CN114904201B - 一种基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂，原料按质量份数配比为：双端基型氟硅表面活性剂：2～5份；碳氢表面活性剂：10～25份；稳泡抗烧剂：0.1～5份；助溶剂:3～30份；螯合剂:0.1～5份;抑菌剂:0.1～2份；水：28~100份；所述的水基灭火剂使用的双端基型氟硅表面活性剂代替传统的氟碳表面活性剂，具有良好的生物降解性：≥97.5%，7天，和低生物毒性：急性经口、经皮、吸入毒性的实际无毒，眼部/皮肤刺激性的实际无刺激性。

Description

一种基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂
技术领域
本发明属于泡沫灭火剂技术领域，具体涉及一种基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂。
背景技术
泡沫灭火剂是扑灭油类火灾的主要灭火剂，泡沫层能在油面上铺展成膜，迅速扑灭火灾。水成膜泡沫灭火剂的原理是低表面张力的水溶液在油面上迅速铺展，溶液表面张力越低，铺展速度越快。一般而言，水成膜泡沫灭火剂通常采用含氟表面活性剂降低水溶液表面张力。普通的含氟表面活性剂多为C6～C8的全氟化合物制备，不满足环保要求。而采用含硅表面活性剂表面张力难以满足灭火剂低表面张力的要求，且发泡性能不足。
发明内容
解决的技术问题：本申请主要是解决现有技术中存在的普通的含氟表面活性剂多为C6～C8的全氟化合物制备，不满足环保要求；而采用含硅表面活性剂表面张力难以满足灭火剂低表面张力的要求，且发泡性能不足等技术问题，提供一种基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂，采用双端基型氟硅表面活性剂，配合碳氢表面活性剂和助剂，制备环保型水成膜泡沫灭火剂。
技术方案：
一种基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂，所述基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂的原料按质量份数配比为：
双端基型氟硅表面活性剂：2～5份；
碳氢表面活性剂：10～35份；
稳泡抗烧剂：0.3～5份；
助溶剂:3～30份；
螯合剂:0.1～5份；
抑菌剂:0.1～2份；
水：28～100份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述双端基型氟硅表面活性剂的结构如下：
Figure BDA0003623541500000021
作为本发明的一种优选技术方案：所述碳氢表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷、十二烷基丙基甜菜碱、月桂基两性醋酸钠、直链十二烷基苯磺酸钠、烷基醇硫酸钠中的一种或多种。
作为本发明的一种优选技术方案：所述稳泡抗烧剂为改性羟乙基纤维素、改性黄原胶、聚乙二醇中的一种或多种。
作为本发明的一种优选技术方案：所述助溶剂为乙二醇、乙二醇丁醚、尿素的一种或多种。
作为本发明的一种优选技术方案：所述螯合剂为氨基三甲叉膦酸四钠。
作为本发明的一种优选技术方案：所述抑菌剂为苯甲酸钠。
有益效果：本申请所述基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、所述的水基灭火剂使用的双端基型氟硅表面活性剂代替传统的氟碳表面活性剂，具有良好的生物降解性(≥97.5％，7天)和低生物毒性(急性经口、经皮、吸入毒性的实际无毒，眼部/皮肤刺激性的实际无刺激性)。
2、所述的水基灭火剂通过将氟硅表面活性剂与不同类型的碳氢表面活性剂复配，具有良好的泡沫性能，打破了传统有机硅复配泡沫稳定性差的缺点，发泡倍率最高可至8.5倍，25％析液时间最高达到5分15秒。
