CN113926131A - 一种无氟环保泡沫灭火剂及其制备方法 - Google Patents

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欧红香
王尚彬
王钧奇
舒中俊
陈伟佳
潘梦丽
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D1/00—Fire-extinguishing compositions; Use of chemical substances in extinguishing fires
    • A62D1/0071—Foams

Abstract

本发明公开了一种无氟环保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以重量百分比计的原料，包括天然表面活性剂5～15％、碳氢表面活性剂7～10％、稳泡剂0.5～0.7％、助溶剂3～8％、抗冻剂10～15％和余量水。本发明在上述含量组分的相互作用下，使得灭火剂具有优异的灭火性能，同时本灭火剂因不含有难以降解的全氟辛烷磺酸和全氟辛酸，所以不会对环境造成污染。

Description

一种无氟环保泡沫灭火剂及其制备方法
技术领域
本发明属于灭火剂技术领域，特别涉及一种无氟环保泡沫灭火剂及其制备方法。
背景技术
火灾被认为是人类社会各类灾害中发生频率最高且具有毁灭性的一种灾害。其中，易燃液体火灾具有燃烧热值高、燃烧速度快、具有流淌性和喷溅性等特点而难以扑救，其燃烧产物组成复杂，且通常包含大量的有毒有害物质。在众多的泡沫灭火剂产品中，水成膜泡沫灭火剂(AFFF)凭借高效的灭火效率成为大规模露天易燃液体火灾最为有效的灭火技术，但电解法或者由四氟乙烯调聚反应产生的包含支链型或直链型全氟辛基羧酸盐类和全氟辛基磺酸盐类表面活性剂在环境中极为稳定，难以水解，且不能被生物降解，在食物链中能够活跃的进行生物积累和迁移，导致了严重的环境问题。
关于全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)替代品的探索主要有两种途径：合成短氟碳链的氟碳表面活性剂(C4-C6)以替代PFOS；采用容易降解且无毒的环保型表面活性剂，通过多种表面活性剂复配，制备不包含任何氟类物质的泡沫灭火剂。其中采用容易降解且无毒的环保型非氟碳类表面活性剂，制备出不包含任何氟类物质的泡沫灭火剂具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无氟环保型泡沫灭火剂，该灭火剂具有环保且能有效灭火的性能。
本发明提供了一种无氟环保型泡沫灭火剂，按照重量百分含量计，其组成为：天然表面活性剂5～15％、碳氢表面活性剂7～10％、稳泡剂0.5～0.7％、助溶剂3～8％、抗冻剂10～15％和余量水。
其中，天然表面活性剂为无患子皂苷。采用超声辅助提取法，料液比为1∶40(无患子粉作为物料、水作为提取溶剂)、提取条件为超声功率100W、温度40℃、时间为40min。
碳氢表面活性剂为十二烷基磺酸钠和椰油酰胺丙基甜菜碱的组合。
椰油酰胺丙基甜菜碱为两性离子表面活性剂，它能与十二烷基磺酸钠(阴离子表面活性剂)并用。它们的组合使用达到加和增效作用，得到的混合物性能与原来单一组分相比，增强了发泡能力、降低了表面张力。
稳泡剂为黄原胶或羧甲基纤维素钠的一种或多种。
助溶剂为二乙二醇单丁醚和尿素的组合。
抗冻剂为乙二醇。
本发明还提供了一种环保泡沫灭火剂的制备方法，具体为：将十二烷基磺酸钠加入部分水中充分搅拌，再加入无患子皂苷和椰油酰胺丙基甜菜碱，组成组分A搅拌均匀；将尿素和黄原胶或羧甲基纤维素钠混合均匀，组成组分B；将乙二醇、二乙二醇单丁醚依次加入烧杯中，组成组分C，缓慢搅拌；将C搅拌均匀后，调快转速，将B缓慢加入到C中，充分搅拌；将B、C混合物搅拌均匀后，将A缓慢加入到C中，快速搅拌，最后在加入剩余的水。
在本发明中，所述灭火剂使用时优选与水按照体积比6：94混合，配成溶液，有利于灭火。
有益效果：
本发明中无患子皂苷具有强降低表面张力，使得泡沫能够在油面上快速铺展，提高灭火效率；碳氢表面活性剂的作用是降低灭火剂的表面张力，产生大量的泡沫。且无患子皂苷型天然表面活性剂为无氟表面活性剂，属于环境友好型表面活性剂。
表面活性剂选择无患子皂苷、十二烷基磺酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱，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。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。
附图说明
图1为实施例3制备的灭火剂的灭火过程图；
图2为实施例3制备的灭火剂的抗烧过程图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的环保泡沫灭火剂进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将3g十二烷基磺酸钠加入20g水中充分搅拌，在加入5g无患子皂苷和5g椰油酰胺丙基甜菜碱，组成组分A搅拌均匀。将3g尿素、0.3g黄原胶和0.2g羧甲基纤维素钠混合均匀，组成组分B。将15g乙二醇、5g二乙二醇单丁醚依次加入烧杯中，组成组分C，缓慢搅拌。C搅拌均匀后，调快转速，将B缓慢加入到C中，充分搅拌。B、C混合物搅拌均匀后，将A缓慢加入到C中，快速搅拌。最后补加去离子水至总重量为100g。
实施例2
将5g十二烷基磺酸钠加入20g水中充分搅拌，在加入10g无患子皂苷和2g椰油酰胺丙基甜菜碱，组成组分A搅拌均匀。将3g尿素、0.3g黄原胶和0.2g羧甲基纤维素钠混合均匀，组成组分B。将15g乙二醇、5g二乙二醇单丁醚依次加入烧杯中，组成组分C，缓慢搅拌。C搅拌均匀后，调快转速，将B缓慢加入到C中，充分搅拌。B、C混合物搅拌均匀后，将A缓慢加入到C中，快速搅拌。最后补加去离子水至总重量为100g。
实施例3
将5g十二烷基磺酸钠加入20g水中充分搅拌，在加入15g无患子皂苷和5g椰油酰胺丙基甜菜碱，组成组分A搅拌均匀。将3g尿素、0.3g黄原胶和0.2g羧甲基纤维素钠混合均匀，组成组分B。将15g乙二醇、5g二乙二醇单丁醚依次加入烧杯中，组成组分C，缓慢搅拌。C搅拌均匀后，调快转速，将B缓慢加入到C中，充分搅拌。B、C混合物搅拌均匀后，将A缓慢加入到C中，快速搅拌。最后补加去离子水至总重量为100g。
对比例1
市售泡沫灭火剂。
将上述实施例1～3和对比例1得到的泡沫灭火剂与水按照体积比6:94的比例混合，配制成溶液。参照GB15308-2006泡沫灭火剂进行性能测试，具体检验结果如表1所示。
表1性能测试结果表
Figure BDA0003342458500000041
由以上实施例可知，本发明提供了一种环保泡沫灭火剂，以重量百分含量计，包括以下组分：天然表面活性剂5～15％、碳氢表面活性剂7～10％、稳泡剂0.5～0.7％、助溶剂3～8％、抗冻剂10～15％和余量水。本发明通过在上述含量的组分的相互作用下，使得灭火剂具有优异的发泡能力和泡沫稳定性。灭火剂采用的原料均不会对环境造成污染。实验结果表明：灭火剂的PH值为6.9～7.3；发泡倍数为7.5～8.6；灭火时间1.4～2.9min；100％抗烧时间10.5～15.9min；25％析液时间为2.6～4.2min。其中最优组为实施例3，灭火时间为1.4min；100％抗烧时间为15.9min，其灭火过程如图1所示，0～0.9min进行一个预燃烧，在0.9min时火焰达到一个稳定状态，然后通入泡沫，在1.5min时火焰得到一个有效控制，此时火焰脉动频率增加，火焰高度几乎不变，在1.6min时随着泡沫覆盖住整个油盘，并且随着泡沫厚度增加，火焰进一步受到控制并在2.3min时扑灭。100％抗烧过程如图2所示，在0～1.0min由于抗烧罐中燃油的燃烧导致上层泡沫中水分蒸发和析出，上层泡沫抑制燃料蒸汽的能力下降，燃料蒸汽从边界溢出，并发生燃烧，从而出现油池复燃现象，而由于此泡沫的自封闭能力，泡沫层能够及时重新覆盖住蒸汽溢出的燃料表面，可以有效地阻挡燃料液面的持续燃烧，当泡沫少到不足以重新覆盖时，在14.9min油池表面开始出现持续的火焰，在15.9min最终扩散至整个燃料液面，从而导致油池100％复燃。最优组灭火时间符合GB15308-2006的要求，且100％抗烧时间也比市售泡沫灭火剂高1.6min。

