CN114534156A

CN114534156A - 一种灭火剂

Info

Publication number: CN114534156A
Application number: CN202210156901.4A
Authority: CN
Inventors: 高志成
Original assignee: Hangzhou Anshicheng Fire Protection Equipment Co ltd
Current assignee: Hangzhou Anshicheng Fire Protection Equipment Co ltd
Priority date: 2022-02-21
Filing date: 2022-02-21
Publication date: 2022-05-27
Anticipated expiration: 2042-02-21
Also published as: CN114534156B

Abstract

本发明公开了一种灭火剂及其制备方法，所述灭火剂的原料按重量份包括：10‑20份植物蛋白浓缩液、1‑4份氟碳表面活性剂、5‑15份碳氢表面活性剂、10‑20份黄原胶、2‑6份介孔纳米二氧化硅、1‑4份烷基糖苷、50‑100份Tris盐酸缓冲液、10‑20份盐酸多巴胺、1‑2份助溶剂、1‑2份防腐剂。本发明在保证泡沫致密性与难破裂的前提下，可增强本发明的起泡能力，同时泡沫寿命显著延长，稳定性大大提高，灭火效果好。

Description

一种灭火剂

技术领域

本发明涉及灭火剂技术领域，尤其涉及一种灭火剂及其制备方法。

背景技术

泡沫灭火剂的应用可以追溯到十九世纪七十年代末，由于泡沫灭火剂的泡沫发生装置简单、成本低、灭火效率高，在扑救A类、B类火灾上应用广泛。泡沫灭火剂按照发泡倍数不同，可以分为低倍泡沫灭火剂、中倍泡沫灭火剂和高倍泡沫灭火剂。按照灭火机理的不同，可以分为化学泡沫灭火剂和空气泡沫灭火剂。按照与水混合比例不同，可以分为3％型、6％型。而按照发泡基的不同，则可以分为蛋白型和合成型泡沫灭火剂。

合成型泡沫灭火剂主要由碳氢表面活性剂、氟碳表面活性剂、助剂、防腐剂等组成，具有良好的触变性，其灭火作用机理主要包括水的冷却作用、泡沫的隔氧窒息作用及对热辐射的遮断作用等，并对输液管道的不受限制，具有供给强度大、灭火速度快优点，其贮藏时间可达两年，可应用于油漆厂、溶剂厂、酒精厂、船舶等重点防灾场所。相对传统的其他类型的灭火剂，合成型泡沫灭火剂应用范围更加广阔。因此在未来泡沫灭火剂不断发展完善的过程中，合成型泡沫灭火剂将会发挥不可替代的作用。

目前，国内外对泡沫灭火剂的研究从未间断，虽然在某方面具有优异的性能，但目前合成型泡沫灭火剂的稳定性较差。CN 106178380 A公开了抗溶性泡沫灭火剂的再生方法，添加生物多糖作为泡沫稳定剂，但所述生物多糖的用量占所述已失效抗溶性泡沫灭火剂总质量的0.4％～0.8％，由于生物多糖在泡沫灭火剂中的溶解性较差，其添加量很少，对泡沫灭火剂的稳定性能提高有限。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种灭火剂及其制备方法。

一种灭火剂，其原料按重量份包括：10-20份植物蛋白浓缩液、1-4份氟碳表面活性剂、5-15份碳氢表面活性剂、10-20份黄原胶、2-6份介孔纳米二氧化硅、1-4份烷基糖苷、50-100份Tris盐酸缓冲液、10-20份盐酸多巴胺、1-2份助溶剂、1-2份防腐剂。

