实施例1相同的方法制备组分A和组分B。

对比实施例2

除了组分A和组分B的体积比为5:5之外，按照实施例1相同的方法制备组分A和组分B。

对比实施例3

除了组分B为质量百分比为70wt％的聚醚改性硅油DY-ET101溶液之外，按照实施例1相同的方法制备组分A和组分B。

对比实施例4

除了组分B为质量百分比为40wt％的聚醚改性硅油DY-ET101溶液之外，按照实施例1相同的方法制备组分A和组分B。

对比实施例5

不添加组分B，而仅以组分A作为泡沫灭火剂。

对比实施例6

按照实施例1相同的方式制备组分A和组分B，然后将其混合形成混合物，并在60℃下放置7天(加速老化)。

测试实施例1

按照《泡沫灭火剂》国家标准GB15308-2006对实施例1至3和对比实施例1至5的产品进行主要性能测试，结果如下表1，其中组分A和组分B在测试前，按照7.5:2.5的体积比例混合。

表1

测试实施例2：储存稳定性实验

按照《泡沫灭火剂》国家标准GB15308-2006对实施例1至3和对比实施例1至5的产品进行储存稳定性实验，将泡沫灭火剂在60℃下放置7天(加速老化)，评价泡沫灭火剂的储存稳定性。在国家标准GB15308-2006中，标准要求老化前沉淀物体积≤0.25％，且沉淀物能够通过180μm筛，老化后沉淀物体积≤1.00，且沉淀物能够通过180μm筛。实施例1至3和对比实施例1至5均没有沉淀物。而对比实施例6的产品老化前沉淀物体积为1.67％，且少量沉淀物不能够通过180μm筛，老化后沉淀物体积为2.85％，且部分沉淀物不能够通过180μm筛。

测试实施例3：抗冻性实验

测量实施例1的组分A、组分B和对比实施例6的产品的凝固点分别为-46.8℃、-50.6℃和-47.9℃。将实施例1的产品的组分A和B和对比实施例6的产品置于-57℃(约为低于凝固点的10℃)保持24h，冷冻结束后，取出样品，在20℃±5℃的室温下放置24h～96h，再重复三次，进行四个冻结融化周期处理。观察样品有无分层和非均相现象。

实验结果如下：实施例1的产品在经过四个冻结融化周期处理后，未发现样品分层或析出现象；对比实施例6的产品在经过第二个冻结融化周期处理时，即出现分层或析出现象，在进行第三和第四冻结融化周期时，分层或析出现象加重。

Claims (1)

1.一种具有耐低温、耐海水并且可以高倍数与海水混溶的泡沫灭火剂，所述泡沫灭火剂由组分A和组分B构成，

其中，组分A由以下组分构成：

65重量份的全氟烷基甜菜碱型表面活性剂，28重量份的甲基椰油酰基牛磺酸钠；18重量份的抗烧剂；5重量份的抗冻剂；18重量份的十二烷基醚，20重量份的水；

组分B为质量百分比为60wt%的含硅表面活性剂的水溶液；

组分A和组分B的体积比为7.5:2.5；

所述组分B中的所述含硅表面活性剂为DY-ET101聚醚改性硅油；

所述组分A中的全氟烷基甜菜碱型表面活性剂为氟碳表面活性剂FC1157；

所述组分A中的抗烧剂为琥铂酸二异辛酯磺酸钠；

所述组分A中的抗冻剂为乙二醇和丙二醇的混合物，两者的体积比为4:6；

所述泡沫灭火剂的使用方法包括以下步骤：将所述组分A和组分B在使用前各自独立储存，使用时按照比例进行混合，然后与海水按照体积比为1:99至3:97的比例混合后进行灭火。