CN111686398A - 一种环保高效泡沫灭火剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保高效泡沫灭火剂及其制备方法。属于灭火剂技术领域，其技术方案要点是所述灭火剂包括以下重量份的原料：表面活性剂14‑25份、稳泡剂3‑8份、阻燃剂4‑7份、增稠剂3‑6份、抗溶剂3‑8份、抗冻剂2‑5份、水40‑50份，本发明的灭火剂具有环保且能快速灭火的效果。

Description

一种环保高效泡沫灭火剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及灭火剂技术领域，特别涉及一种环保高效泡沫灭火剂及其制备方法。

背景技术

火灾一直是人类的大敌。从古至今，不论是自然火灾还是事故火灾，一方面造成了大量的自然资源和财产损失，另一方面，人类本身也深受其害。目前，哈龙灭火剂是市场上最典型的灭火剂，其具有灭火效率高、用量少、化学稳定性较好等特点，可用于扑灭多种火灾，但由于其不易分解，且严重消耗大气中的臭氧，对人类健康和生态环境造成威胁，目前，替代哈龙的是超细干粉灭火剂，干粉灭火剂覆盖在可燃物表面，阻隔了可燃物与空气中的氧气接触，从而使燃烧无法维持而熄灭，但是干粉灭火剂的缺点是：熔点低、易受潮、颗粒尺寸受限、对液体火灾的作用很小等。

现有的可参考公布号为CN109364421A公开了一种绿色环保无氟泡沫灭火剂，包括羟丙基甲基纤维素、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、谷氨酸钠、水溶性聚磷酸铵、丙二醇、乙二醇和水，即能够保证灭火效率高，还能够兼顾对环境的影响，相比传统的表面活性剂，十二烷基苯磺酸钠具有较高的发泡稳定性，较低的成本，但是具有刺激性、低毒性，受热易分解出一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、其他硫化物等有毒气体，排放到水中难以在自然环境中自然降解，易使水产生异味和大量泡沫，影响其他的氧气交换，从而对环境造成污染。但如果不使用十二烷基苯磺酸钠，其灭火剂的发泡性能不稳定，导致灭火效率降低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一是提供一种环保高效泡沫灭火剂，具有环保且能快速灭火的效果；

本发明的目的二是提供一种环保高效泡沫灭火剂的制备方法，其具有工艺简单，便于操作的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种环保高效泡沫灭火剂，所述灭火剂包括以下重量份的原料：表面活性剂14-25份、稳泡剂3-8份、阻燃剂4-7份、增稠剂3-6份、抗溶剂3-8份、抗冻剂2-5份、水40-50份。

通过采用上述技术方案，表面活性剂、稳泡剂、增稠剂的配合使用，能够使得灭火剂具有良好的气泡性能，泡沫丰富且细腻，能够提高泡沫的致密性，从而提高泡沫对火势的覆盖能力。此外，阻燃剂的加入，能够对火势的蔓延起到一定的阻隔作用，为灭火起到有效的辅助作用。

而抗溶剂和抗冻剂的加入，不仅能够保证灭火剂在低温环境下应用，同时也能够对醇类着火引起的火灾进行灭火，从而提高灭火剂的使用范围，提高灭火效率。

优选的，所述表面活性剂包括单月桂基磷酸酯、氟碳表面活性剂和全氟烷基甜菜碱，其中单月桂基磷酸酯、氟碳表面活性剂、全氟烷基甜菜碱的重量比为1：（1.2-1.5）：（1.1-1.3）。

通过采用上述技术方案，本申请中表面活性剂选择单月桂基磷酸酯、氟碳表面活性剂和全氟烷基甜菜碱后，发泡块，能够使得灭火剂中的泡沫更加细腻、稳定且丰富，从而能够在燃烧物的表面构成致密的泡沫层，对外界空气起到进一步的阻隔作用，不仅能够起到良好的降温效果，同时也提高灭火效率。此外三者的配合使用还能有效提高灭火剂在存放过程中以及高温状态下的稳定性，提高灭火剂的高效性能，同时对环境的污染小，也能够提高水的利用率。

优选的，所述稳泡剂包括聚乙烯醇水溶液和皂素，其中聚乙烯醇水溶液与皂素的重量比为1：（0.8-1.3）。

通过采用上述技术方案，聚乙烯醇水溶液的质量分数为5%，其中醇解度为87-89%，醇解度为87-89%的聚乙烯醇水溶液具有良好的水溶性，将聚乙烯醇水溶液和皂素配合使用作为稳泡剂，保证灭火剂泡沫的稳定性，同时还能够提高泡沫的起泡力，降低泡沫破裂的速度，从而使得灭火剂具有良好的覆盖力，提高灭火剂的灭火效率，此外聚乙烯醇水溶液和皂素的配合使用，能够保证阻燃剂能被充分润湿，从而提高阻燃剂在灭火剂的中分散性能，为提高灭火剂的灭火效率起到间接的作用。

