CN112494879B - 一种高效水成膜泡沫灭火剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高效水成膜泡沫灭火剂。该高效水成膜泡沫灭火剂主要由水、表面活性剂、成膜剂和耐水微胶囊组成，耐水微胶囊在灭火剂中的质量分数为10‑30％；耐水微胶囊由无机盐芯材和包裹无机盐芯材的耐水壁材组成；无机盐芯材受热分解产生阻燃气体。本发明中，采用微胶囊对无机盐芯材包裹后，无机盐与水隔离，不会影响灭火剂原液的稳定性，可以较大比例加入，灭火时，微胶囊受热分解释放出大量阻燃气体，可以大大提高灭火剂的灭火性能。

Description

一种高效水成膜泡沫灭火剂
技术领域
本发明属于灭火剂领域，具体涉及一种高效水成膜泡沫灭火剂。
背景技术
水成膜泡沫灭火剂是一种用于可燃有机化合物液体火灾的灭火剂，其可在有机化合物液体表面形成一层可抑制化合物蒸发的水膜，此水膜漂浮于燃烧物表面上引导泡沫层的流动，从而起到更有效的灭火效果。
水成膜泡沫灭火剂的核心起泡成分为氟碳表面活性剂，如全氟辛基磺酸、全氟辛酸及其盐类，该类表面活性剂可使水的表面张力降到18～20dyn/cm，能够使水成膜泡沫能在有机化合物液体表面迅速扩散并形成稳定的液膜，使泡沫和可燃性液体之间分隔。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，泡沫中析出的水在高温下蒸发为水蒸气，稀释可燃性液体上方的氧气浓度，从而实现高效灭火。
氟碳表面活性剂是一类具有全身多脏器毒性的环境污染物，对生态环境和生物体危害性很大，具有难以降解和远距离的环境迁移能力，污染范围极广。鉴于此，2009年联合国环境规划署(EPA)正式将PFOS及其衍生物列入持久性有机污染物(POPs)名单，对氟碳表面活性剂的使用进行了限制。
申请公布号为CN111420340A的中国发明专利申请公开了一种绿色环保水成膜泡沫灭火剂，由聚硅氧烷表面活性剂、C9-11链烷醇聚醚、复合成膜剂、高分子微胞囊剂等成分组成，其中使用聚硅氧烷表面活性剂、C9-11链烷醇聚醚复合来替代传统的氟碳表面活性剂，解决了氟碳表面活性剂的毒性问题。该专利提及了高分子微胞囊剂，但并未对其成分、性质以及所起到的作用进行有效说明。
综合来看，水成膜泡沫的表面活性剂、成膜剂的选用均能达到绿色、有效的要求，但灭火能力仍有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效水成膜泡沫灭火剂，以进一步提高灭火能力。
为实现上述目的，本发明高效水成膜泡沫灭火剂的技术方案是：
一种高效水成膜泡沫灭火剂，主要由水、表面活性剂、成膜剂和耐水微胶囊组成，耐水微胶囊在灭火剂中的质量分数为10-30％；
耐水微胶囊由无机盐芯材和包裹无机盐芯材的耐水壁材组成；无机盐芯材受热分解产生阻燃气体。
加入无机盐芯材在理论上可受热分解产生阻燃气体，在着火面的上层形成一个隔离层，使易燃液体脱离空气接触，提高灭火性能。但无机盐芯材直接加入会增大灭火剂原液中的离子浓度，导致盐析现象，影响泡沫灭火剂原液的稳定性，这导致无机盐只能少加或不加。采用微胶囊对这些无机盐包裹后，无机盐与水隔离，不会影响灭火剂原液的稳定性，可以较大比例加入，灭火时，微胶囊受热分解释放出大量阻燃气体，可以大大提高灭火剂的灭火性能。
从成本以及释放阻燃气体的能力方面综合考虑，优选的，无机盐芯材选自碳酸氢铵、氯化铵、碳酸氢钠中的一种或两种以上复合。所述耐水壁材选自石蜡、硬脂酸、聚硅氧烷中的一种或两种以上的复合。以上耐水壁材的成本低，同时也能兼顾一定的包覆稳定性。
