CN113350732A - 一种微分子环保型防冻灭火剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及灭火剂制造领域，尤其是涉及一种微分子环保型防冻灭火剂及其制备方法，微分子环保型防冻灭火剂包括以下重量份数的原料：聚磷酸铵14‑16份、尿素39‑41份、乙二醇27‑29份、丙三醇12‑14份和表面活性剂9‑11份，其制备方法为：将聚磷酸铵和尿素混合均匀，进行乳化，乳化完成之后，再加入表面活性剂、黄原胶、乙二醇和丙三醇，依次进行搅拌、沉淀和过滤，过滤完成之后将滤液进行剪切，剪切完成之后进行单极磁化，得到成品。本发明所述灭火剂，不会对人体和生态环境造成威胁，能够低温下储存和使用，不会冻结或分层，本发明提供的制备方法，避免而乙二醇和丙三醇在灭火剂中出现分层。

Description

一种微分子环保型防冻灭火剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及灭火剂生产技术领域，尤其是涉及一种微分子环保型防冻灭火剂及其制备方法。

背景技术

能够有效地在燃烧区破坏燃烧条件，达到抑制燃烧或中止燃烧的物质，称作灭火剂。对灭火剂的基本要求是：灭火剂效能高，取用方便，对人体和物体基本无害，成本低廉。灭火剂的种类较多，常用的灭火剂有水、泡沫、二氧化碳、干粉、卤代烷灭火剂等。目前常见的灭火剂有AFFF水成膜灭火剂，成分如下：聚氨盐、氟表面活性剂(这两种原料不环保，含氟破坏臭氧层)，二乙二醇丁迷等。为了解决灭火剂防腐蚀问题，每吨加一公斤甲醛，为了改善AFFF水成膜不环保问题和国家要求全部停用AFFF水成膜。

目前研究灭火剂的过程中，过度侧重于如何快速灭火，往往会加入一些有毒物质、产生有毒气体的物质和类似于含氟的破坏环境的不环保物质，在灭火剂误喷导致人体吸入或沾染到人体皮肤时，会对人体造成伤害，威胁人体健康，而且时间长久之后会对生态环境构成巨大威胁，且在低温环境下会促使灭火剂分成两相或冻结，降低了灭火效果，也不利于大规模推广使用和储存。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微分子环保型防冻灭火剂，成分环保，不会对人体和生态环境造成威胁，能够低温下储存和使用，不会冻结或分层，本发明还提供一种其制备方法，避免而乙二醇和丙三醇在灭火剂中出现分层。

本发明提供一种微分子环保型防冻灭火剂，包括以下重量份数的原料：聚磷酸铵14-16份、尿素39-41份、乙二醇27-29份、丙三醇12-14份和表面活性剂9-11份。

优选地，包括以下重量份数的原料：聚磷酸铵15份、尿素40份、乙二醇28份、丙三醇和表面活性剂10份。

优选地，所述表面活性剂是椰油酰胺丙基甜菜碱或烷基糖苷中的一种，椰油酰胺丙基甜菜碱是一种两性离子表面活性剂，在酸性及碱性条件下均具有优良的稳定性，分别呈现阳和阴离子性，常与阴、阳离子和非离子表面活性剂并用，其配伍性能良好。刺激性小，易溶于水，对酸碱稳定，泡沫多。烷基糖苷配伍性能好，能与各种离子型、非离子型表面活性剂复配产生增效作用，起泡性好，泡沫丰富细腻溶解性好，耐强碱和电解质，有良好的增稠能力与皮肤相溶性好，显著改善配方的温和性，无毒、无刺激、易生物降解。椰油酰胺丙基甜菜碱、烷基糖苷、聚磷酸铵和尿素均为环保型物质。

本发明灭火的工作原理：聚磷酸铵遇热分解后生成聚/多磷酸，促使有机物表面脱水碳化，聚磷酸铵还会遇热膨胀，非挥发性磷的氧化物及聚磷酸对基材表面进行覆盖，隔绝空气进而达到阻燃的目的，同时起到封烟的作用，由于含有氮元素，受热分解释放出氮气及氨气等气体，这些气体不易燃烧，稀释空气中的氧气，从而阻断氧气的供应，起到灭火的效果。尿素在高温的条件下，会产生大量氨气和氮气，起到灭火的效果。聚磷酸铵和尿素在灭火的机理上既有相同点也有不同点，两者相互协同，共同起到灭火的效果。由于乙二醇和丙三醇的存在，使得灭火剂不会在低温条件下分层或凝结，进而影响使用。发明人还预料不到地发现，聚磷酸铵、尿素和乙二醇、丙三醇产生一定的协同效应，使得灭火剂的凝固点进一步下降。