优选的，所述阻燃剂包括碳酸钾、聚磷酸铵和氯化钠，其中碳酸钾、聚磷酸铵和氯化钠的重量比为（1.2-1.4）：（1.4-1.7）：1。

优选的，所述聚磷酸铵包括聚合度n=5和聚合度n=20-30的聚磷酸铵，其中聚合度n=5的聚磷酸铵与聚合度n=20-30的聚磷酸铵的重量比为1:1。

通过采用上述技术方案，碳酸钾、氯化钠、聚磷酸铵在水中的溶解度高，同时也不会对环境产生影响。聚磷酸铵是一种含磷、氮量大、热稳定好、无毒无味、吸湿性小，不产生腐蚀气体，价格低廉；氯化钠的加入，能够使得灭火剂的高温粘度不断增大，从而有助于灭火剂粘附在燃烧物表面，对火势的蔓延起到一定的隔绝作用，从而达到快速灭火的效果。本申请中聚磷酸铵的聚合度采用两种后，能够有效提高灭火剂的粘附性能，对火势的蔓延以及外界空气起到有效的隔绝作用，从而有效提高灭火剂的灭火效率；而氯化钠和聚磷酸胺的配合使用，为提高水系灭火剂的黏度，为灭火剂与燃烧物之间的粘附性能提供保障。碳酸钾在高温下产生的二氧化碳气体，对火势的蔓延起到一定的阻隔作用，从而起到间接控制火势的作用。

同时本申请中加入的氯化钠和碳酸钾能够降低灭火剂的凝固点，从而抗冻剂的加入量会相对减少，降低灭火剂的生产成本。

优选的，所述增稠剂包括硅藻土、硅烷偶联剂和黄原胶，硅藻土、硅烷偶联剂和黄原胶的重量比为1：（1.1-1.3）：（1.0-1.4）。

通过采用上述技术方案，黄原胶是一种单孢多糖，具有良好的乳化性能以及稳定性能，将黄原胶、硅藻土和硅烷偶联剂配合使用后，能够保证硅藻土在水系灭火剂溶液中充分扩散，提高体系的稳定性，防止水系灭火剂溶液中出现沉淀等现象。此外，三者的配合使用，保证灭火剂泡沫的稳定性，降低泡沫破裂的速率。

此外，黄原胶本身不溶于乙醇，且具有良好的耐冻性能，聚乙烯醇水溶液不溶于汽油和乙二醇等，在灭火剂中加入黄原胶和聚乙烯醇水溶液以后，不仅能够使得灭火剂在低温下具有良好的使用性能，同时也具有良好的抗溶剂性能，对于汽油以及醇类物质引起的火灾，有效减少醇类物质与灭火剂水溶液混合而破坏泡沫，从而保证泡沫的覆盖能力，降低泡沫破裂的速率，提高灭火剂的灭火性能。

优选的，所述抗溶剂包括聚丙烯酸钠和消防抗溶剂，聚丙烯酸钠与消防抗溶剂的重量比为1：1。

通过采用上述技术方案，消防抗溶剂型号为YM-319，聚丙烯酸钠具有增稠和乳化的性能，同时聚丙烯酸钠不溶于乙醇，在灭火剂中加入聚丙烯酸钠后，不仅能够使得聚丙烯酸钠泡沫形成的网状结构中，使得泡沫更加致密，使得灭火剂中的各物质能够相互结合，形成稳定的泡沫结构，降低泡沫破裂的概率，同时聚丙烯酸钠不容于乙醇，将本申请的灭火剂应用于醇类物质燃烧引起的火灾时，聚丙烯酸钠与消防抗溶剂、黄原胶、聚乙烯醇水溶液的配合使用，能够使得水系灭火剂在醇类物质表面很好的铺开，阻隔醇类物质与外界空气，达到良好的灭火效果。且聚丙烯酸钠良好的保水性能，能够降低火源的温度，从而降低复燃的概率。

