CN1172731C - 植物复合阻燃活性剂 - Google Patents
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Abstract
一种由盐蒿、白沙蒿、榉、杂交皂、烟根、紫薯秧、饭瓜秧、山药等植物，和黑、黄豆饼水的制取液为主要阻燃活性成份、添加十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯硫酸钠，月桂醇硫酸酯三乙醇胺等表面活性剂和苯甲酸钠，合成胶等助剂复合制成的液态复合阻燃活性剂。其阻燃活性剂性能稳定，主要用于制造阻燃剂、灭火剂。成本低、无毒无污染，特别适用于制造多功能阻燃灭火剂。它0.6%浓度的水稀释液所产生的阻燃活性能是现有表面活性剂均不及的。该产品经济性能好，使用成本只有一般表面活性剂的1/6-1/8。
Description
技术领域：
本发明属阻燃灭火剂领域，具体的说是用于制造阻燃剂、灭火剂、阻燃灭火剂的植物复合阻燃活性剂。
背景技术：
火灾不断对人民的生命和财产构成威胁和损失。2000年火灾率达18万多起，损害惨重。要使火灾损失降到最低，必须面对现实制造新的高性能的阻燃灭火剂，在实施灭火救护中发挥作用。灭火剂产品性能的优劣，取决于该产品中的活性物质的活性能量，这是本技术领域共知的。而现有灭火剂，特别是水系灭火剂，几乎无一不是通过利用表面活性材料，如高分子表面活性剂、碳氢表面活性剂、氟碳表面活性剂等实现产品性能提高。由于这些表面活性剂的功能较单一(主要降低表面张力)，因此用其制备的灭火剂是难以保证扑灭大火灾的，特别象触目惊心的黄岛油库大火，就现场使用过所有灭火剂。都是无能为力的，最后因灭火失控自行告终。
本发明人于88年申请的ZL88104118.1发明专利也存在上述不足。
发明内容和具体实施方式：
本发明的目的，在于克服上述现有技术的缺点和为全面满足制造高性能阻燃灭火剂的需要，提供一种原料易得、加工方便、成本低廉、多功能、高效能的植物复合阻燃活性剂。
本发明的植物复合阻燃活性剂主要原料，由多种植物和豆饼水构成。可选作原料的植物有：盐蒿、白沙蒿、榉、杂交皂、烟根、紫薯秧、饭瓜秧、山药。其质量要求被选作原料的植物必须至少含有一种符合产品功能要求的阻燃活性物质(如生物碱、磷酸盐、碳酸钾)，表面活性物质(如脂肪酸、多糖、皂苷)，成膜活性物质(如树胶、磷酸酯、纤维素)等；可选作原料的豆饼以黄豆饼、黑豆饼为主。其质量要求蛋白含量＞8％。
为制取理想的复合阻燃活性物质和物质高活性能量，必须至少选用三种植物原料在豆饼水中进行发酵制取。可选用的优选配方：
配方1：
盐蒿5份 榉3份
杂交皂7份 烟根4份
山药2份 豆饼水40份
水35份
配方2：
杂交皂7份 白沙蒿5份
紫薯秧5份 饭瓜秧4份
豆饼水40份 水35份
配方3：
盐蒿5份 白沙蒿2份
榉3份 紫薯秧5份
杂交皂6份 豆饼水40份
水35份
具体制备工艺如下：
豆饼水制备工艺：
将豆饼破碎至2-3mm大的碎块。配料按：豆饼与水重量比为(8-12)∶(88-92)的比例进行配料，经常温浸泡(20-24)小时后，在(95-98)℃条件下，保持(3-4)小时，然后降温至35℃以下，过滤除渣，取其豆饼水待用。
植物阻燃活性制取液的制备工艺：