优选地，所述氟碳表面活性剂为氟化烷基甜菜碱和/或氟化烷基三甲基甜菜碱。

优选地，所述碳氢表面活性剂为辛基磺酸类表面活性剂；优选地，所述碳氢表面活性剂为辛基磺酸钠。

优选地，还包括pH调节剂；优选地，所述pH值调节剂为氢氧化钠和/或磷酸二氢钾。

优选地，所述Tris盐酸缓冲液，其pH为8.2-8.6，浓度为0.8-1.2mmol/L。

优选地，所述助溶剂为尿素。

优选地，所述防腐剂为苯甲酸钠、山梨酸钾中至少一种。

优选地，所述植物蛋白浓缩液中植物蛋白为大豆蛋白、花生蛋白、蓖麻蛋白中至少一种。

一种灭火剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将介孔纳米二氧化硅分散在Tris盐酸缓冲液中，以1000-2000r/min的速度搅拌1-2h，加入盐酸多巴胺，保证空气流通的情况下超声处理1-2h，超声频率为20-40kHz，超声温度为40-60℃，自然静置1-5h，离心去除上清液，将所得固体物干燥，粉碎得到复合粉体；

(2)将复合粉体进行水热反应，从室温升温至180-220℃，保温1-5min，继续升高温度至260-300℃，保温20-30min，降温至室温，干燥，粉碎得到疏水粉体；

(3)将疏水粉体、氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、烷基糖苷、黄原胶加入至水中，水与氟碳表面活性剂的重量比为20-40：1-4，搅拌，加入植物蛋白浓缩液、助溶剂、防腐剂继续搅拌，得到预制料；

(4)采用pH值调节剂调节预制料pH值为7.5-8.2，自然静置20-40h，向所得产物中加入水配成灭火剂，其中所得产物与水重量比为6：94。

介孔纳米二氧化硅兼具介孔材料与纳米材料的双重特性，具有极大的比表面积和多的孔容量。

在碱性条件下，在介孔纳米二氧化硅的介孔内外表面结合聚多巴胺层，而通过控制超声与自然静置过程，可有效调节聚多巴胺层的形貌结构，首先在超声过程中，聚多巴胺沉积在介孔纳米二氧化硅表面和介孔结构中，形成坡度和缓的丘陵状聚多巴胺层；接着在自然静置过程中，聚多巴胺进行氧化自聚形成聚多巴胺颗粒，进一步在丘陵状结构表面沉积；再经过水热反应，使聚多巴胺层及其表面的聚多巴胺颗粒碳化，从而形成类似荷叶包上有乳突的结构，其疏水效果极好；本发明疏水粉体内部含有大量介孔，不仅质轻，而且堆积密度不超过0.3g/cm3，最大粒径可控制在5μm以下。

优选地，在(1)中，离心去除上清液，其中离心速度为15000-30000r/min，离心时间为10-20min。

优选地，在(2)中，疏水粉体的堆积密度不超过0.3g/cm³，平均粒径不超过0.5μm。

本发明的技术效果如下所示：

现有技术中的泡沫灭火剂中，未添加稳定剂黄原胶时，产生的泡沫表层松散，单个泡沫体积较大，较易破灭，而加入黄原胶后，泡沫表层致密，单个泡沫体积均匀细小，泡沫较难破灭；但同时存在黄原胶溶解性差，加入量有限，另外随着黄原胶的加入，液相粘度增大，起泡能力大大减弱。

申请人通过大量实验发现，将疏水粉体与黄原胶复配，在保证泡沫致密性与难破裂的前提下，可增强本发明的起泡能力，同时泡沫寿命显著延长，稳定性大大提高。本发明相比现有技术黄原胶的添加量大大增加，增加起泡强度，同时不影响起泡能力，疏水粉体含有大量的介孔结构，配合介孔结构结合的疏水层更易于形成稳定的泡沫体系，而疏水粉体外的泡沫破灭后其介孔内泡沫稳定，介孔含有泡沫的疏水粉体与黄原胶协同覆盖在待灭火材料表面，覆盖量极高，有效起到隔绝热辐射的作用，显著提高本发明的灭火效果。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

一种灭火剂，其原料包括：10kg植物蛋白浓缩液，1kg氟化烷基甜菜碱，5kg辛基磺酸类表面活性剂，10kg黄原胶，2kg介孔纳米二氧化硅，1kg烷基糖苷，50kg pH＝8.2、浓度为0.8mmol/L的Tris盐酸缓冲液，10kg盐酸多巴胺，1kg尿素，1kg苯甲酸钠。