优选的，所述抗冻剂采用乙醇、乙二醇或丙醇中的一种。

优选的，所述原料中还包括海泡石6-12份。

通过采用上述技术方案，海泡石和硅藻土均具有良好的吸水性能，将灭火剂喷射在燃烧物上时，海泡石和硅藻土能够释放其吸附的水分，同时在增稠剂的作用下，提高海泡石、硅藻土与燃烧物之间的粘附性能，从而有效提高灭火剂的灭火效率。

本发明的目的：提供一种环保高效泡沫灭火剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将重量份的增稠剂、稳泡剂和抗溶剂的粉末混合均匀，并加入30-50份的水，在温度为50-65℃的条件下搅拌1.5-2h，在温度为20-25℃的条件下静置10h以上；

（2）在步骤（1）中得到的溶液中加入重量份的阻燃剂和表面活性剂，搅拌均匀后在温度为20-25℃的条件下静置20h以上；

（3）在步骤（2）得到的溶液中加入剩余的原料，并搅拌均匀，得到灭火剂。

通过采用上述技术方案，先将增稠剂、稳泡剂在水中混合后，使得其中的硅藻土能够充分吸水，同时保证硅藻土能够在灭火剂水溶液中分散均匀，后将阻燃剂和表面活性剂加入，保证阻燃剂在灭火剂溶液中的分散扩散。本申请制备方法简单，方便操作。

优选的，所述步骤（1）、步骤（2）和步骤（3）中的搅拌速率为200-400r/min。

综上所述，本发明具有以下有益效果：表面活性剂与稳泡剂、阻燃剂、增稠剂和吸水树脂的配合使用，能够使得灭火剂的泡沫更加丰富且细腻，同时还能够提高灭火剂水溶液的黏性，从而有助于灭火剂能够覆盖火焰，提高灭火效率，同时火焰被隔绝后，使得燃烧物的内部温度也会降低，从而大大降低复燃的概率。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

聚磷酸铵（聚合度为n=5）购自韶关科亚精细化工有限公司；

聚磷酸铵（聚合度为n=20-30）购自山东优索化工科技有限公司；

单月桂基磷酸酯购自江苏省海岸石油化工厂；

氟碳表面活性剂购自郑州宏大化工有限公司；

皂素购自武汉吉业升化工有限公司；

黄原胶购自河南东洋化工产品有限公司；

聚丙烯酸钠购自山东吉聚生物科技有限公司；

全氟烷基甜菜碱购自广东雯江化学试剂有限公司；

消防抗溶剂购自上海雨木化工有限公司。

实施例1

一种环保高效泡沫灭火剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将硅藻土1.9g、硅烷偶联剂2.2g、黄原胶1.9g、聚乙烯醇水溶液3.6g、皂素4.4g、聚丙烯酸钠1.5g、消防抗溶剂1.5g混合均匀，并加入25g的水，在温度为50℃、搅拌速率为200r/min的条件下搅拌1.5h，在温度为20℃的条件下静置10h；

（2）在步骤（1）中得到的溶液中加入碳酸钾1.3g、聚磷酸铵1.6g、氯化钠1.1g、单月桂基磷酸酯4.2g、氟碳表面活性剂5.4g、全氟烷基甜菜碱4.7g，在搅拌速率为200r/min的条件下搅拌均匀，在温度为20℃的条件下静置20h；其中聚磷酸铵（聚合度为n=5）与聚磷酸铵（n=20）的重量比为1：1；

（3）在步骤（2）得到的溶液中加入乙醇2g、水15g，在搅拌速率为200r/min的条件下搅拌均匀，得到灭火剂。

实施例2

一种环保高效泡沫灭火剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将硅藻土1.1g、硅烷偶联剂1.4g、黄原胶1.5g、聚乙烯醇水溶液2.2g、皂素2.8g、聚丙烯酸钠2.5g、消防抗溶剂2.5g混合均匀，并加入30g的水，在温度为60℃、搅拌速率为300r/min的条件下搅拌2h，在温度为20℃的条件下静置12h；

（2）在步骤（1）中得到的溶液中加入碳酸钾2.1g、聚磷酸铵2.3g、氯化钠1.6g、单月桂基磷酸酯5.6g、氟碳表面活性剂7.8g、全氟烷基甜菜碱6.6g，在搅拌速率为300r/min的条件下搅拌均匀，在温度为25℃的条件下静置22h；其中聚磷酸铵（聚合度为n=5）与聚磷酸铵（n=20）的重量比为1：1；