优选地，还包括黄原胶，所述黄原胶的重量份数为0.7-0.9份。

优选地，所述黄原胶的重量份数为0.8份，黄原胶在灭火剂中起到稳定剂的作用。

本发明提供一种微分子环保型防冻灭火剂的制备方法，包括以下步骤：将聚磷酸铵和尿素混合均匀，进行乳化，乳化完成之后，再加入表面活性剂、乙二醇和丙三醇，进行搅拌、静置和过滤，将滤液进行剪切，剪切完成之后进行单极磁化，得到所述防冻灭火剂。

优选地，将聚磷酸铵和尿素混合均匀，进行乳化，乳化完成之后，再加入表面活性剂、黄原胶、乙二醇和丙三醇，进行搅拌、静置和过滤，将滤液进行剪切，剪切完成之后进行单极磁化，得到所述防冻灭火剂。

优选地，所述乳化时的转速为2700-2900转/分钟，所述乳化的时间为20-30分钟。

优选地，所述搅拌的转速为200-220转/分钟，所述搅拌的时间为30-40分钟。

优选地，所述过滤为经过300-350目的过滤器，所述剪切的速率为3.2万次/分钟，使得灭火剂成为纳米级小分子，为下一步单极磁化做准备。

乳化机主要是针对两相不能相融的设备，均质头的转子与锭子通过每分钟2700-2900转的高速旋转，对物料剪切、分散和撞击，使物料充分的破碎，混合均匀，从而使两相物料相融合，这样物料就会变得更加细腻，同时也为下一步剪切做准备。

当物料进入到剪切机中，每分钟对物料进行3.2万次立体剪切，将灭火剂形成的分子团，打成纳米级小分子，为下一步单极磁化做准备。

单极磁化之后，使得灭火剂中剪切之后形成的纳米级小分子都带有N极或者S极的磁性，因小分子都带有单一的磁性，互相之间起到排斥的效果，因此，就不会产生分层的现象，会使得乙二醇和丙三醇在灭火剂中稳定的存在，不会因为长时间放置之后，乙二醇和丙三醇分层，导致喷出来的物质只包含乙二醇和丙三醇，反而起到助燃的效果。被磁化之后的灭火剂内部的小分子会因为长期稳定的存在，也会提高灭火剂保质期。

本发明所述的微分子环保型防冻灭火剂，各组分不是各自发挥自己的作用，而是协同一起作为一个整体发挥了协同的作用。

本发明的有益效果：

(1)本发明所述的微分子环保型防冻灭火剂，采用环保型原料制成，成分环保，不会对人体和生态环境造成威胁，保护了环境和生态系统的持续发展；本发明加入了乙二醇和丙三醇，解决了在寒冷环境下灭火剂分层或凝结的问题，其中聚磷酸铵、尿素和乙二醇、丙三醇复配，可以进一步降低灭火剂的凝固点，提高了灭火剂的使用场景。

(2)本发明所述的微分子环保型防冻灭火剂的制备方法，采用先对灭火剂进行剪切，使灭火剂成为纳米级小分子，再对灭火剂进行磁化的方式，使得纳米级小分子到带有相同的磁性，互相排斥，避免了分层现象的发生，防止只喷出乙二醇和丙三醇的现象。

(3)对灭火剂进行单极磁化之后，使得灭火剂中的小分子长期稳定地存在，提高了灭火剂的保质期，保质期在5年以上，5年后依旧不分层。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种微分子环保型防冻灭火剂，将聚磷酸铵15kg和尿素40kg，混合均匀，加入到乳化机中，乳化机的转速为2800转/min，乳化20分钟之后倒入到搅拌釜，再加入10kg椰油酰胺丙基甜菜碱、0.8kg黄原胶、28kg乙二醇和13kg丙三醇，搅拌40分钟，后倒入沉淀罐进行3小时的静置沉淀，后经过300目的过滤器进行过滤，过滤完之后加入到高速剪切机中进行每分钟3.2万次的立体剪切，最后进行单极磁化，得到成品。