实施例2

一种灭火剂，其原料包括：20kg植物蛋白浓缩液，4kg氟化烷基三甲基甜菜碱，15kg辛基磺酸钠，20kg黄原胶，6kg介孔纳米二氧化硅，4kg烷基糖苷，100kg pH＝8.6、浓度为1.2mmol/L的Tris盐酸缓冲液，20kg盐酸多巴胺，2kg尿素，2kg苯甲酸钠。

实施例3

一种灭火剂，其原料包括：12kg花生蛋白浓缩液，1.5kg氟化烷基三甲基甜菜碱，6kg辛基磺酸钠，120kg黄原胶，2.5kg介孔纳米二氧化硅，1.5kg烷基糖苷，55kg pH＝8.3、浓度为0.9mmol/L的Tris盐酸缓冲液，12kg盐酸多巴胺，1.22kg尿素，1.2kg山梨酸钾。

一种灭火剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将介孔纳米二氧化硅分散在Tris盐酸缓冲液中，以1000r/min的速度搅拌1h，加入盐酸多巴胺，保证空气流通的情况下超声处理1h，超声频率为20kHz，超声温度为40℃，自然静置1h，离心去除上清液，离心速度为15000r/min，离心时间为10min，将所得固体物干燥，粉碎得到复合粉体；

(2)将复合粉体加入水热反应炉中，从室温升温至180℃，保温1min，继续升高温度至260℃，保温20min，降温至室温，干燥，粉碎，得到堆积密度为0.3g/cm³、平均粒径为0.5μm的疏水粉体；

(3)将疏水粉体、氟化烷基三甲基甜菜碱、辛基磺酸钠、烷基糖苷、黄原胶加入至30kg水中，室温搅拌1h，加入花生蛋白浓缩液、尿素、山梨酸钾继续搅拌1h，得到预制料；

(4)采用pH值调节剂调节预制料pH值为7.5，自然静置20h，向得到的产物中加入水配成灭火剂，其中水的加入量与产物的重量比为94：6。

实施例4

一种灭火剂，其原料包括：18kg大豆蛋白浓缩液，3.5kg氟化烷基甜菜碱，13kg辛基磺酸钠，18kg黄原胶，5kg介孔纳米二氧化硅，3.6kg烷基糖苷，90kg pH＝8.56、浓度为1.1mmol/L的Tris盐酸缓冲液，18kg盐酸多巴胺，1.8kg尿素，1.8kg山梨酸钾。

一种灭火剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将介孔纳米二氧化硅分散在Tris盐酸缓冲液中，以2000r/min的速度搅拌2h，加入盐酸多巴胺，保证空气流通的情况下超声处理2h，超声频率为40kHz，超声温度为60℃，自然静置5h，离心去除上清液，离心速度为30000r/min，离心时间为20min，将所得固体物干燥，粉碎得到复合粉体；

(2)将复合粉体加入水热反应炉中，从室温升温至220℃，保温5min，继续升高温度至300℃，保温30min，降温至室温，干燥，粉碎，得到堆积密度为0.25g/cm³、平均粒径为0.28μm的疏水粉体；

(3)将疏水粉体、氟化烷基甜菜碱、辛基磺酸钠、烷基糖苷、黄原胶加入至35kg水中，室温搅拌2h，加入大豆蛋白浓缩液、尿素、山梨酸钾继续搅拌3h，得到预制料；

(4)采用pH值调节剂调节预制料pH值为7.5-8.2，自然静置20-40h，向得到的产物中加入水配成灭火剂，其中水的加入量与产物的重量比为94：6。

实施例5

一种灭火剂，其原料包括：15kg大豆蛋白浓缩液，2.5kg氟化烷基三甲基甜菜碱，12kg辛基磺酸钠，12kg黄原胶，5kg介孔纳米二氧化硅，3.5kg烷基糖苷，60kg Tris盐酸缓冲液、14kg盐酸多巴胺，1.6kg尿素，1.5kg山梨酸钾。

一种灭火剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将介孔纳米二氧化硅分散在pH为8.5、浓度为1.12mmol/L Tris盐酸缓冲液中，以1500r/min的速度搅拌1.5h，加入盐酸多巴胺，保证空气流通的情况下超声处理1.5h，超声频率为30kHz，超声温度为50℃，自然静置2h，离心去除上清液，离心速度为30000r/min，离心时间为15min，将所得固体物干燥，粉碎得到复合粉体；