优选的，表面活性剂由聚硅氧烷表面活性剂和C9-11链烷醇聚醚组成，灭火剂中，聚硅氧烷表面活性剂的质量分数为1.5-5％，C9-11链烷醇聚醚的质量分数为5-8％。
优选的，所述成膜剂选自乙醇胺和/或干酪素，乙醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或两种以上复合。乙醇胺、干酪素合用时，乙醇胺的质量占比为30-50％。
灭火剂中成膜剂的质量分数为2-5％。传统的水成膜泡沫灭火剂中，经常使用水解蛋白作为成膜剂，它成膜性好，但是耐温性较差。采用以上成膜剂，可以增强泡沫的成膜稳定性，同时也提高了膜的耐温性能。
优选的，还包括分子量为600-1200的聚乙二醇，灭火剂中，所述聚乙二醇的质量分数为1-3％。聚乙二醇作为辅助成膜剂，提高膜的稳定性。
优选的，还包括羧甲基淀粉，灭火剂中，羧甲基淀粉的质量分数为0.5-2％。羧甲基淀粉作为辅助成膜剂，羧甲基淀粉可以增加水膜的强度，有助于形成连续的水膜。
从灭火剂的稳定性方面进行优选，所述灭火剂中水的质量分数为50-80％。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。
聚乙二醇为市售产品，所涉及分子量为数均分子量。
聚硅氧烷表面活性剂的型号为Silify-A400。C9-11链烷醇聚醚采用CAS68439-46-3的商品。
以下对耐水微胶囊的制备过程进行说明。碳酸氢铵、碳酸氢钠、氯化铵的包覆采用物理包覆法。物理包覆法是以耐水壁材的熔体或溶液与芯材混合，而后冷却或挥发掉溶剂即可。
耐水壁材占芯材质量的5-15％，更优选为10％。优选采用耐水壁材的溶液形式，耐水壁材的溶液的质量浓度可控制为15-20％。耐水壁材的溶液与芯材的混合时，优选的，在对芯材进行持续搅拌条件下，喷入耐水壁材的溶液，随后加热蒸发出溶剂即可。
以下实施例涉及的耐水微胶囊中，以碳酸氢铵为例进行说明，在容器中加入碳酸氢铵粉体，在搅拌下喷入石蜡的石油醚溶液，然后加热蒸发出石油醚即可。在搅拌混合的过程中，石蜡均匀包覆在碳酸氢铵粉体表面。优选的，石蜡占碳酸氢铵质量的10％。石蜡的石油醚溶液的浓度可控制为20％。
耐水壁材选择硬脂酸的情形下，可使用硬脂酸的乙酸乙酯溶液作为包覆溶液。控制硬脂酸占芯材质量的10％，硬脂酸的乙酸乙酯溶液的浓度控制在15％，参考上述物理包覆法，可制成硬脂酸为壁材的微胶囊。
耐水壁材选择聚硅氧烷的情形下，可使用聚硅氧烷的丙酮溶液作为包覆溶液。控制聚硅氧烷占芯材质量的10％，聚硅氧烷的丙酮溶液的浓度控制在20％，参考上述物理包覆法，可制成硅氧烷为壁材的微胶囊。选用的聚硅氧烷为超高分子量聚硅氧烷，实施例中选择型号为浙江佳华精化股份有限公司生产的A-WD1570超高分子量聚硅氧烷。
本发明的高效水成膜泡沫灭火剂的具体实施例如下：
实施例1
本实施例的高效水成膜泡沫灭火剂，由以下质量分数的组分组成：聚硅氧烷表面活性剂1.5％，C9-11链烷醇聚醚5％，一乙醇胺-干酪素复合成膜剂2％，分子量600的聚乙二醇1％，耐水微胶囊10％，羧甲基淀粉0.5％，去离子水80％。
一乙醇胺-干酪素复合成膜剂由一乙醇胺、干酪素按质量比30：70混合而成。
耐水微胶囊由碳酸氢铵和包裹碳酸氢铵的微胶囊外壳组成，微胶囊外壳为石蜡。
本实施例中，将聚硅氧烷表面活性剂、C9-11链烷醇聚醚、一乙醇胺-干酪素复合成膜剂、分子量600的聚乙二醇、耐水微胶囊、羧甲基淀粉依次分散于水中，搅拌均匀即可。
实施例2