将选用的植物晒干，破碎至5-10mm大的碎块。配料按：植物(干基)与豆饼水重量比为(20-30)份∶(35-40)份的比例配料后，再加入4份木炭，搅拌均匀后送入温度(32-37)℃条件下供发酵(72-96)小时。再投入带搅拌的反应容器中同时加入前述定量的水，升温至(90-95)℃水解，保持(4-6)小时，降温，待温度降至35℃以下，过滤除渣，取其清液供下步复配。
为了满足提取效果的需要，在加入前述定量水的同时，可加入渗透剂脂肪醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚，其加入量为水质量比的0.5-1％。
按上述工艺制备的植物阻燃活性制取液，已具有相当强的阻燃活性能量，为了更进一步取得满足阻燃活性协同作用的需要，还须加入表面活性剂与植物阻燃活性制取液复配。
对可进行复配的表面活性剂，必须具备即要生物降解率高又要表面活性功能强，达到同时符合人类环境保护和功能效果的要求，所选配的表面活性材料有十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯硫酸钠，月桂醇硫酸酯三乙醇胺。所述的表面活性剂，即可单独使用一种，也可两种以上混合配用。配比量为植物阻燃活性制取液的30-40％。
为了满足实施性、稳定性和防腐蚀性的需要，选用了丙二醇作防冻添加剂，苯甲酸钠作防腐添加剂、三乙醇胺油酸皂作防锈添加剂、合成胶或羧甲基纤维素作稳定剂。
每100份植物阻燃活性液中添加剂的质量比为：
丙二醇8.5份 合成胶或羧甲基纤维素0.1份
苯甲酸钠0.5份 三乙醇胺油酸皂0.9份
本发明所述的植物复合阻燃活性剂的复配制造工艺：
将定量的植物阻燃活性制取液，加入带搅拌的反应容器中，在搅拌下升温至50-55℃，按上述配比依次加入表面活性剂——丙二醇——合成胶或羧甲基纤维素——苯甲酸钠——三乙醇胺油酸皂。投料结束后封闭继续搅拌(3-4)小时，待自然降温至35℃以下出料过滤除渣，即为成品。
本发明所述的植物复合阻燃活性剂主要技术指标：
密度：(20℃)g/cm2≥1.04 粘度：(20℃)≤800Mpa/s
RH值：6.0-9.5 流动点：(℃)≤-10
腐蚀率：mg/(d.dm2) 表面张力：(20℃)
钢片≤15 1％≤20mn/m
铝片≤15 发泡倍数：(老化前后)≥5
阻燃活性能：(℃)
闪点≥48 闪点≥65
0.4％ 0.6％
燃点≥68 燃点≥75
抗烧性能：(min)＞3
注：阻燃活性能测试方法：按Q/123GCZ001-91，5.7项标准规定进行。
本植物复合阻燃活性剂的阻燃活性机理。
由于选作植物复合阻燃活性剂的植物原材料中会有一定量的阻燃活性物质，如生物碱、磷酸盐、碳酸钾；表面活性物质，如皂苷、脂肪酸、多糖；成膜活性物质，如树胶、磷酸酯、纤维素等。这些物质通过生物发酵和热水解的复合作用与来自表面活性剂的协同作用共同产生的复合阻燃活性能量是巨大的。其阻燃活性机理如下：
1、改变燃烧物质性质
当植物复合阻燃活性剂与燃烧物质接触时，依其自身具有的巨大的阻燃活性能量，可迅速对燃烧物质相体产生强烈的亲合性相体渗透和同步迅速进行相体乳化，在再渗透、再乳化的同时将植物复合阻燃活性物质溶含在被乳化的相体中，即此改变了原物质的燃烧性质，使其失去易燃性性质，变为难燃、不燃性物质。起到改变燃烧物质性质的作用。
2、稀释阻燃植物复合阻燃活性剂，依其自身具备的阻燃活性能量和极易溶于水的条件，对水溶性易燃可燃物质，能同时产生稀释、阻燃双重功能，在供给强度达到可燃浓度或燃烧强度下降到燃烧维持极限以下燃烧自行停止时，起到稀释阻燃作用。
3、成膜阻燃