实施例2

一种微分子环保型防冻灭火剂，聚磷酸铵14kg，尿素39kg，混合均匀，加入到乳化机中，乳化机的转速为2800转/min，乳化20分钟之后倒入到搅拌釜，再加入9kg椰油酰胺丙基甜菜碱、0.7kg黄原胶、27kg乙二醇和12kg丙三醇，搅拌40分钟，后倒入沉淀罐进行3小时的沉淀，后经过300目的过滤器进行过滤，过滤完之后加入到高速剪切机中进行每分钟3.2万次的立体剪切，最后进行单极磁化，得到成品。

实施例3

一种微分子环保型防冻灭火剂，聚磷酸铵16kg，尿素41kg，混合均匀，加入到乳化机中，乳化机的转速为2800转/min，乳化20分钟之后倒入到搅拌釜，再加入11kg椰油酰胺丙基甜菜碱、0.9kg黄原胶、29kg乙二醇和14kg丙三醇，搅拌40分钟，后倒入沉淀罐进行3小时的沉淀，后经过300目的过滤器进行过滤，过滤完之后加入到高速剪切机中进行每分钟3.2万次的立体剪切，最后进行单极磁化，得到成品。

1、对实施例1制备得到的微分子环保型防冻灭火剂进行吸入毒性试验。

取SD大鼠，雌、雄各5只，体重180-220g，按限量法进行试验。

用气溶胶发生器发生液体气溶胶，送入染毒装置内。调节稀释空气流量，动物呼吸带浓度始终保持在要求的范围内。当达到设计浓度(5000mg/m³)并稳定后，将动物放入口鼻式动式染毒装置上，开始吸入实施例1制备得到的微分子环保型防冻灭火剂进行染毒。连续染毒4h。在局部排气装置的协助下，排出气体经过滤净化后排出室外。

动物呼吸带染毒空气实际气溶胶浓度监测：采用滤膜增重法。染毒期间采集动物呼吸带空气样品，动物开始染毒后每隔60min采集动物呼吸带内空气，采样5次。使用柴田氏个体粉尘采样器(皂膜流量计校准)，型号为35WRC-20A，采样速度10L/min，采样15s，收集到玻璃纤维滤膜上。采样前滤膜在干燥器内放置24h并称重，采样后滤膜放置在室温干燥器内30min后，称重，根据滤膜增重量计算动物呼吸带空气中受试物浓度，计算公式为：

染毒结束后将动物放回笼内饲养，继续观察14d。记录动物中毒体征及死亡时间。于染毒结束后3、7和14d称量动物体重。

结果：

动物呼吸带实际气溶胶浓度监测：染毒期间实测平均浓度为(5712±569)mg/m³。

实验动物观察：染毒期间所有动物未见中毒体征。两周观察期内动物无死亡发生，试验结束时大体解剖检查未见异常。观察期内存活大鼠体重增长。试验结果见表1和2。

急性吸入LC₅₀：雌、雄大鼠的急性吸入LC₅₀(4h)均大于(5712±569)mg/m³。

结论：

根据我国《新化学物质危害评估导则》(国家环境保护总局)的急性吸入毒性分级标准，实施例1制备的微分子环保型防冻灭火剂属实际无毒。

表1大鼠急性吸入毒性实验结果

表2大鼠急性吸入毒性试验动物体重

2、对实施例1制备得到的微分子环保型防冻灭火剂进行经皮毒性试验。

SD大鼠10只，雄、雄各5只。按限量法进行试验，染毒剂量为2500mg/kg。试验前24小时将大鼠背部去毛，去毛面积约为5cm×8cm，试验时将样品均匀涂布于大鼠的去毛区，并用纱布及油纸覆盖，再用医用胶布加以固定，以保证受试物与皮肤密切接触和防止动物舔食。于染毒24小时后去除样品，用温水或适当的溶剂洗去皮肤上残留的样品。

