CN115920295A - 一种复合型无氟泡沫灭火剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合型无氟泡沫灭火剂及其制备方法，各组分及重量份数为：烷基糖苷6～8份，聚硅氧烷季铵盐10～14份，二氧化硅0.5～1份和水60～65份。本发明制备的复合型无氟泡沫灭火剂稳定性强、发泡倍数高、灭火效果明显、更加环保。其中聚硅氧烷季铵盐含有疏水聚硅氧烷长链且耐高温，协同烷基糖苷吸附在二氧化硅颗粒表面，提高了二氧化硅在溶液中的稳定性，降低了溶液表面张力。并且本发明的制备方法合理，通过控制温度，调节各组分的搅拌时间，使烷基糖苷、聚硅氧烷季铵盐、二氧化硅纳米颗粒充分均匀混合，并且用料价格便宜，生成物对环境安全，是一款低成本、环保性高的无氟泡沫灭火剂。
Description
技术领域
本发明属于消防灭火安全技术领域，具体涉及一种复合型无氟泡沫灭火剂及其制备方法。
背景技术
水基泡沫通过在液体燃料表面快速铺展形成泡沫层阻隔燃料蒸汽进入火焰，水汽化和析液吸热降低燃料表面的温度达到快速灭火的目的，是目前扑灭液体燃料火灾最常用也最有效的方法。目前国外已使用合成短链氟碳表面活性剂灭火，但是否对生态存在威胁尚未可知。因此，研发不含氟的绿色高效灭火泡沫是当务之急。环境友好的有机硅表面活性剂具有不亲油的柔性硅氧烷尾链，表面张力低且耐高温，可提高泡沫的铺展性和阻隔燃料蒸汽的能力。研究发现泡沫的灭火效果明显优于常规的碳氢泡沫，但无法达到氟碳泡沫的灭火效果。根据泡沫灭火机制可知，若要提高无氟泡沫灭火效果，需进一步增强泡沫稳定性。
发明内容
解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种复合型无氟泡沫灭火剂及其制备方法，提高了用于消防灭火无氟泡沫的稳定性，更加环保。
技术方案：一种复合型无氟泡沫灭火剂，各组分及重量份数为：烷基糖苷6～8份，聚硅氧烷季铵盐10～14份，二氧化硅0.5～1份和水60～65份。
优选的，各组分及重量份数为：烷基糖苷6份、聚硅氧烷季铵盐10份、二氧化硅0.5份和水60份。
一种复合型无氟泡沫灭火剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、向搅拌器中加入水，控制温度在23℃～25℃；
S2、将烷基糖苷、聚硅氧烷季铵盐依次缓慢加入搅拌器中搅拌，维持温度在23℃～25℃，使烷基糖苷和聚硅氧烷季铵盐均匀混合，得到混合溶液；
S3、停止搅拌，维持温度在23℃～25℃，将步骤S2得到的混合溶液静置20～30min；
S4、维持温度在23℃～25℃，向步骤S3静置后的混合溶液中加入二氧化硅并搅拌20～30min，搅拌速率为800rpm/min，得到终溶液；
S5、停止搅拌，控制温度在23℃～25℃，将步骤S4得到的终溶液静置形成透明且均匀稳定的复合型无氟泡沫灭火剂。
优选的，所述步骤S2中，搅拌时间为0.5-1.5h，搅拌速率为800rpm/min。
有益效果：1.为提高SiO2纳米颗粒和表面活性剂协同稳泡能力提供理论基础。表面活性剂对SiO2纳米颗粒原位吸附改性是提高泡沫稳定性的第一步，因此，研究表面活性剂对SiO2纳米颗粒的原位吸附改性规律，可以建立起表面活性剂参数与SiO2纳米颗粒疏水性和溶液稳定性之间的定量关系；
2.高效灭火的前提是高稳定性的灭火泡沫。SiO2纳米颗粒对泡沫性质具有明显的影响效果，通过添加改性SiO2纳米颗粒，获得纳米颗粒、发泡剂体相性质与泡沫之间的定量关系，得到了提高泡沫稳定性的方法；