（3）在步骤（2）得到的溶液中加入乙二醇4g、水15g，在搅拌速率为300r/min的条件下搅拌均匀，得到灭火剂。

实施例3

一种环保高效泡沫灭火剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将硅藻土0.8g、硅烷偶联剂1.05g、黄原胶1.15g、聚乙烯醇水溶液1.2g、皂素1.8g、聚丙烯酸钠4g、消防抗溶剂4g混合均匀，并加入35g的水，在温度为65℃、搅拌速率为300r/min的条件下搅拌2h，在温度为25℃的条件下静置10h；

（2）在步骤（1）中得到的溶液中加入碳酸钾2.4g、聚磷酸铵2.9g、氯化钠1.7g、单月桂基磷酸酯6.6g、氟碳表面活性剂9.9g、全氟烷基甜菜碱8.5g，在搅拌速率为00r/min的条件下搅拌均匀，在温度为25℃的条件下静置20h以上；其中聚磷酸铵（聚合度为n=5）与聚磷酸铵（n=30）的重量比为1：1；

（3）在步骤（2）得到的溶液中加入丙醇5g、水15g，在搅拌速率为400r/min的条件下搅拌均匀，得到灭火剂。

实施例4

一种环保高效泡沫灭火剂的制备方法，与实施例2的不同之处在于，步骤（3）中在步骤（2）得到的溶液中加入乙二醇4g、海泡石6g、水20g，在搅拌速率为400r/min的条件下搅拌均匀，得到灭火剂。

实施例5

一种环保高效泡沫灭火剂的制备方法，与实施例2的不同之处在于，步骤（3）中在步骤（2）得到的溶液中加入乙二醇4g、海泡石10g、水20g，在搅拌速率为400r/min的条件下搅拌均匀，得到灭火剂。

实施例6

一种环保高效泡沫灭火剂的制备方法，与实施例2的不同之处在于，步骤（3）中在步骤（2）得到的溶液中加入乙二醇4g、海泡石12g、水20g，在搅拌速率为400r/min的条件下搅拌均匀，得到灭火剂。

对比例1

与实施例2的不同之处在于，步骤（1）中无硅烷偶联剂和硅藻土。

对比例2

与实施2的不同之处在于，步骤（1）中无全氟烷基甜菜碱。

对比例3

与实施例2的不同之处在于，步骤（2）中无氯化钠。

对比例4

与实施例2的不同之处在于，用等量碳酸氢钠代替碳酸钾和氯化钠。

对比例5

与实施例2的不同之处在于，用等量的羧甲基纤维素钠代替步骤（1）中的皂素。

对比例6

与实施例2的不同之处在于，聚磷酸铵只采用聚合度为n=5的聚磷酸铵。

对比例7

与实施例2的不同之处在于，步骤（3）中无聚丙烯酸钠。

对比例8

与实施例2的不同之处在于，（1）将碳酸钾2.1g、聚磷酸铵2.3g、氯化钠1.6g、聚乙烯醇水溶液2.2g、皂素2.8g的粉末混合均匀，并加入40g的水，在温度为60℃、搅拌速率为300r/min的条件下搅拌2h，在温度为20℃的条件下静置12h；

（2）在步骤（1）中得到的溶液中加入硅藻土1.1g、硅烷偶联剂1.4g、黄原胶1.5g、单月桂基磷酸酯8.7g、氟碳表面活性剂11.3g，在搅拌速率为300r/min的条件下搅拌均匀，在温度为25℃的条件下静置22h。

对比例9

市售泡沫灭火剂。

灭火性能测试

对实施例1-6和对比例1-6得到的灭火剂进行灭火效果测试，参照GB15308-2006泡沫灭火剂进行灭火性能测试。检测结果如表1所示。

表1灭火结果表

项目	木垛中心温度/℃	灭火时间/S	灭火木垛中心温度/℃	复燃时间/S	凝固点/℃	发泡倍数	25%析液时间/min
								实施例1	830	14	280	未复燃	-42	18	11.6
实施例2	814	12	260	未复燃	-46	20	12.7
								实施例3	815	13	275	未复燃	-45	19	12.5
实施例4	793	11	245	未复燃	-46	20	13.1
								实施例5	822	10	235	未复燃	-46	20	13.4
实施例6	805	10	235	未复燃	-46	20	13.4
								对比例1	815	40	320	500	-42	14	8.4
对比例2	810	34	300	580	-36	12	7.6
								对比例3	826	35	340	490	-32	16	7.8
对比例4	818	38	335	550	-37	15	9.8
								对比例5	790	30	320	640	-41	14	8.6
对比例6	810	25	285	未复燃	-43	13	7.5
								对比例7	810	31	284	未复燃	-34	12	7.2
对比例8	808	34	315	780	-36	13	10.3
								对比例9	815	160	360	240	-20	8.6	5.4
水	814	210	400	180	0	0	0