由于植物复合阻燃活性剂对温度敏感性很强，而且易聚结成膜，可在燃烧物质和物质温度以及物质界面张力变化的条件下，聚结成不同态膜，如泡膜、焦膜、复合膜覆盖在燃烧物质表面，形成隔离层，起到成膜覆盖封闭阻燃作用。
正是由于本复合阻燃活性剂，具有上述功能，特别是在这些功能相互协同作用条件下，产生的阻燃活性能量是巨大的，是现有一切表面活性剂所不及的。并且能保护人类环境，因此确切说：植物复合阻燃活性剂是制造水系阻燃灭火剂用最理想的优等材料。
附表1、是本植物复合阻燃活性剂的阻燃活性能对比表
由于本复合阻燃活性剂的植物原料，就地易取、价格便宜、制造工艺和设备条件也较简单，所以成本低廉，其成本仅为氟碳表面活性剂的1/8-1/10，其功能效果要高于氟碳表面活性剂1/5-1/3。并且应用前景乐观，可适用于制造各种水系阻燃剂、灭火剂，阻燃灭火剂。
实施例一
盐蒿5份 榉3份
杂交皂7份 烟根4份
山药2份 豆饼水40份
水35份 表面活性剂及肋剂30份
制备的复合阻燃活性剂，将其按0.5％的浓度与水稀释后，取6L稀释液装入6L手提灭火器，用于扑救A类火(木材火)，灭火能量＝2A
实施例二
杂交皂7份 白沙蒿5份
紫薯秧5份 饭瓜秧4份
豆饼水40份 水35份
表面活性剂及助剂32份
制备的复合阻燃活性剂，将其按0.5％的浓度与水稀释后，取6L稀释液装入6L手提灭火器，用于扑救B类火(轻质油火)，灭火能量＝10B(2m2)
实施例三
盐蒿5份 白沙蒿2份
榉3份 紫薯秧5份
杂交皂6份 豆饼水40份
水35份 表面活性剂及助剂35份
制备的复合阻燃活性剂，将其按0.5％的浓度与水稀释后，取6L稀释液装入6L手提灭火器，用于扑救C类火(25L液化石油气体火)，灭火时间＝12s，稀释液消耗量2.8L。
实施例四
将上述实施例一、二、三制的复合阻燃活性剂等量混合后，再将其分别按0.6％；1％。浓度与水稀释，注入阻燃活性验证装置中进行阻燃活性性能验证。阻燃活性验证装置见附图4，由耐压油罐(1)，输油管(2)、阻燃混合器(3)、喷油管(4)、阻燃活性剂稀释液罐(5)、输液管(6)、空气压缩机(7)、输气管(8)、供油开关(9)、供液开关(10)等构成。
实验：先将定量燃油注入耐压油罐(1)中，再将阻燃活性剂稀释液注入稀释液罐(5)中，然后起动空气压缩机(7)，使气压分别达到额定要求。经复查符合实验物理参数(附表2)后，打开供油开关(9)，迅速点燃燃油，待达到正常喷射状态后，立即打开供液开关(10)进行阻燃活性性能验证(阻燃灭火验证)，同时计时测定。阻燃活性能见附表3。
附图说明：
附图1：为豆饼水的制备工艺流程图。
附图2：为植物阻燃活性制取液的制备工艺流程图。
附图3：为本植物复合阻燃活性剂的复配制造工艺流程图。
附图4：阻燃活性验证装置图。
| 活性剂名称 | 浓度(％) | 发泡倍数 | 泡沫层厚度(mm) | 汽油(号) | 油层厚度(mm) | 铺油面积(m2) | 泡沫在油面上静止时间(min) | 泡沫消失后点燃测试结果 | 备注 |
| 植物复合阻燃活性剂 | 0.5 | 6.0 | 20 | 90 | 30 | 0.2 | 90 | 不燃 | |
| 氟碳-4表面活性剂 | 0.5 | 5.6 | 18 | 90 | 30 | 0.2 | 85 | 不易燃 | |
| 十二烷基苯磺酸钠表面活性剂 | 0.5 | 7.0 | 22 | 90 | 30 | 0.2 | 20 | 易燃 |
表1阻燃活性性能对比表