(2)将复合粉体加入水热反应炉中，从室温升温至200℃，保温5min，继续升高温度至280℃，保温25min，降温至室温，干燥，粉碎，得到疏水粉体；

(3)将疏水粉体、氟化烷基三甲基甜菜碱、辛基磺酸钠、烷基糖苷、黄原胶加入至37.5kg水中，室温搅拌1.5h，加入大豆蛋白浓缩液、尿素、山梨酸钾继续搅拌2h，得到预制料；

(4)采用pH值调节剂调节预制料pH值为8.1，自然静置24h，向得到的产物中加入水配成灭火剂，其中水的加入量与产物的重量比为94：6。

对比例1

一种灭火剂，其原料包括：15kg大豆蛋白浓缩液、2.5kg氟化烷基三甲基甜菜碱、12kg辛基磺酸钠、12kg黄原胶、5kg超细铜粉、3.5kg烷基糖苷、1.6kg尿素、1.5kg山梨酸钾。

一种灭火剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将超细铜粉、氟化烷基三甲基甜菜碱、辛基磺酸钠、烷基糖苷、黄原胶加入至37.5kg水中，室温搅拌1.5h，加入大豆蛋白浓缩液、尿素、山梨酸钾继续搅拌2h，得到预制料；

(2)采用pH值调节剂调节预制料pH值为8.1，自然静置24h，向得到的产物中加入水配成灭火剂，其中水的加入量与产物的重量比为94：6。

对比例2

一种灭火剂，其原料包括：15kg大豆蛋白浓缩液、2.5kg氟化烷基三甲基甜菜碱、12kg辛基磺酸钠、12kg黄原胶、5kg介孔纳米二氧化硅、3.5kg烷基糖苷、60kg Tris盐酸缓冲液、14kg盐酸多巴胺、1.6kg尿素、1.5kg山梨酸钾。

一种灭火剂的制备方法，包括如下步骤：

(2)将复合粉体、氟化烷基三甲基甜菜碱、辛基磺酸钠、烷基糖苷、黄原胶加入至37.5kg水中，室温搅拌1.5h，加入大豆蛋白浓缩液、尿素、山梨酸钾继续搅拌2h，得到预制料；

(3)采用pH值调节剂调节预制料pH值为8.1，自然静置24h，向得到的产物中加入水配成灭火剂，其中水的加入量与产物的重量比为94：6。

对比例3

一种灭火剂，其原料包括：15kg大豆蛋白浓缩液、2.5kg氟化烷基三甲基甜菜碱、12kg辛基磺酸钠、12kg黄原胶、5kg介孔纳米二氧化硅、60kg Tris盐酸缓冲液、14kg盐酸多巴胺、1.6kg尿素、1.5kg山梨酸钾。

一种灭火剂的制备方法，包括如下步骤：

(3)将疏水粉体、氟化烷基三甲基甜菜碱、辛基磺酸钠、黄原胶加入至37.5kg水中，室温搅拌1.5h，加入大豆蛋白浓缩液、尿素、山梨酸钾继续搅拌2h，得到预制料；

性能测试

1、堆积密度、粒径分布

对实施例5的疏水粉体、对比例1的超细铜粉的堆积密度、粒径分布进行测定。利用松密度测试仪堆积密度测定，利用Mi-crotrac S3500激光粒度仪对疏水粉体的粒径分布测定，结果如下表所示：

测试项目	实施例5	对比例1
			堆积密度，g/cm<sup>3</sup>	0.29	2.65
最小粒径，μm	0.01	4.14
			最大粒径，μm	4.96	51.35
平均粒径，μm	0.15	7.18

