CN117980037A - 用于液体车辆系统的非氟化剂 - Google Patents
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Abstract
提供了消防组合物，其可以用于重型工业设备的随带消防系统中，所述重型工业设备诸如在建筑、林业、矿业和其他类似工业中使用的重型车辆和其他类型的重型设备。所述消防组合物为水性液体，其包含(a)有机酸的钾盐；(b)烷基聚糖苷表面活性剂；(c)两性离子表面活性剂；和(d)亚烷基二醇溶剂和/或甘油。还提供了使用所述水性消防组合物来灭火的方法，诸如使用随带工业设备消防系统灭火。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年10月21日提交的美国临时专利申请号63/270,219的优先权的权益，该临时专利申请的内容通过援引以其全文并入本文。
背景技术
有价值的重型工业设备，诸如建筑、林业、矿业和其他工业中使用的越野车辆和其他类型的重型设备，在全球范围内使用，通常位于遥远和/或难以到达的区域中。此类越野工业车辆经常包括随带消防系统以保护车辆和操作人员。随带消防系统包括灭火剂，诸如干化学剂或湿化学剂。常见的湿化学剂包括水性成膜泡沫(AFFF)组合物，其可以被气雾化以产生消防泡沫、或简单地作为湿化学剂进行施用来灭火。有价值的重型工业设备常常在具有高温或低温和其他苛刻的环境条件下的环境中使用。因此，在此类随带消防系统中使用的灭火剂期望是在典型地使用有价值的重型工业设备的高温或低温和苛刻的环境条件下稳定的。例如，在其中高价值工业设备处于低于水的凝固点的区域中，部署在低温条件下长时期保持为稳定液态的消防组合物是重要的。
有价值的重型工业设备的随带消防系统通常被设计为抗A级和B级火灾。A级火灾是涉及可燃材料(诸如纸、木材等)的那些，并且可以通过用大量水或含水溶液淬灭和冷却来扑灭。B级火灾是涉及易燃液体燃料、汽油和其他碳氢化合物的那些并且难以熄灭。大多数易燃液体展现出高的蒸气压以及低的燃点和闪点。这典型地导致宽的易燃性范围。在这种类型的火灾中，使用水作为单一的灭火剂通常是无效的，因为用水灭火的唯一手段是通过冷却。
常规的消防组合物通常包含氟化的、和/或全氟化的表面活性剂。关于氟化和全氟化的表面活性剂的环境关切已经出现。因此，在市场上强烈地希望用不含氟的产品代替氟化的和全氟化的表面活性剂类消防产品。持续需要生产能够部署在重工业设备的随带消防系统中同时表现出与现有的全氟化的表面活性剂类消防产品相当的火灾控制性能特性的不含氟的消防组合物。
先前开发在极低温度条件下稳定并保持令人满意的性能的不含氟的消防组合物的尝试已经证明了这种要求是多么具有挑战性。持续需要开发这样的产品，其不需要过于复杂的组分混合物和/或不太常见、昂贵的组分(例如，专门的表面活性剂)来提供所需的低温稳定性和消防性能特性。
发明内容
本申请总体上涉及消防组合物，其可以在全球使用的重型工业设备的随带消防系统中使用，所述重型工业设备诸如在建筑、林业、矿业和其他类似工业中使用的重型车辆和其他类型的重型设备。本公开的消防组合物是通常作为使用强度组合物提供的水性液体消防组合物。如本文使用的，短语“使用强度组合物”意指在被部署用于灭火之前不需要稀释的组合物。本文中所述的消防组合物是水性消防组合物，其可以被随带消防系统的一个或多个组件(例如，喷嘴)气雾化或通常作为湿化学剂简单地喷洒以提供液体化学消防剂来灭火和/或抑制易燃蒸气。相当常见的是，所采用的喷嘴不一定将湿化学剂充气成泡沫，而是简单地将液体剂按原样分配到火上，例如，以锥形喷洒模式分配湿化学剂。由于有价值的重型工业车辆可以在具有高温或低温和/或其他苛刻的环境条件的环境中使用，在随带消防系统中使用的消防组合物可以被设计成在其中可以使用此类重型工业设备的极端、和苛刻条件下稳定储存。例如，在其中有价值的重型工业设备处于低于水的凝固点的区域中，部署在低于水的凝固点的低温条件下长时期保持液态的消防组合物是重要的。在一些实施例中，此类消防组合物在低于-30℃、低于-40℃、或甚至低于-45℃的温度下必须保持可流动的。如本文使用的，“可流动的”意指消防组合物的粘度足够低，使得该消防组合物能够从储存罐流动到随带车辆消防系统的分配机构(例如，喷嘴等)，例如典型地在使用温度下具有不超过约100cP的粘度，并且通常不超过约50cP，并且在某些情况下不超过约20cP的粘度。
