CN112717318B - 一种高效抗烧泡沫液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效抗烧泡沫液及其制备方法，属于消防领域，以解决现有的泡沫液抗溶和抗烧能力差导致灭火速度慢，复燃可能性大的问题，按重量份计，所述泡沫液包括：去离子水270份，改性纤维素1份，碳酸氢盐16份，表面活性剂10份，尿素25份，发泡剂30份，乳化剂10份，发泡剂及表面活性剂复配使消防灭火剂喷洒灭火时可产生大量抗烧泡沫，并堆积在燃烧物体的表面上成层状覆盖，隔绝助燃气体，形成窒息灭火，使灭火速度快，效果好，可以抵抗水溶性可燃、易燃液体的破坏，改性纤维有韧性，耐烧，保护成层状存留时间长，可使火场灭火后不复燃。

Description

一种高效抗烧泡沫液及其制备方法

技术领域

一种高效抗烧泡沫液及其制备方法，本发明属于消防领域，具体涉及泡沫液技术领域。

背景技术

灭火器是一种可携式灭火工具。灭火器内放置化学物品，用以救灭火灾。灭火器是常见的防火设施之一，存放在公众场所或可能发生火灾的地方，不同种类的灭火器内装填的成分不一样，是专为不同的火灾起因而设。

灭火器分为干粉灭火器、泡沫灭火器、二氧化碳灭火器及1211灭火器等。干粉灭火器喷嘴非常小，容易受到沉积的灰尘及板结的干粉堵塞，常导致使用者发现火情于慌乱之中找到灭火器后，却发现喷嘴堵塞，失去最佳的灭火时机，造成不必要的财产损失；二氧化碳灭火器抗复燃能力差，且二氧化碳是一种中等毒性的物质；1211灭火器因成分中含有环境污染物质，已被淘汰。泡沫液是扑灭燃烧后易燃、易挥发液体的有效灭火剂，它主要是在液体表面生成凝聚的泡米漂浮层，起到窒息和冷却的作用。目前市场上的泡沫灭火剂种类繁多，但是现有的泡沫剂非常简单，抗烧能力差，导致灭火速度慢，效果差，复燃可能性增强，尤其针对极性可燃性液体的火灾，其灭火效果欠佳。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种高效抗烧泡沫液及其制备方法，以解决现有的泡沫液简单，抗溶和抗烧能力差导致灭火速度慢，效果差，复燃可能性大的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种高效抗烧泡沫液，按重量份计，所述泡沫液包括：水260-280份，改性纤维素0.8-1.2份，碳酸氢盐15-18份，表面活性剂8-12份，尿素22-28份，发泡剂24-36份，乳化剂8-12份。

本申请的技术方案中，碳酸氢盐是一种无机发泡剂，分解时释放二氧化碳；尿素作为稳定剂，使形成的泡沫液稳定，又可以在遇火后一部分会分解成氨气，可以促进灭火，乳化剂降低了混合体系中个组分的界面张力，并在微滴表面形成较坚固的薄膜，阻止各组分彼此聚集，使混合体系保持均匀，发泡剂及表面活性剂复配使消防灭火剂喷洒灭火时，可产生大量抗烧泡沫并堆积在燃烧物体的表面上成层状覆盖，隔绝助燃气体，形成窒息灭火，使灭火速度快，效果好，可以抵抗水溶性可燃、易燃液体的破坏，改性纤维有韧性，耐烧，保护成层状存留时间长，可使火场灭火后不复燃。解决了上述现有的泡沫液简单，抗溶和抗烧能力差导致灭火速度慢，效果差，复燃可能性大的问题。