| 类别 | 工作压力(Mpa) | 流量(kg/s) | 喷口速度(m/s) | 喷射高度(m) | 备注 |
| 汽油 | 0.8±0.02 | 5.78 | 12.43 | 11.98 | |
| 0.6％稀释液 | 0.85+0.02-0.01 | 14.82 | 12.02 | ||
| 1％稀释液 | 0.85+0.02-0.00 | 15.6 | 12.56 |
表2实验物理参数
| 稀释液浓度(％) | 喷口速度(m/s) | 阻燃灭火时间(s) | 点燃检测 | 备注 |
| 0.6 | 8.45 | 16 | 难燃 | 喷口速度指燃油与稀释液混合后速度 |
| 1.0 | 8.46 | 10 | 不燃 |
表3不同浓度的阻燃活性性能效果
Claims (7)
1、一种由植物制取液和表面活性剂复合制成的液体植物复合阻燃活性剂，其特征在于：以盐蒿、白沙蒿、榉、杂交皂、烟根、紫薯秧、饭瓜秧、山药中至少三种为主要原料，在用豆饼加工的豆饼水中进行发酵制取的植物制取液为主要阻燃活性成份，添加阴离子型或非离子型或两性离子型的表面活性剂混合复配制成；其中制备豆饼水时，所用的豆饼中蛋白质含量应大于8％，豆饼与水的重量配比为8～12∶92～88；制备植物制取液时，植物干基与豆饼水和水的重量配比为20～30∶35～45∶35；表面活性剂的添加量为植物制取液重量的30～40％。
2、根据权利要求1所述的复合阻燃活性剂，其特征在于：所说的植物制取液的配方为：
盐蒿5份 榉3份 杂交皂7份 烟根4份
山药2份 豆饼水40份 水35份
3、根据权利要求1所述的复合阻燃活性剂，其特征在于：所说的植物制取液的配方为：
杂交皂7份 白沙蒿5份 紫薯秧5份
饭瓜秧4份 豆饼水40份 水35份
4、根据权利要求1所述的复合阻燃活性剂，其特征在于：所说的植物制取液的配方为：
盐蒿5份 白沙蒿2份 榉3份 紫薯秧5份
杂交皂6份 豆饼水45份 水35份
5、根据权利要求1所述的复合阻燃活性剂，其特征在于：复配所用的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯硫酸钠、月桂醇硫酸酯三乙醇胺中的一种或多种混合配用。
6、根据权利要求1所述的复合阻燃活性剂，其特征在于：添加丙二醇、合成胶或羧甲基纤维素、苯甲酸钠及三乙醇胺油酸皂助剂。
7、根据权利要求1所述的复合阻燃活性剂，其特征在于：所说的复合阻燃活性剂制备工艺如下：
(1)豆饼水制备：
将豆饼破碎，按豆饼与水重量比为8～12∶88～92的比例配料，常温浸泡20～24小时，然后升温至95～98℃，保持3～4消失，然后降温，过滤除渣，即取得豆饼水待用。
(2)植物制取液的制备：
取权利要求1中所述配方中至少三种植物，晒干粉碎，按植物干基与豆饼水重量比为20～30∶35～45的比例拌匀后，后，在32～37℃条件下发酵72～96小时，再加入定量的水，升温至90～95℃水解，保持4～6小时，然后降温，过滤除渣，所得植物制取液待用；
(3)植物复合阻燃活性剂的制备：
在带搅拌的反应器中加入一定量的植物制取液，升温至50～55℃，按配比量依次加入表面活性剂、丙二醇、合成胶或羧甲基纤维素、苯甲酸钠、三乙醇胺油酸皂助剂，投料结束后继续搅拌3～4小时，降温、过滤除渣，即得本发明产品植物复合阻燃活性剂。
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