3.选取含有疏水聚硅氧烷长链且耐高温的阳离子有机硅表面活性剂聚硅氧烷季铵盐作为无氟泡沫液的有机硅成分和SiO2纳米颗粒的改性物质，以及环境友好，气泡性能良好的非离子碳氢表面活性剂烷基糖苷作为起泡剂，制备不含氟的绿色高效灭火泡沫，提高泡沫的铺展性和阻隔燃料蒸汽的能力；
4.采用具备渐扩旋流产泡功能的泡沫灭火装置制备灭火泡沫，通过压力水射流自动吸入发泡液，与压缩空气混合产生灭火泡沫，喷射在燃料表面进行灭火测试；
5.本发明的制备方法合理。通过控制温度，调节各组分的搅拌时间，使烷基糖苷、聚硅氧烷季铵盐、二氧化硅纳米颗粒充分均匀混合，避免了因混合不均造成的实验误差；
6.本发明所公开的复合型无氟泡沫灭火剂稳定性强、发泡倍数高、灭火效果明显、更加环保，制备出不含氟的绿色高效灭火泡沫，可用于消防灭火领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作详细说明：
实施例1
一种复合型无氟泡沫灭火剂，各组分及重量份数为：烷基糖苷6份，聚硅氧烷季铵盐10份，二氧化硅0.5份，水60份。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、向搅拌器中加入水60份，控制温度在23℃～25℃；
S2、将烷基糖苷6份、聚硅氧烷季铵盐10份按顺序缓慢加入搅拌器中搅拌1h，搅拌速率为800rpm/min，使烷基糖苷和聚硅氧烷季铵盐均匀混合，得到混合溶液；
S3、停止搅拌，维持温度在23℃～25℃，将步骤S2得到的混合溶液静置20min；
S4、维持温度在23℃～25℃，向步骤S3静置后的混合溶液中加入二氧化硅0.5份并搅拌20min，搅拌速率为800rpm/min，得到终溶液；
S5、停止搅拌，控制温度在23℃～25℃，将步骤S4得到的终溶液静置形成透明且均匀稳定的复合型无氟泡沫灭火剂。
实施例2
一种复合型无氟泡沫灭火剂，各组分及重量份数为：烷基糖苷8份，聚硅氧烷季铵盐14份，二氧化硅1份，水65份。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、向搅拌器中加入水65份，控制温度在23℃～25℃；
S2、将烷基糖苷8份、聚硅氧烷季铵盐14份按顺序缓慢加入搅拌器中搅拌1h，搅拌速率为800rpm/min，使烷基糖苷和聚硅氧烷季铵盐均匀混合，得到混合溶液；
S3、停止搅拌，维持温度在23℃～25℃，将步骤S2得到的混合溶液静置30min；
S4、维持温度在23℃～25℃，向步骤S3静置后的混合溶液中加入二氧化硅1份并搅拌30min，搅拌速率为800rpm/min，得到终溶液；
S5、停止搅拌，控制温度在23℃～25℃，将步骤S4得到的终溶液静置形成透明且均匀稳定的复合型无氟泡沫灭火剂。
实施例3
一种复合型无氟泡沫灭火剂，各组分及重量份数为：烷基糖苷7份，聚硅氧烷季铵盐12份，二氧化硅0.75份，水63份。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、向搅拌器中加入水63份，控制温度在23℃～25℃；
S2、将烷基糖苷7份、聚硅氧烷季铵盐12份按顺序缓慢加入搅拌器中搅拌0.5h，搅拌速率为800rpm/min，使烷基糖苷和聚硅氧烷季铵盐均匀混合，得到混合溶液；
S3、停止搅拌，维持温度在23℃～25℃，将步骤S2得到的混合溶液静置25min；
S4、维持温度在23℃～25℃，向步骤S3静置后的混合溶液中加入二氧化硅0.75份并搅拌25min，搅拌速率为800rpm/min，得到终溶液；