从表1可知，本申请实施例1-6中的灭火剂使用时，其灭火时间低于15s，同时灭火后木垛中心温度低于300℃，均低于对比例9和用水灭火时的温度，同时本申请的灭火剂灭火后，无复燃情况，而用市售泡沫灭火剂和水灭火时，其木垛能够很快复燃，说明本申请中的灭火剂不仅能够有效保证灭火效率，同时本申请中的灭火剂成分对环境和周围人员的伤害小；

本申请实施例1-6中的25%析液时间在11.6-13.4之间，远大于标准要求2.5min，说明本申请得到的泡沫灭火剂具有良好的稳定性，降低泡沫的破灭速度，而且本申请中的泡沫灭火剂能够在-40℃时使用，使得灭火剂具有良好的抗冻性能；

对比例1中缺少硅烷偶联剂和硅藻土后，灭火剂的灭火时间明显延长，同时也会在灭火500s后出现复燃现象，也由此可以说明，硅藻土和硅烷偶联剂的加入，不仅能够提高灭火剂的灭火性能，同时也不会对环境产生影响；

对比例2-7与实施例2相比，其灭火效率明显降低，同时复燃的时间也延长，说明本申请中原料物质的选择，能够有效保证灭火剂的灭火效率；

对比例8与实施例2相比，其灭火效率明显低于实施例2中的灭火效率，同时灭火后，其木垛也还会出现复燃现象，说明本申请的制备方法得到的灭火剂能够有效保证灭火剂的灭火效率。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环保高效泡沫灭火剂，其特征在于，所述灭火剂包括以下重量份的原料：表面活性剂14-25份、稳泡剂3-8份、阻燃剂4-7份、增稠剂3-6份、抗溶剂3-8份、抗冻剂2-5份、水40-50份。

2.根据权利要求1所述的一种环保高效泡沫灭火剂，其特征在于：所述表面活性剂包括单月桂基磷酸酯、氟碳表面活性剂和全氟烷基甜菜碱，其中单月桂基磷酸酯、氟碳表面活性剂、全氟烷基甜菜碱的重量比为1：（1.2-1.5）：（1.1-1.3）。

3.根据权利要求1所述的一种环保高效泡沫灭火剂，其特征在于：所述稳泡剂包括聚乙烯醇水溶液和皂素，其中聚乙烯醇水溶液与皂素的重量比为1：（1.2-1.5）。

4.根据权利要求1所述的一种环保高效泡沫灭火剂，其特征在于：所述阻燃剂包括碳酸钾、聚磷酸铵和氯化钠，其中碳酸钾、聚磷酸铵和氯化钠的重量比为（1.2-1.4）：（1.4-1.7）：1。

5.根据权利要求4所述的一种环保高效泡沫灭火剂，其特征在于：所述聚磷酸铵包括聚合度n=5和聚合度n=20-30的聚磷酸铵，其中聚合度n=5的聚磷酸铵与聚合度n=20-30的聚磷酸铵的重量比为1:1。

6.根据权利要求1所述的一种环保高效泡沫灭火剂，其特征在于：所述增稠剂包括硅藻土、硅烷偶联剂和黄原胶，硅藻土、硅烷偶联剂和黄原胶的重量比为1：（1.1-1.3）：（1.0-1.4）。

7.根据权利要求1所述的一种环保高效泡沫灭火剂，其特征在于：所述抗溶剂包括聚丙烯酸钠和消防抗溶剂，聚丙烯酸钠与消防抗溶剂的重量比为1：1。

8.根据权利要求1所述的一种环保高效泡沫灭火剂，其特征在于：所述抗冻剂采用乙醇、乙二醇或丙醇中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种环保高效泡沫灭火剂，其特征在于：所述原料中还包括海泡石6-12份。

10.一种如权利要求1-9任一所述的环保高效泡沫灭火剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将重量份的增稠剂、稳泡剂和抗溶剂的粉末混合均匀，并加入30-50份的水，在温度为50-65℃的条件下搅拌1.5-2h，在温度为20-25℃的条件下静置10h以上；

（2）在步骤（1）中得到的溶液中加入重量份的阻燃剂和表面活性剂，搅拌均匀后在温度为20-25℃的条件下静置20h以上；

（3）在步骤（2）得到的溶液中加入剩余的原料，并搅拌均匀，得到灭火剂。