3、所述的水基灭火剂选择的原料均为易生物降解、环保无毒的化合物，并通过添加多种功能助剂提高抗烧性和储存稳定性。稳泡抗烧剂改性羟乙基纤维素的加入可以提高泡沫表面膜的强度，增加泡沫的稳定性和抗烧性。助溶剂乙二醇、乙二醇丁醚和尿素的加入可以提高表面活性剂的溶解性，防止长期储存过程中沉淀结晶。螯合剂氨基三甲叉膦酸四钠可以与溶液中金属离子络合，防止金属离子引发表面活性剂凝聚和沉淀。抑菌剂苯甲酸钠可以放止微生物滋生，延长灭火剂保质期。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
一种基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂的制备方法，具体包括如下步骤：
第一步：按质量份数配比称取双端基型氟硅表面活性剂3.5kg，烷基糖苷(APG0810)2.5kg，十二烷基丙基甜菜碱(LAB-35)6.5kg，直链十二烷基苯磺酸钠3.5kg，改性羟乙基纤维素0.5kg，乙二醇8kg，乙二醇丁醚4kg，尿素5kg，氨基三甲叉膦酸四钠1kg，苯甲酸钠1kg，水64.7kg。
第二步：将第一步所述双端基型氟硅表面活性剂、烷基糖苷、十二烷基丙基甜菜碱、直链十二烷基苯磺酸钠、改性羟乙基纤维素、乙二醇、乙二醇丁醚、尿素、氨基三甲叉膦酸四钠、苯甲酸钠、水在反应器中混合均匀制得基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂。
第三步：基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂与水按照体积比3:97混合后，能够对非极性液体火灾进行有效灭火。
实施例2
一种基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂的制备方法，具体包括如下步骤：
第一步：按质量份数配比称取双端基型氟硅表面活性剂2kg，脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO9)2kg，月桂基两性醋酸钠6.5kg，烷基醇硫酸钠(K0810)1.5kg，改性黄原胶0.3kg，乙二醇丁醚3kg，氨基三甲叉膦酸四钠0.1kg，苯甲酸钠0.1kg，水68.5kg。
第二步：将第一步所述双端基型氟硅表面活性剂、碳氢表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂基两性醋酸钠、烷基醇硫酸钠、稳泡抗烧剂改性黄原胶、助溶剂乙二醇丁醚、螯合剂氨基三甲叉膦酸四钠、抑菌剂苯甲酸钠、水在反应器中混合均匀制得基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂。
第三步：基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂与水按照体积比3:97混合后，能够对非极性液体火灾进行有效灭火。
实施例3
一种基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂的制备方法，具体包括如下步骤：
第一步：按质量份数配比称取双端基型氟硅表面活性剂5kg，碳氢表面活性剂烷基糖苷(APG0810)2kg，碳氢表面活性剂十二烷基丙基甜菜碱(LAB-35)30kg，碳氢表面活性剂烷基醇硫酸钠(K12)3kg，稳泡抗烧剂改性黄原胶0.2kg，稳泡抗烧剂聚乙二醇4.8kg，助溶剂乙二醇25kg，助溶剂乙二醇丁醚5kg，螯合剂氨基三甲叉膦酸四钠5kg，抑菌剂苯甲酸钠2kg，水49.5kg。
第二步：将第一步所述双端基型氟硅表面活性剂、碳氢表面活性剂、稳泡抗烧剂、助溶剂、螯合剂、抑菌剂、水在反应器中混合均匀制得基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂。
第三步：基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂与水按照体积比3:97混合后，能够对非极性液体火灾进行有效灭火。
对比例1
以变电站工程现场应用水成膜泡沫灭火剂3％(AFFF、-2℃)作为性能对比。
理化指标：
Figure BDA0003623541500000041
Figure BDA0003623541500000051