优选的，按重量份计，所述泡沫液包括：去离子水270份，改性纤维素1份，碳酸氢盐16份，表面活性剂10份，尿素25份，发泡剂30份，乳化剂10份。

优选的，按重量份计，所述泡沫液还包括黄原胶0.5-1份。

更为优选的，按重量份计，所述泡沫液还包括黄原胶0.8份。

优选的，按重量份计，所述泡沫液还包括聚乙二醇10份。

更为优选的，按重量份计，所述泡沫液还包括聚乙二醇8份，聚乙二醇的分子量为2000-2500道尔顿。

优选的，按重量份计，所述泡沫液还包括防冻剂1-5份。

更为优选的，按重量份计，所述泡沫液还包括防冻剂3份，防冻剂包括乙二醇或丙二醇。

优选的，按重量份计，所述泡沫液还包括防腐剂0.03-0.05份。

更为优选的，按重量份计，所述泡沫液还包括防腐剂0.04份，防腐剂包括双乙酸钠或纳他霉素。

优选地，所述乳化剂为OP-10。

优选的，所述表面活性剂为所述表面活性剂为阴离子表面活性剂或两性表面活性剂。

优选的，所述发泡剂为烷基糖苷、椰油脂肪酸乙二醇酰胺、咪唑啉、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。

优选的，碳酸氢盐为包衣碳酸氢盐，碳酸氢盐为粉体。

一种高效抗烧泡沫液的制备方法，包括如下步骤：

按上述重量份，取去离子水，加热至36-44℃，加入防冻剂，黄原胶，充分搅拌10-30min，后加聚乙二醇，改性纤维素和尿素，充分搅拌10-30min，加表面活性剂，充分搅拌10-30min，加发泡剂、乳化剂、碳酸氢盐和防腐剂，继续搅拌10-30min，冷却即得。

优选的，包衣碳酸氢盐的制备方法包括如下步骤：

步骤1、将聚醚二元醇投入到带有搅拌器、温度计和真空连接管的三口瓶中，搅拌加热，在l10～115℃下真空脱水2h；

步骤2、将聚醚二元醇降温至40℃～50℃后，再加入甲苯二异氰酸酯，聚醚二元醇与甲苯二异氰酸酯的质量比为1.1-1.2:1，升温至80℃后开始反应，根据二正丁胺法分析检测NCO质量分数为5％-7％时将温度降至室温备用；

步骤3、将步骤2中的反应产物与二乙基甲苯二胺，反应产物与二乙基甲苯二胺的质量比为3-5:1，分别用喷雾系统喷洒于碳酸氢盐粉体上，喷涂时喷嘴雾化气压为0.7-1.2MPa，温度为30-40℃，喷涂用量占总碳酸氢钠的5％-7％，并在喷涂过程中不断地搅拌碳酸氢钠粉体，然后进行冷却即可得到包衣碳酸氢盐。

更为优选的，所述制备方法中，搅拌速度为500-3000rpm。

本申请的泡沫液中还加入了黄原胶，黄原胶在水中能快速溶解，黄原胶对碳酸氢盐和乳化剂具有良好的悬浮作用，更进一步使各组分能充分混合均匀，此外，黄原胶还具有低浓度高粘度的特性，在本申请的组分中还作为增稠剂，使各组分附着效果好整体上提高了泡沫液的粘性；

本申请的泡沫液中还加入了聚乙二醇，与乳化剂能很好的相容，分散性好，更进一步使各组分混合均匀，还有很好的润滑性，使泡沫液在使用时容易流出。

NCO为异氰酸基。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，发泡剂及表面活性剂复配使消防灭火剂喷洒灭火时可产生大量抗烧泡沫并堆积在燃烧物体的表面上成层状覆盖，隔绝助燃气体，形成窒息灭火，使灭火速度快，效果好，可以抵抗水溶性可燃、易燃液体的破坏，改性纤维有韧性，耐烧，保护成层状存留时间长，可使火场灭火后不复燃；

2、本发明中，碳酸氢盐、烷基糖苷及椰油脂肪酸乙二醇酰胺、咪唑啉复配，互相之间在水中溶解性好，发泡性能也更好，尿素作为稳定剂，使形成的泡沫液稳定，又可以在遇火后一部分会分解成氨气，可以促进灭火，乳化剂降低了混合体系中个组分的界面张力，并在微滴表面形成较坚固的薄膜，阻止各组分彼此聚集，使混合体系保持均匀；

3、本发明中，烷基糖苷是以葡萄糖和天然脂肪醇为原料，由半缩醛羟基与醇羟基，在酸等催化下脱去一分子水生成的产物，具有表面活性好、泡沫性能优良、相容性好，无毒且可百分百生物降解等优点，椰油脂肪酸乙二醇酰胺具有良好的发泡、稳泡及抗硬水等功能，碳酸氢盐、烷基糖苷及椰油脂肪酸乙二醇酰胺复配，互相之间在水中溶解性好，烷基糖苷还能提高碳酸氢盐与椰油脂肪酸乙二醇酰胺的发泡性能；