S5、停止搅拌，控制温度在23℃～25℃，将步骤S4得到的终溶液静置形成透明且均匀稳定的复合型无氟泡沫灭火剂。
实施例4
将实施例1和实施例2制备的复合型无氟泡沫灭火剂分别稀释100倍，用具有渐扩旋流产泡功能的泡沫灭火装置进行灭火实验，火场规模为400cm×200cm×100cm。与市售水成膜泡沫灭火剂从发泡倍数、泡沫析液时间以及灭火时间进行对比，实验结果如表1所示：
表1三种灭火剂的发泡倍数、泡沫析液时间以及灭火实验对比
| 灭火剂来源 | 发泡倍数 | 25％析液时间(min) | 灭火时间(min) |
| 实施例1 | 7 | 8.5 | 3.5 |
| 实施例2 | 7.5 | 7 | 4 |
| 市售灭火剂 | 6 | 4.5 | 5 |
其中灭火机理：复合发泡剂中的有机硅表面活性剂自身具有良好的铺展性，可以降低溶液的表面张力，使得泡沫具有优异的铺展性，在灭火的过程中，复合发泡剂的泡沫通过快速铺展在燃料表面，从而隔绝燃料与助燃物的接触。耐温性强的复合发泡剂泡沫不易破裂，对燃料蒸汽的抑制作用较强，随着温度的升高，上层的泡沫破裂之后，液膜中的纳米二氧化硅颗粒析出，覆盖在下层泡沫的表面，逐渐累积形成固体覆盖层，该纳米颗粒覆盖层减少了热辐射对下层泡沫的破坏作用，降低了泡沫受热破裂的速度，从而提高了泡沫的灭火性能。
与现有灭火泡沫相比，本发明制备的复合型无氟泡沫灭火剂稳定性强、发泡倍数高、灭火效果明显、更加环保。用于无氟泡沫灭火剂的聚硅氧烷季铵盐含有疏水聚硅氧烷长链且耐高温，协同烷基糖苷吸附在二氧化硅颗粒表面，提高了二氧化硅在溶液中的稳定性，降低了溶液表面张力。本发明的制备方法合理，通过控制温度，调节各组分的搅拌时间，使烷基糖苷、聚硅氧烷季铵盐、二氧化硅纳米颗粒充分均匀混合，避免了因混合不均造成的实验误差，并且用料价格便宜，生成物对环境安全，是一款低成本、环保性高的无氟泡沫灭火剂。
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 (4)
1.一种复合型无氟泡沫灭火剂，其特征在于，各组分及重量份数为：烷基糖苷6～8份，聚硅氧烷季铵盐10～14份，二氧化硅0.5～1份和水60～65份。
2.根据权利要求1所述的一种复合型无氟泡沫灭火剂，其特征在于，各组分及重量份数为：烷基糖苷6份、聚硅氧烷季铵盐10份、二氧化硅0.5份和水60份。
3.一种根据权利要求1或2所述的复合型无氟泡沫灭火剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、向搅拌器中加入水，控制温度在23℃～25℃；
S2、将烷基糖苷、聚硅氧烷季铵盐依次缓慢加入搅拌器中搅拌，维持温度在23℃～25℃，使烷基糖苷和聚硅氧烷季铵盐均匀混合，得到混合溶液；
S3、停止搅拌，维持温度在23℃～25℃，将步骤S2得到的混合溶液静置20～30min；
S4、维持温度在23℃～25℃，向步骤S3静置后的混合溶液中加入二氧化硅并搅拌20～30min，搅拌速率为800rpm/min，得到终溶液；
S5、停止搅拌，控制温度在23℃～25℃，将步骤S4得到的终溶液静置形成透明且均匀稳定的复合型无氟泡沫灭火剂。
4.根据权利要求3所述的一种复合型无氟泡沫灭火剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，搅拌时间为0.5-1.5h，搅拌速率为800rpm/min。
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