一个示例性实施例涉及一种水性消防组合物，其包含约35wt.％至45wt.％的、具有不超过6个碳原子的有机酸的钾盐；作为唯一非离子表面活性剂的烷基聚糖苷；两性离子表面活性剂；约2wt.％至15wt.％水混溶性有机溶剂，其包含亚烷基二醇和甘油中的一种或多种；以及至少约40wt.％水。相当经常地，此类组合物基本上不含任何阴离子表面活性剂和氟化添加剂，例如含有不超过约0.1wt.％阴离子表面活性剂和/或氟化添加剂。在许多情况下，水混溶性有机溶剂不含任何二醇醚溶剂。在一些情况下，消防组合物还可以包括螯合剂、缓冲剂、腐蚀抑制剂和防腐剂中的一种或多种。
另一个示例性实施例涉及水性消防组合物，其包含约35wt.％至45wt.％乙酸钾和/或甲酸钾；作为唯一非离子表面活性剂的烷基聚糖苷；烷基酰胺基亚烷基两性离子表面活性剂；约4wt.％至12wt.％的甘油与乙二醇和/或丙二醇的混合物；以及至少约45wt.％水。相当经常地，此类组合物基本上不含任何阴离子表面活性剂和氟化添加剂，例如含有不超过约0.1wt.％阴离子表面活性剂和/或氟化添加剂。
另一个示例性实施例涉及一种水性消防组合物，其包含至少约35wt.％甲酸钾；作为唯一非离子表面活性剂的烷基聚糖苷；两性离子表面活性剂；水混溶性有机溶剂，诸如亚烷基二醇和/或甘油；以及至少约40wt.％水。相当经常地，此类组合物基本上不含任何阴离子表面活性剂和氟化添加剂，例如含有不超过约0.1wt.％阴离子表面活性剂和/或氟化添加剂。
另一个示例性的实施例涉及水性消防组合物，其包含约35wt.％至45wt.％的甲酸钾；作为唯一非离子表面活性剂的一种或多种C8-12-烷基聚糖苷；椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂；约3wt.％至15wt.％的甘油和丙二醇的混合物；以及至少约45wt.％的水。相当经常地，此类组合物基本上不含任何阴离子表面活性剂和氟化添加剂，例如含有不超过约0.1wt.％阴离子表面活性剂和/或氟化添加剂。
另一个示例性的实施例涉及水性消防组合物，其包含约35wt.％至45wt.％的甲酸钾；约0.2wt.％至3wt.％的、作为唯一非离子表面活性剂的一种或多种C8-12-烷基聚糖苷；约0.1wt.％至1wt.％的一种或多种C8-14-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂；约5wt.％至10wt.％的甘油和丙二醇的混合物，以及至少约40wt.％的水。在此类组合物中，甘油与丙二醇的重量比通常为约0.3:1至3:1。
另一个示例性的实施例涉及一种水性消防组合物，其包含约35wt.％至45wt.％的甲酸钾；作为唯一非离子表面活性剂的C8-12-烷基聚糖苷；C8-14-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂，诸如椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂；甘油和丙二醇的混合物；以及至少约40wt.％的水。相当经常地，此类组合物基本上不含任何阴离子表面活性剂和氟化添加剂，例如含有不超过约0.1wt.％阴离子表面活性剂和/或氟化添加剂。在一些实施例中，此类组合物不含任何氟化添加剂，并且可以令人期望地生产，使得该消防组合物具有以重量百分比为基础不超过约1百万分率(ppm)F的氟原子总浓度并且经常具有基本上更低的总氟浓度。
具体实施方式