4、本发明中，黄原胶在水中能快速溶解，黄原胶对碳酸氢盐和乳化剂具有良好的悬浮作用，更进一步使各组分能充分混合均匀，此外，黄原胶还具有低浓度高粘度的特性，在本申请的组分中还作为增稠剂，使各组分附着效果好整体上提高了泡沫液的粘性；

5、本发明中，聚乙二与乳化剂能很好的相容，分散性好，更进一步使各组分混合均匀，还有很好的润滑性，使泡沫液在使用时容易流出；

6、本发明的泡沫液密闭性能、粘性、抗溶性、稳定性更好，有更高的灭火效率；

7、本发明的泡沫液物理化学性质稳定，对动物没有伤害；

8、本发明的泡沫液中含有防腐剂，大大增加了室温下的贮存时间，24个月以上；

9、本发明的泡沫液中含有防冻剂，能在北方或南方较低温度下使用，应用广泛。

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，以下结合实施例，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。

实施例1

一种高效抗烧泡沫液，按重量份计，所述泡沫液包括：去离子水260份，改性纤维素0.8份，碳酸氢盐15份，表面活性剂8份，尿素22份，发泡剂24份，乳化剂8份，黄原胶0.5份，聚乙二醇5份，防冻剂1份，防腐剂0.03份，表面活性剂为非离子表面活性剂，乳化剂为OP-10，防冻剂包括乙二醇，防腐剂包括双乙酸钠，发泡剂包括烷基糖苷和椰油脂肪酸乙二醇酰胺，烷基糖苷和椰油脂肪酸乙二醇酰胺的质量比为1:1。

一种高效抗烧泡沫液的制备方法，包括如下步骤：

按上述重量份，取水(水为去离子水)去离子水，加热至36℃，加入防冻剂，黄原胶，充分搅拌10min，后加聚乙二醇，改性纤维素和尿素，充分搅拌10min，加表面活性剂，充分搅拌10min，加发泡剂、乳化剂、碳酸氢盐和防腐剂，继续搅拌10min，上述搅拌速度均为1800rpm，冷却即得；

其中，碳酸氢盐的制备方法包括如下步骤，

步骤1、将聚醚二元醇投入到带有搅拌器、温度计和真空连接管的三口瓶中，搅拌加热，在l10℃下真空脱水2h；

步骤2、将聚醚二元醇降温至40℃后，再加入甲苯二异氰酸酯，聚醚二元醇与甲苯二异氰酸酯的质量比为1.1:1，升温至80℃后开始反应，根据二正丁胺法分析检测NCO质量分数为6.8％时将温度降至室温备用；

步骤3、将步骤2中的反应产物与二乙基甲苯二胺反应产物与二乙基甲苯二胺的质量比为3:1，分别用喷雾系统喷洒于碳酸氢盐粉体上，喷涂时喷嘴雾化气压为0.7MPa，温度为30℃，喷涂用量占总碳酸氢钠的5％，并在喷涂过程中不断地搅拌碳酸氢钠粉体，然后进行冷却即可得到包衣碳酸氢盐。

实施例2

一种高效抗烧泡沫液，按重量份计，所述泡沫液包括：水270份，改性纤维素1份，碳酸氢盐16份，表面活性剂10份，尿素25份，发泡剂30份，乳化剂10份，黄原胶0.8份，聚乙二醇8份，防冻剂3份，防腐剂0.04份，表面活性剂为两性表面活性剂，乳化剂为OP-10，防冻剂包括丙二醇，防腐剂包括纳他霉素，发泡剂包括咪唑啉、烷基糖苷和椰油脂肪酸乙二醇酰胺，三者质量比为1:1:1。

一种高效抗烧泡沫液的制备方法，包括如下步骤：

按上述重量份，取水(水为去离子水)，加热至42℃，加入防冻剂，黄原胶，充分搅拌20min，后加聚乙二醇，改性纤维素和尿素，充分搅拌20min，加表面活性剂、咪唑啉，充分搅拌20min，加椰油脂肪酸乙二醇酰胺、烷基糖苷、乳化剂、碳酸氢盐和防腐剂，继续搅拌20min，上述搅拌速度均为1600rpm，冷却即得；