本实施例的高效水成膜泡沫灭火剂，由以下质量分数的组分组成：聚硅氧烷表面活性剂2％，C9-11链烷醇聚醚6％，二乙醇胺-干酪素复合成膜剂3％，分子量800的聚乙二醇2％，耐水微胶囊15％，羧甲基淀粉1％，去离子水71％。
二乙醇胺-干酪素复合成膜剂由二乙醇胺、干酪素按质量比40：60混合而成。
耐水微胶囊由氯化铵和包裹氯化铵的微胶囊外壳组成，微胶囊外壳为硬脂酸。
实施例3
本实施例的高效水成膜泡沫灭火剂，由以下质量分数的组分组成：聚硅氧烷表面活性剂4％，C9-11链烷醇聚醚7％，三乙醇胺-干酪素复合成膜剂5％，分子量1000的聚乙二醇3％，耐水微胶囊25％，羧甲基淀粉2％，去离子水54％。
三乙醇胺-干酪素复合成膜剂由三乙醇胺、干酪素按质量比50：50混合而成。
耐水微胶囊由碳酸氢钠和包裹碳酸氢钠的微胶囊外壳组成，微胶囊外壳为硬脂酸。
实施例4
本实施例的高效水成膜泡沫灭火剂，由以下质量分数的组分组成：聚硅氧烷表面活性剂4％，C9-11链烷醇聚醚7％，三乙醇胺-干酪素复合成膜剂5％，分子量1000的聚乙二醇3％，耐水微胶囊25％，羧甲基淀粉2％，去离子水54％。
三乙醇胺-干酪素复合成膜剂由三乙醇胺、干酪素按质量比50：50混合而成。
耐水微胶囊的芯材为质量比1：1的碳酸氢钠和碳酸氢铵混合物，包裹芯材的微胶囊壁材为质量比1：1的硬脂酸和A-WD1570超高分子量聚硅氧烷的混合物。
在高效水成膜泡沫灭火剂的其他实施例中，也可利用现有化学反应包覆法制备耐水微胶囊，即采用原位聚合反应方式将芯材包覆在其中，优选控制耐水壁材占芯材质量的5-10％。
在水成膜泡沫灭火剂体系中，直接向灭火剂体系中添加碳酸氢铵、氯化铵、碳酸氢钠等无机盐，会引起破乳，使得表面活性剂失效。
现有水成膜泡沫灭火剂中的表面活性剂和成膜剂可以在可燃有机液体表面形成一层连续水膜，起到隔离空气和降温的作用，从而阻止可燃物的继续燃烧。采用实施例的方法进一步添加耐水微胶囊后，耐水微胶囊不影响体系的稳定性，且在受热后破裂分解出惰性气体，在可燃物的上方形成一个气体隔离层，这样就在可燃物的上方形成了连续水膜隔离层和惰性气体隔离层(共两个隔离层)，从而可以大大提高灭火剂的灭火性能。

Claims (3)

1.一种高效水成膜泡沫灭火剂，其特征在于，由水、表面活性剂、成膜剂和耐水微胶囊组成，耐水微胶囊在灭火剂中的质量分数为10-30％；
耐水微胶囊由无机盐芯材和包裹无机盐芯材的耐水壁材组成；无机盐芯材受热分解产生阻燃气体；所述耐水壁材选自石蜡、硬脂酸、聚硅氧烷中的一种或两种以上复合；所述耐水壁材占芯材质量的5-15％；
表面活性剂由聚硅氧烷表面活性剂和C9-11链烷醇聚醚组成，灭火剂中，聚硅氧烷表面活性剂的质量分数为1.5-5％，C9-11链烷醇聚醚的质量分数为5-8％；
所述成膜剂选自乙醇胺和/或干酪素，乙醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或两种以上复合；灭火剂中成膜剂的质量分数为2-5％；
所述高效水成膜泡沫灭火剂还包括分子量为600-1200的聚乙二醇，灭火剂中，所述聚乙二醇的质量分数为1-3％；
所述高效水成膜泡沫灭火剂还包括羧甲基淀粉，灭火剂中，羧甲基淀粉的质量分数为0.5-2％。
2.如权利要求1所述的高效水成膜泡沫灭火剂，其特征在于，无机盐芯材选自碳酸氢铵、氯化铵、碳酸氢钠中的一种或两种以上复合。
3.如权利要求1-2中任一项所述的高效水成膜泡沫灭火剂，其特征在于，灭火剂中水的质量分数为50-80％。
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