2、发泡性能

根据GB/T 15308-2006对灭火剂的发泡性能进行测试，实施例5与对比例1-3所得灭火剂的发泡性能如下表所示：

测试项目	发泡高度，cm	发泡倍数
			实施例5	11.1	9.6
对比例1	10.3	8.7
			对比例2	8.2	7.1
对比例3	7.3	6.5

由上表可以看出：对比例2与对比例3的发泡高度与发泡倍数极差；对比例1与实施例5的性能均较好，尤其实施例5性能最佳。

申请人猜测：这可能是由于疏水粉体的加入促使搅拌更加充分均匀，降低了黄原胶的氢键作用，阻碍泡沫液膜排液、气体透过液膜扩散等过程，使发泡性能得以增强，超细铜粉不具备疏水粉体的特殊结构，同时堆积密度大，粒径分布效果差，导致发泡性能较差。

3、泡沫稳定性

根据GB/T 15308-2006对灭火剂的物理、化学进行测试，实施例1与对比例1-3的测试结果如下表所示：

4、灭火实验

对照GB/T 15308-2006中灭火条件，将油盘放置在特定位置且保持水平，把泡沫枪放置于油盘的上风向，向油盘中加入自来水使油盘底部尽数被覆盖，调整好泡沫枪的位置，把灭火剂加入到储液罐中。

打开空气压缩机，待压力稳定后，将航空煤油或航空汽油加入到油盘中使其高出在水面1cm，点燃油盘按下秒表，1min之后打开泡沫枪控制开关，并开始记录时间。

油盘火扑灭后继续喷射至5min后关闭泡沫枪开关，油盘静置5min，将抗烧罐放置于油盘中央并点燃抗烧罐中的燃油与此同时并按下秒表，当油盘25％的燃料面积被引燃时，记录25％抗烧时间。每种燃油做三组实验，三组实验的平均值作为最终结果。

本发明实施例5与对比例1-3的航空煤油、航空汽油灭火实验结果如下表所示：

由上表可知，采用实施例5所得灭火剂对航空煤油的灭火时间为119s，25％抗烧时间为498s，而灭航空汽油的灭火时间125s，25％抗烧时间为425s，相比对比例1-3，实施例5的灭火实验结果最佳。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种灭火剂，其特征在于，其原料按重量份包括：10-20份植物蛋白浓缩液、1-4份氟碳表面活性剂、5-15份碳氢表面活性剂、10-20份黄原胶、2-6份介孔纳米二氧化硅、1-4份烷基糖苷、50-100份Tris盐酸缓冲液、10-20份盐酸多巴胺、1-2份助溶剂、1-2份防腐剂。

2.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述氟碳表面活性剂为氟化烷基甜菜碱和/或氟化烷基三甲基甜菜碱。

3.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述碳氢表面活性剂为辛基磺酸类表面活性剂，优选为辛基磺酸钠。

4.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，还包括pH调节剂；优选地，所述pH值调节剂为氢氧化钠和/或磷酸二氢钾。

5.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述Tris盐酸缓冲液，其pH为8.2-8.6，浓度为0.8-1.2mmol/L。

6.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述助溶剂为尿素。

7.根据权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述植物蛋白浓缩液中植物蛋白为大豆蛋白、花生蛋白、蓖麻蛋白中至少一种。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的灭火剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将介孔纳米二氧化硅分散在Tris盐酸缓冲液中，加入盐酸多巴胺，保证空气流通的情况下超声处理1-2h，超声频率为20-40kHz，超声温度为40-60℃，自然静置1-5h，离心去除上清液，将所得固体物干燥，粉碎得到复合粉体；

(2)将复合粉体进行水热反应，从室温升温至180-220℃，保温1-5min，继续升温至260-300℃，保温20-30min，降至室温，干燥，粉碎得到疏水粉体；

(3)将疏水粉体、氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、烷基糖苷、黄原胶加入至水中，水与氟碳表面活性剂的质量比为20-40：1-4，搅拌，加入植物蛋白浓缩液、助溶剂、防腐剂继续搅拌得到预制料；

(4)采用pH值调节剂调节预制料pH值至7.5-8.2，自然静置20-40h，向所得产物中加入水配成灭火剂，其中所得产物与水的质量比为6：94。

9.根据权利要求8所述的灭火剂的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，离心速度为15000-30000r/min，离心时间为10-20min。

10.根据权利要求8所述的灭火剂的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，疏水粉体的堆积密度小于等于0.3g/cm³，平均粒径小于等于0.5μm。