本申请提供了水性消防组合物，其用于在全球使用的重型工业设备的随带消防系统中，所述重型工业设备诸如在建筑、林业、矿业和其他工业中使用的重型车辆和其他类型的重型设备。本公开的消防组合物是可以用作使用强度组合物的水性液体消防组合物。如本文使用的，短语“使用强度组合物”意指在被部署用于灭火之前不需要稀释的组合物。本文所述的消防组合物是水性消防组合物，其可以通过随带消防系统的一个或多个组件(例如，喷嘴)喷洒或气雾化。由于越野工业车辆经常在具有高温或低温的苛刻环境中使用，因此在随带消防系统中使用的消防组合物在其中可以使用越野工业车辆的高温或低温和苛刻条件下是稳定的。例如，在其中高价值野外采矿设备处于高温环境中的区域中，消防组合物对于高达60℃的温度是稳定的。在另一个实例中，在其中高价值野外采矿设备处于低于水的凝固点的低温环境的区域中，部署在低温条件下长时期保持液态的消防组合物是重要的。在一些实施例中，此类消防组合物在低于-30℃或甚至低于-40℃的温度下是可流动的。如本文使用的，“可流动的”意指消防组合物的粘度足够低，使得该消防组合物能够从储存罐流动到随带车辆消防系统的分配机构(例如，喷嘴等)，例如典型地在低使用温度下具有不超过约100cP的粘度。
本公开的水性消防组合物一般基本上不含任何氟化添加剂。如本文使用的，短语“基本上不含氟化添加剂”意指该水性消防组合物包含不超过0.1wt.％的氟化添加剂。在一些实施例中，水性消防组合物包含不超过0.01wt.％的氟化添加剂。本公开的水性消防组合物基本上不含氟。如本文使用的，短语“基本上不含氟”意指该组合物具有以重量百分比为基础不超过约1百万分率(ppm)F的氟原子总浓度。
一方面，本公开的水性消防组合物包括a)有机酸的钾盐，b)烷基聚糖苷表面活性剂和烷基酰胺基亚烷基两性离子表面活性剂中的一种或多种，c)亚烷基二醇溶剂和/或甘油，以及d)水。烷基聚糖苷表面活性剂典型地是水性消防组合物中存在的唯一非离子表面活性剂。相当经常地，水性消防组合物基本上不含阴离子表面活性剂，例如含有不超过0.1wt.％、且优选不超过0.01wt.％阴离子表面活性剂。在一些情况下，消防组合物还可以包括螯合剂、缓冲剂、腐蚀抑制剂和防腐剂中的一种或多种。
水性消防组合物通常包括约35wt.％至45wt.％的一种或多种有机酸、通常具有不超过6个碳原子的有机酸的钾盐。一种或多种有机酸的钾盐可以合适地包括乙酸钾、甲酸钾、丙酸钾、丁酸钾、乳酸钾、柠檬酸钾、酒石酸钾、酒石酸氢钾、或其中两种或更多种的混合物。在一些实施例中，有机酸的钾盐可以包括乙酸钾、甲酸钾、乳酸钾、或其中两种或更多种的混合物。在一些实施例中，有机酸的钾盐包括乙酸钾。在一些实施例中，有机酸的钾盐包括乳酸钾。在一些实施例中，水性消防组合物包括约37wt.％至43wt.％的有机酸钾盐。在此类实施例中，有机酸的钾盐典型地可以包括乙酸钾、甲酸钾、乳酸钾、或其中两种或更多种的混合物。在一些实施例中，水性消防组合物可以包括约35wt.％至45wt.％的甲酸钾，并且通常约37wt.％至43wt.％的甲酸钾。
如上所述，水性消防组合物包括表面活性剂的混合物，例如作为唯一非离子表面活性剂的烷基聚糖苷表面活性剂和两性离子表面活性剂。合适的两性离子表面活性剂包括烷基酰胺基烷基羟基磺基甜菜碱，诸如一种或多种C8-18-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱，例如椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱。此类水性消防组合物通常基本上不含、且在大多数情况下不含任何一种或多种阴离子表面活性剂。在一些实施例中，水性消防组合物包括约0.5wt.％至3wt.％的此类表面活性剂混合物。表面活性剂混合物可以合适地包括(a)烷基聚糖苷表面活性剂和(b)一种或多种C10-14-烷基亚氨基二丙酸盐和/或C8-14-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂。在其他实施例中，表面活性剂混合物可以适当地包括烷基聚糖苷表面活性剂以及一种或多种C8-14-烷基酰胺基丙基甜菜碱表面活性剂。