检测标准：
pH测试：使用pH计测量样品的pH值。取30ml待测样品放入干净干燥的烧杯，控制温度在(25±0.5)℃，将电极浸入泡沫液中。等待1分钟，数值稳定后，读取样品的pH值。
粘度测试：取350mL待测样品，通过恒温水浴控制样品温度为(25±0.5℃)。使用旋转粘度计测量样品的粘度，粘度计转子使用2号转子，转速为100rpm，将转子浸没入样品一定深度，待数值稳定后，读取样品的粘度。
凝固点测试：使用半导体凝点测定器测定样品凝固点，使冷阱温度稳定在-50℃。向样品管中加入一定量泡沫液，将样品管置于冷阱中。当样品温度低于0℃后，取出样品管并将其立即倾斜，观察样品管内样品的流动。当样品温度下降到一定温度时，倾斜样品不再流动，则记录当前温度为样品凝固点。
发泡倍率测试：取待测样品用去离子水配制成3％浓度的稀释液，控制稀释液温度在20-25℃。将配制好的稀释液加入到加压储罐中。调节压力，使泡沫枪入口压力为(0.63±0.03)MPa，确保泡沫枪的流量为(11.4±0.4)L/min。利用泡沫接收杯收集喷出的泡沫，称量泡沫接收杯的泡沫质量。按以下公式计算样品的发泡倍率：
Figure BDA0003623541500000052
式中：E-发泡倍数；ρ-泡沫溶液的密度，V-泡沫接收杯的容积(mL)，m1-泡沫接收杯的质量(g)，m2-泡沫接收杯充满泡沫时的质量(g)；
25％析液时间测试：清洗并称量泡沫接收罐的质量m3在测试完发泡倍率后，将泡沫枪水平放置在泡沫收集器前，使泡沫枪前端至泡沫收集器顶沿距离为(2.5±0.3)m，喷射泡沫并调节泡沫枪的高度，使泡沫打在泡沫收集器中心。用泡沫接收罐接收泡沫，同时启动秒表，刮平并擦去析液测定器外溢泡沫，称重m4，按以下公式计算25％析液质量m5：
m5＝(m4-m3)/4
式中：
m3——析液测定器的质量，单位为克(g)；
m4——析液测定器充满泡沫时的质量，单位为克(g)；
m5——25％析液的质量，单位为克(g)。
取下析液测定器的析液接收罐，放在天平上，同时将泡沫接收罐放在支架上，注意保持析液中不含泡沫，当析出液体的质量为m5时卡停秒表，记录25％析液时间。
表面张力测试：将待测样品用去离子水配制成3wt％浓度的稀释液，置于干燥洁净的表面皿中。控制稀释液温度为(25±0.5)℃，使用表面张力仪测定表面张力。
界面张力检测：将一定量稀释液加入小烧杯中，稀释液厚度为(5～7)mm。在稀释液上加(5～7)mm厚的(25±0.5)℃的环己烷，等待(6±1)min后，测定界面张力。重复测试两次，取两次试验平均值为测定结果。
扩散系数检测：扩散系数按以下公式计算：
S＝γc-γf-γi
式中：
S——扩散系数，单位为毫牛每米(mN/m)；
γc——环己烷的表面张力，单位为毫牛每米(mN/m)；
γf——泡沫溶液的表面张力，单位为毫牛每米(mN/m)；
γi——泡沫溶液与环己烷之间的界面张力，单位为毫牛每米(mN/m)。
灭火性能：参照GB15308-2006《泡沫灭火剂》第5.10节灭火性能
以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂，其特征在于：所述基于双端基型氟硅表面活性剂的水基灭火剂的原料按质量份数配比为：
双端基型氟硅表面活性剂：2～5份；
碳氢表面活性剂：10～35份；
稳泡抗烧剂：0.3～5份；
助溶剂:3～30份；
螯合剂:0.1～5份;
抑菌剂:0.1～2份；
水：28~100份；
所述双端基型氟硅表面活性剂的结构如下：
Figure 899548DEST_PATH_IMAGE001
；所述碳氢表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷、十二烷基丙基甜菜碱、月桂基两性醋酸钠、直链十二烷基苯磺酸钠、烷基醇硫酸钠中的一种或多种；
所述稳泡抗烧剂为改性羟乙基纤维素、改性黄原胶、聚乙二醇中的一种或多种；
所述助溶剂为乙二醇、乙二醇丁醚、尿素的一种或多种；
所述螯合剂为氨基三甲叉膦酸四钠；
所述抑菌剂为苯甲酸钠。
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