染毒结束后将动物放回笼内饲养，继续观察14d。记录动物中毒体征及死亡时间。于染毒结束后3、7和14d称量动物体重。

结果：

实验动物观察：染毒结束后所有动物未见中毒体征。两周观察期内动物无死亡情况，试验结束时大体解剖检查未见异常。观察期内存活大鼠体重增长。试验结果见表3和4。

急性经皮LD₅₀：雌、雄大鼠的急性经皮LD₅₀均大于2500mg/kg。

结论：

根据我国《新化学物质危害评估导则》(国家环境保护总局)的急性经皮毒性分级标准，实施例1制备的微分子环保型防冻灭火剂属实际无毒。

表3大鼠急性经皮毒性试验结果

表4大鼠急性经皮毒性动物体重

3、对实施例1制备得到的微分子环保型防冻灭火剂进行急性皮肤刺激性试验。

健康成年大耳白雌性家兔4只，体重为202-2.3kg。

染毒方法：试验前24h剪去动物背部脊柱两侧被毛，去毛面积为3×3cm2。试验时，检查皮肤无损伤后，取0.5ml样品，涂布于左侧去毛区内，用二层纱布，一层玻璃纸覆盖，再以无刺激性胶布固定，封闭式敷贴4h后去除受试物，用温水或无刺激性的溶剂清除残留的样品。右侧皮肤涂抹0.5ml蒸馏水作为对照，用同样方法覆盖并固定。

试验观察：于除去样品后24、48和72h观察。记录动物皮肤刺激反应情况，按照《化学品测试方法》(国家环境保护总局，2004年)进行评分。

体重称量：染毒前称量动物体重。

对濒死或死亡动物进行尸检。观察期结束后，处死存活动物并进行大体解剖。

按照《新化学物质危害评估导则》(国家环境保护总局)中有关规定对结果进行评价。

刺激反应情况：家兔涂敷样品后在观察期内均未见红斑、水肿，24、48和72h皮肤刺激反应积分均值均为0，试验结果见表5。

表5家兔急性皮肤刺激性试验结果

根据我国《新化学物质危害评估导则》(国家环境保护总局)中的急性皮肤刺激毒性分级标准，实施例1制备的微分子环保型防冻灭火剂属实际无刺激性。

4、对实施例1制备的灭火剂进行化学分析，测定实施例1制备的微分子环保型防冻灭火剂中不含氟等破坏臭氧层对环境不利的物质。

5、对实施例1和实施例2制备的灭火剂进行状态和性能测试，依据国标GB15308-2006的标准，见表6。

表6

由上述试验得到，本发明所述的灭火剂在吸入毒性和皮肤毒性测试中，均显示无毒性和无刺激性，在急性皮肤刺激性试验中显示无刺激性，对人体无害，灭火剂中不含氟等破坏臭氧层对环境不利的物质，凝固点为-23℃，可在寒冷条件下使用，本发明所述的制备方法使得灭火剂无可见分层和非均相现象的发生。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种微分子环保型防冻灭火剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：聚磷酸铵14-16份、尿素39-41份、乙二醇27-29份、丙三醇12-14份和表面活性剂9-11份。

2.根据权利要求1所述的微分子环保型防冻灭火剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：聚磷酸铵15份、尿素40份、乙二醇28份、丙三醇和表面活性剂10份。

3.根据权利要求2所述的微分子环保型防冻灭火剂，其特征在于，所述表面活性剂是椰油酰胺丙基甜菜碱或烷基糖苷中的一种。

4.根据权利要求3所述的微分子环保型防冻灭火剂，其特征在于，还包括黄原胶，所述黄原胶的重量份数为0.7-0.9份。

5.根据权利要求4所述的微分子环保型防冻灭火剂，其特征在于，所述黄原胶的重量份数为0.8份。

6.一种权利要求1-5任一所述的微分子环保型防冻灭火剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将聚磷酸铵和尿素混合均匀，进行乳化，乳化完成之后，再加入表面活性剂、乙二醇和丙三醇，进行搅拌、静置和过滤，将滤液进行剪切，剪切完成之后进行单极磁化，得到所述防冻灭火剂。

7.根据权利要求6所述的微分子环保型防冻灭火剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将聚磷酸铵和尿素混合均匀，进行乳化，乳化完成之后，再加入表面活性剂、黄原胶、乙二醇和丙三醇，进行搅拌、静置和过滤，将滤液进行剪切，剪切完成之后进行单极磁化，得到所述防冻灭火剂。

8.根据权利要求7所述的微分子环保型防冻灭火剂的制备方法，其特征在于，所述乳化时的转速为2700-2900转/分钟，所述乳化的时间为20-30分钟。

9.根据权利要求7所述的微分子环保型防冻灭火剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为200-220转/分钟，所述搅拌的时间为30-40分钟。

10.根据权利要求7所述的微分子环保型防冻灭火剂的制备方法，其特征在于，所述过滤为经过300-350目的过滤器，所述剪切的速率为3.2万次/分钟。