在一些实施例中，水性消防组合物可以包括含有烷基聚糖苷表面活性剂和两性离子表面活性剂的表面活性剂混合物。表面活性剂混合物可以包括一种或多种选自C8-12-烷基聚糖苷和C10-14-烷基两性离子表面活性剂的表面活性剂。在一些实施例中，水性消防组合物典型地包括约0.5wt.％至5wt.％的此类表面活性剂混合物。
烷基聚糖苷表面活性剂典型地包括C8-12-烷基聚糖苷，例如烷基聚糖苷。烷基聚糖苷的合适实例包括具有约1.3-2.0的平均聚合度的C8-12-烷基聚糖苷。烷基聚糖苷的其他合适的实例包括C9-11-烷基聚糖苷，诸如具有约1.4-1.7的平均聚合度的C8-12-烷基聚糖苷。一般地，C9-11-烷基聚糖苷包括壬基、癸基和/或十一烷基聚糖苷。在包含烷基聚糖苷表面活性剂的实施例中，水性消防组合物典型地包括约0.1wt.％至3wt.％的烷基聚糖苷表面活性剂，一般约0.2wt.％至2wt.％的烷基聚糖苷表面活性剂、并且经常约0.3wt.％至1.5wt.％的烷基聚糖苷表面活性剂。
两性离子表面活性剂典型地包括脂族两性离子表面活性剂，例如脂族酰胺基亚烷基羟基磺基甜菜碱表面活性剂、脂族酰胺基亚烷基甜菜碱表面活性剂和/或脂族甜菜碱表面活性剂。脂族两性离子表面活性剂可以是烷基酰胺基亚烷基羟基磺基甜菜碱表面活性剂、烷基酰胺基亚烷基甜菜碱表面活性剂、烷基羟基磺基甜菜碱表面活性剂和/或烷基甜菜碱表面活性剂。例如，两性离子表面活性剂可以包括一种或多种C8-18-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂、C8-18-烷基酰胺基烷基甜菜碱表面活性剂和/或C8-18-烷基甜菜碱表面活性剂。
烷基酰胺基亚烷基羟基磺基甜菜碱表面活性剂的合适实例包括C8-18-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂，诸如椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂，其包括月桂基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱和肉豆蔻基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱。烷基酰胺基亚烷基甜菜碱表面活性剂的合适的实例包括C8-18-烷基酰胺基烷基甜菜碱表面活性剂，诸如椰油酰胺基丙基甜菜碱、牛脂酰胺基丙基甜菜碱、月桂基酰胺基丙基甜菜碱或肉豆蔻基酰胺基丙基甜菜碱。在一些实施例中，烷基酰胺基亚烷基两性离子表面活性剂典型地可以包括烷基酰胺基烷基羟基磺基甜菜碱表面活性剂，诸如C8-18-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂，例如椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂。在包含烷基酰胺基亚烷基两性离子表面活性剂的实施例中，水性消防组合物可以包含约0.1wt.％至5wt.％的烷基酰胺基亚烷基两性离子表面活性剂，一般约0.1wt.％至3wt.％的烷基酰胺基亚烷基两性离子表面活性剂。在包含烷基酰胺基亚烷基两性离子表面活性剂的实施例中，水性消防组合物可以包含约0.1wt.％至2wt.％的烷基酰胺基烷基羟基磺基甜菜碱表面活性剂。