其中，包衣碳酸氢盐的制备方法包括如下步骤，

步骤1、将聚醚二元醇投入到带有搅拌器、温度计和真空连接管的三口瓶中，搅拌加热，在113℃下真空脱水2h；

步骤2、将聚醚二元醇降温至45℃后，再加入甲苯二异氰酸酯，聚醚二元醇与甲苯二异氰酸酯的质量比为1.2:1，升温至80℃后开始反应，反应时间根据二正丁胺法分析检测NCO质量分数为6.2％时将温度降至室温备用；

步骤3、将步骤2中的反应产物与二乙基甲苯二胺，反应产物与二乙基甲苯二胺的质量比为4:1，分别用喷雾系统喷洒于碳酸氢盐粉体上，喷涂时喷嘴雾化气压为1MPa，温度为35℃，喷涂用量占总碳酸氢钠的6％，并在喷涂过程中不断地搅拌碳酸氢钠粉体，然后进行冷却即可得到包衣碳酸氢盐。

实施例3

一种高效抗烧泡沫液，按重量份计，所述泡沫液包括：水280份，改性纤维素1.2份，碳酸氢盐18份，表面活性剂12份，尿素28份，发泡剂36份，黄原胶1份，聚乙二醇10份，防冻剂5份，防腐剂0.05份，表面活性剂为阴离子表面活性剂，乳化剂为OP-10，防冻剂包括乙二醇，防腐剂包括双乙酸钠，发泡剂包括咪唑啉、烷基糖苷和十二烷基硫酸钠，三者质量比为1:1:1。

一种高效抗烧泡沫液的制备方法，包括如下步骤：

按上述重量份，取水(水为去离子水)，加热至44℃，加入防冻剂，黄原胶，充分搅拌30min，后加聚乙二醇，改性纤维素和尿素，充分搅拌30min，加表面活性剂，充分搅拌30min，加发泡剂、乳化剂、碳酸氢盐和防腐剂，继续搅拌30min，上述搅拌速度均为1000rpm，冷却即得；

其中，包衣碳酸氢盐的制备方法包括如下步骤，

步骤1、将聚醚二元醇投入到带有搅拌器、温度计和真空连接管的三口瓶中，搅拌加热，在115℃下真空脱水2h；

步骤2、将聚醚二元醇降温至50℃后，再加入甲苯二异氰酸酯，聚醚二元醇与甲苯二异氰酸酯的质量比为1.2:1，，升温至80℃后开始反应，反应时间根据二正丁胺法分析检测NCO质量分数为5.2％时将温度降至室温备用；

步骤3、将步骤2中的反应产物与二乙基甲苯二胺，反应产物与二乙基甲苯二胺的质量比为5:1，分别用喷雾系统喷洒于碳酸氢盐粉体上，喷涂时喷嘴雾化气压为1.2MPa，温度为40℃，喷涂用量占总碳酸氢钠的7％，并在喷涂过程中不断地搅拌碳酸氢钠粉体，然后进行冷却即可得到包衣碳酸氢盐。

本申请上述实施例制备的泡沫液可以单独容器贮存，或使用常见的消防容器贮存。在室温下，所制备高效抗烧泡沫液的贮存时间优选大于6个月，更优选是大于12个月，更加优选是大于24个月，最佳优选大于36个月。

消防容器充具惰性氮气，压力可介于1.2-1.4MPa之间，也可以更高气压，其前提是容器可承受更高的气压，并且不影响消防灭火时操作使用。

贮存器也可以是带有泵或加压气源的罐，只要该罐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，或从罐中直接喷出，快速地到达火灾区域及周边区域。消防容器材质可以由金属、聚合物、碳纤维、玻璃或任何适合的材料制作而成。这些容器种类包括：1)便携式的消防器：优选是1至20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。

本申请实施例制备的泡沫液参照《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，均符合标准。

试验例1

使用6升的消防器及标配的喷头和喷管，按照《手提式水基型灭火器通用技术条件》(GB4351-1997)对实施例1制备的泡沫液进行罐装，用氮气冲压1.2MPa后备用在直径为1.2m的圓盘中加入10L的柴油进行灭火试验。点燃柴油进行灭火，在离盘中心3.5m的距离进行灭火，多次测定其灭火时间和抗烧时间。