Claims (6)

1.一种无氟环保泡沫灭火剂，其特征在于，所述泡沫灭火剂按照重量百分比计，其组成为：天然表面活性剂5～15％、碳氢表面活性剂7～10％、稳泡剂0.5～0.7％、助溶剂3～8％、抗冻剂10～15％和余量水；所述天然表面活性剂为无患子皂苷，碳氢表面活性剂为十二烷基磺酸钠和椰油酰胺丙基甜菜碱的组合。
2.根据权利要求1所述的环保泡沫灭火剂，其特征在于，所述无患子皂苷为无患子粉提取所得。
3.根据权利要求1所述的环保泡沫灭火剂，其特征在于，所述稳泡剂为黄原胶或羧甲基纤维素钠中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的环保泡沫灭火剂，其特征在于，所述助溶剂为二乙二醇单丁醚和尿素的组合。
5.根据权利要求1所述的环保泡沫灭火剂，其特征在于，所述抗冻剂为乙二醇。
6.一种根据权利要求1所述的环保泡沫灭火剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将十二烷基磺酸钠加入水中充分搅拌，再加入无患子皂苷和椰油酰胺丙基甜菜碱，组成组分A搅拌均匀；将尿素和黄原胶或羧甲基纤维素钠混合均匀，组成组分B；将乙二醇、二乙二醇单丁醚依次加入烧杯中，组成组分C，缓慢搅拌；C搅拌均匀后，调快转速，将B缓慢加入到C中，充分搅拌，B、C混合物搅拌均匀后，将A缓慢加入到C中，快速搅拌，最后补加去离子水至总重量为100g得到泡沫灭火剂。
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