本发明的水性消防组合物典型地包括两性离子表面活性剂。两性离子表面活性剂典型地包括脂族酰胺基烷基甜菜碱表面活性剂、脂族甜菜碱表面活性剂、脂族磺基甜菜碱表面活性剂和脂族酰胺基亚烷基羟基磺基甜菜碱表面活性剂中的一种或多种，诸如脂族酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂。两性离子表面活性剂可以包括烷基酰胺基烷基甜菜碱表面活性剂、烷基甜菜碱表面活性剂、烷基磺基甜菜碱表面活性剂和烷基酰胺基亚烷基羟基磺基甜菜碱表面活性剂中的一种或多种，诸如烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂。例如，消防组合物可以包含两性离子表面活性剂，其包含C8-18-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂、C8-18-烷基酰胺基丙基甜菜碱表面活性剂、C8-18-烷基磺基甜菜碱表面活性剂和C8-18-烷基甜菜碱表面活性剂中的一种或多种。烷基酰胺基亚烷基羟基磺基甜菜碱表面活性剂的合适实例包括两种或更多种C8-14-烷基酰胺基烷基羟基磺基甜菜碱表面活性剂的混合物，诸如椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂，其包括月桂基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱和肉豆蔻基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱。烷基酰胺基烷基甜菜碱表面活性剂的合适的实例包括C8-18-烷基酰胺基烷基甜菜碱表面活性剂，诸如椰油酰胺基丙基甜菜碱、牛脂酰胺基丙基甜菜碱、月桂基酰胺基丙基甜菜碱或肉豆蔻基酰胺基丙基甜菜碱。在一些实施例中，两性离子表面活性剂包括一种或多种C8-14-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱，例如椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱。在一些实施例中，两性离子表面活性剂包括月桂酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱和/或肉豆蔻酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱。在包含两性离子表面活性剂的实施例中，水性消防组合物通常包含约0.1wt.％至5wt.％且常常约0.1wt.％至3wt.％的两性离子表面活性剂。在某些实施例中，水性消防组合物可以包括约0.1wt.％至2wt.％、且更通常约0.2wt.％至1wt.％的两性离子表面活性剂。
在一些实施例中，两性离子表面活性剂可以包括烷基亚氨基二烷基羧酸盐表面活性剂，诸如C10-14-烷基亚氨基二丙酸盐。C10-14-烷基亚氨基二丙酸盐的合适的实例包括月桂基亚氨基二丙酸盐、肉豆蔻基亚氨基二丙酸盐、辛基亚氨基二丙酸盐或其中任意两种或更多种的组合。在一些实施例中，烷基亚氨基二烷基羧酸盐表面活性剂可以包括月桂基亚氨基二丙酸钠盐。
如以上讨论的，水性消防组合物包含亚烷基二醇和/或甘油。亚烷基二醇典型地包括丙二醇和/或乙二醇。在一些实施例中，本发明的消防组合物包含亚烷基二醇和甘油的混合物。亚烷基二醇和甘油的此类混合物典型地包含重量比为约0.1:1至5:1的亚烷基二醇和甘油。在一些实施例中，亚烷基二醇和甘油的混合物是乙二醇与甘油的混合物。在一些实施例中，亚烷基二醇和甘油的混合物是丙二醇与甘油的混合物。在许多情况下，水混溶性有机溶剂不含任何二醇醚溶剂。水性消防组合物典型地包含总共约2wt.％至15wt.％并且在一些情况下约2wt.％至12wt.％的亚烷基二醇和/或甘油、约3wt.％至10wt.％的亚烷基二醇和/或甘油、或约5wt.％至10wt.％的亚烷基二醇和/或甘油。
如以上讨论的，水性消防组合物包含水。在一些实施例中，该水是来自市政水源的水(例如，自来水)。在一些实施例中，该水是纯化水，诸如符合美国药典(United StatesPharmacopeia)中阐述的标准的纯化水，将该药典以相关部分通过引用并入本文。在一些实施例中，水性消防组合物包含至少约30wt.％的水。在一些实施例中，水性消防组合物包含至少约40wt.％的水。在一些实施例中，水性消防组合物包含至少约45wt.％的水。在一些实施例中，水性消防组合物包含约45wt.％-55wt.％的水。在一些实施例中，可以使用水源生产水性消防组合物，该水源具有以重量百分比为基础不超过约1ppm F的氟原子总浓度。