表1重复测试实施例1所制备泡沫液扑灭柴油火的性能

试验例2

使用6升的消防器及标配的喷头和喷管，按照《手提式水基型灭火器通用技术条件》(GB4351-1997)对实施例2制备的泡沫液进行罐装，用氮气冲压1.2MPa后备用在直径为1.2m的圓盘中加入10L的酒精进行灭火试验。点燃酒精进行灭火，在离盘中心3.5m的距离进行灭火，多次测定其灭火时间和抗烧时间。

表2重复测试实施例2所制备泡沫液扑灭酒精火的性能

试验例3

使用6升的消防器及标配的喷头和喷管，按照《手提式水基型灭火器通用技术条件》(GB4351-1997)对实施例3制备的泡沫液进行罐装，用氮气冲压1.2MPa后备用在直径为1.2m的圓盘中加入10L的汽油进行灭火试验。点燃汽油测定其灭火时间和抗烧时间。进行灭火，在离盘中心3.5m的距离进行灭火，多次测定其灭火时间和抗烧时间。

表3重复测试实施例3所制备泡沫液扑灭汽油火的性能

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高效抗烧泡沫液，其特征在于：按重量份计，所述泡沫液包括：去离子水260-280份，改性纤维素0.8-1.2份，包衣碳酸氢盐15-18份，表面活性剂8-12份，尿素22-28份，发泡剂24-36份，乳化剂8-12份；包衣碳酸氢盐的制备方法包括如下步骤：

步骤1、将聚醚二元醇投入到带有搅拌器、温度计和真空连接管的三口瓶中，搅拌加热，在l10～115℃下真空脱水2h；

步骤2、将聚醚二元醇降温至40℃～50℃后，再加入甲苯二异氰酸酯，聚醚二元醇与甲苯二异氰酸酯的质量比为1.1-1.2:1，升温至80℃后开始反应，根据二正丁胺法分析检测NCO质量分数为5％-7％时将温度降至室温备用；

步骤3、将步骤2中的反应产物与二乙基甲苯二胺，反应产物与二乙基甲苯二胺的质量比为3-5:1，分别用喷雾系统喷洒于碳酸氢盐粉体上，喷涂时喷嘴雾化气压为0.7-1.2MPa，温度为30-40℃，喷涂用量占总碳酸氢钠的5％-7％，并在喷涂过程中不断地搅拌碳酸氢钠粉体，然后进行冷却即可得到包衣碳酸氢盐。

2.根据权利要求1所述的一种高效抗烧泡沫液，其特征在于，按重量份计，所述泡沫液包括：去离子水270份，改性纤维素1份，包衣碳酸氢盐16份，表面活性剂10份，尿素25份，发泡剂30份，乳化剂10份。

3.根据权利要求1或2所述的一种高效抗烧泡沫液，其特征在于，按重量份计，所述泡沫液还包括黄原胶0.5-1份。

4.根据权利要求3所述的一种高效抗烧泡沫液，其特征在于，按重量份计，所述泡沫液还包括聚乙二醇5-10份。

5.根据权利要求4所述的一种高效抗烧泡沫液，其特征在于，按重量份计，所述泡沫液还包括防冻剂1-5份。

6.根据权利要求5所述的一种高效抗烧泡沫液，其特征在于，按重量份计，所述泡沫液还包括防腐剂0.03-0.05份。

7.根据权利要求1或2所述的一种高效抗烧泡沫液，其特征在于，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂或两性表面活性剂。

8.根据权利要求1或2所述的一种高效抗烧泡沫液，其特征在于，所述发泡剂为烷基糖苷、椰油脂肪酸乙二醇酰胺、咪唑啉、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。

9.一种如权利要求6所述的高效抗烧泡沫液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按上述重量份，取去离子水，加热至36-44℃，加入防冻剂，黄原胶，充分搅拌10-30min，后加聚乙二醇，改性纤维素和尿素，充分搅拌10-30min，加表面活性剂，充分搅拌10-30min，加发泡剂、乳化剂、包衣碳酸氢盐和防腐剂，继续搅拌10-30min，冷却即得。