下表1和2提供了本发明消防组合物的合适配方的例示，该消防组合物被设计为用作安装在大型高价值车辆(诸如，大型越野采矿设备)上的系统中的灭火剂。
表1
表2
本公开的水性消防组合物可以基本上不含任何氟化添加剂。如本文使用的，短语“基本上不含氟化添加剂”意指该水性消防组合物包含不超过0.01wt.％的氟化添加剂。在一些实施例中，水性消防组合物包含不超过0.005wt.％的氟化添加剂。本公开的的水性消防组合物可以基本上不含呈任何形式的氟。如本文中使用的，短语“基本上不含氟”意指该水性消防组合物具有以重量百分比为基础不超过约1ppm F的氟原子总浓度。
在一些实施例中，水性消防组合物可以包含额外的组分。例如，水性消防组合物还可以包含一种或多种腐蚀抑制剂。示例性的腐蚀抑制剂包括三唑腐蚀抑制剂，诸如甲苯基三唑。在包含甲苯基三唑的实施例中，水性消防组合物可以包含约0.005wt.％-0.1wt.％的甲苯基三唑。在一些情况下，水性消防组合物可以包含硫酸镁。在包含硫酸镁的实施例中，水性消防组合物合适地包含约0.1wt.％-1wt.％的硫酸镁。
实例
以下实例更具体地说明用于制备根据上述各种实施例的水性消防组合物的配方。这些实例绝不应该解释为限制本技术的范围。
下表3显示了本发明的水性消防组合物的许多示例性配方的组成。表3中示出的量代表基于组合物的总重量，具体组分的重量百分比，所述具体组分以其活性形式添加。这些配方包括有机酸的钾盐；烷基聚糖苷表面活性剂；烷基酰胺基亚烷基两性离子表面活性剂；亚烷基二醇和/或甘油；以及水。
表3
表1-3中示出的示例性水性消防组合物配方可以作为水性消防组合物在全球使用的有价值的重型工业设备的随带消防系统中使用，该重型工业设备诸如在建筑、林业、矿业和其他工业中使用的重型车辆和其他类型的重型设备。表1-3中示出的示例性水性消防组合物作为使用强度组合物来提供。表1-3中示出的配方典型地在低至至少约-40℃的温度下是可流动的，并且在一些情况下，可以在低至约-45℃或更低的温度下是可流动的。表1-3中示出的配方的灭火效力可以使用FM批准标准(FM Approvals Standard)5970和澳大利亚标准(Australian Standard)5052来测试，将这两种标准以相关部分通过引用并入本文。表1-3中示出的配方的稳定性可以使用FM批准标准5970来测试。例如，本文中公开的水性消防组合物一般在储存于约-40℃至约60℃的温度下时保持为均匀的溶液。更具体地，在测试过程中，将0.6L水性消防组合物的第一样品置于第一透明封闭容器中并且储存在约60℃下，90天内不受干扰。将基本上0.6L水性消防组合物的第二样品置于第二透明封闭容器中并且储存在约-40℃下，90天内不受干扰。在第30、60和90天检查第一样品和第二样品的分层。为了通过稳定性测试，在第30、60和90天没有可见的分离或分层。可见的分层的证据包括两个或更多个不同的层的发展和/或任何固体的沉淀。如果在通过FTIR检查时并且在测量粘度时样品产生与未改变的样品相同的结果，则外观上的浑浊或其他变化而无均匀性损失(例如，无分层和/或固体沉淀)是可接受的。
表1-3中示出的示例性水性消防配方典型地具有约6至10的pH。表1-3中示出的示例性水性消防配方典型地具有约7至9的pH。一般地，表1-3中示出的配方具有约7.5至8.5的pH。如果需要，可以向组合物添加pH调节剂以达到期望的pH范围。
本文中所述的示例性水性消防组合物配方典型地具有不超过约-30℃的凝固点。一般地，配方(诸如表1-3中示出的那些)具有不超过约-35℃的凝固点，并且在一些情况下，具有不超过约-40℃的凝固点，并且在一些情况下，具有，并且在一些情况下具有不超过约-45℃的凝固点。
本文中所述的示例性水性消防组合物配方典型地具有不超过约100cP的布鲁克菲尔德(Brookfield)粘度(使用#2转子在60rpm及在2℃下测量)。在一些实施例中，此类配方可以具有不超过约50cP、并且在一些情况下不超过约20cP的布鲁克菲尔德粘度(使用#2转子在60rpm及在2℃下测量)。
灭火的方法
如上所述，表1-3中示出的示例性水性消防组合物配方可以作为水性消防组合物在全球使用的重型工业设备的随带消防系统中使用，该重型工业设备诸如在建筑、林业、矿业和其他工业中使用的重型车辆和其他类型的重型设备。表1-3中示出的示例性水性消防组合物提供为使用强度组合物并且可以被有价值的重型工业设备的随带消防系统部署以保护该有价值的重型工业设备和/或其操作人员免于火灾的影响。在一些实施例中，该随带消防系统基本上与上述随带消防系统相同。
典型地，本文所述的示例性水性消防组合物通过将组合物作为湿化学剂喷洒而无需任何进一步稀释来施用于火。在一些实施例中，有价值的重型工业设备的随带消防系统可以包括储存罐、泵、分配机构和管道系统。管道系统被构造成流体地联接储存罐、泵和分配机构。储存罐被构造成储存水性消防组合物。在一些实施例中，该分配机构包括一个或多个喷嘴。一个或多个喷嘴可以被构造成在水性消防组合物流过一个或多个喷嘴时使水性消防组合物充气。然而，更常见的是，水性消防组合物简单地通过一个或多个喷嘴以将液体剂按原样分配到火上，例如以锥形喷洒模式分配湿化学剂。
响应于确定需要灭火(例如，基于操作人员输入的命令、由与随带消防系统的控制系统有线或无线通信的一个或多个传感器感测到的火灾指示信息等)，泵可以被构造成泵送水性消防溶液通过管道和分配机构，以将液体剂按原样从水性消防组合物分配到火上。
使用本文所述的任何水性消防组合物灭火的示例性方法包括将水性消防组合物施用于火。该灭火的方法包括使水性消防组合物从随带工业设备消防系统的储存罐流动至随带工业设备消防系统的分配机构。在一些实施例中，该分配机构是一个或多个喷嘴。在一些实施例中，该方法包括在低于约-10℃的温度下将水性消防组合物施用于火。在一些实施例中，该方法包括在低于约-20℃的温度下将水性消防组合物施用于火。在一些实施例中，该方法包括在或低于约-30℃的温度下将水性消防组合物施用于火。在一些实施例中，该方法包括在或低于约-40℃的温度下将水性消防组合物施用于火。在一些实施例中，该方法包括在或低于约-45℃的温度下将水性消防组合物施用于火。
说明性实施例
参考本文中所述的主题的多个说明性实施例。以下实施例描述了说明性实施例，其可以包括如目前所述的主题的各种特征、特性和优点。因此，以下实施例不应该被认为综合了本文中所述的方法、材料和组合物的所有可能的实施例或以其他方式限制本文中所述的方法、材料和组合物的范围。
一个实施例涉及一种水性消防组合物，其包括至少约35wt.％的有机酸钾盐，诸如甲酸钾；作为唯一非离子表面活性剂的烷基聚糖苷；两性离子表面活性剂；水混溶性有机溶剂，诸如亚烷基二醇和/或甘油；以及至少约40wt.％的水。在一些实施例中，此类组合物可以基本上不含任何氟化添加剂。相当经常地，此类组合物基本上不含任何阴离子表面活性剂和氟化添加剂，例如含有不超过约0.1wt.％阴离子表面活性剂和/或氟化添加剂。在一些情况下，消防组合物还可以包括螯合剂、缓冲剂、腐蚀抑制剂和防腐剂中的一种或多种。
在上述示例性的水性消防组合物的一些实施例中，有机酸的钾盐可以包括乙酸钾、甲酸钾、丙酸钾、丁酸钾、乳酸钾、柠檬酸钾、酒石酸钾、酒石酸氢钾中的一种或多种。在一些实施例中，有机酸的钾盐包括乙酸钾、甲酸钾、乳酸钾或其中两种或更多种的混合物。优选地，有机酸的钾盐包括甲酸钾。在一些实施例中，有机酸的钾盐仅由甲酸钾组成是有利的。
在上述示例性的水性消防组合物的一些实施例中，烷基聚糖苷可以包括作为唯一非离子表面活性剂的一种或多种C8-14-烷基聚糖苷。例如，烷基聚糖苷可以包括一种或多种C8-12-烷基聚糖苷，例如具有约1.4-1.7的平均聚合度的C9-11-烷基聚糖苷。烷基聚糖苷可以包括C9-11-烷基聚糖苷，其包括壬基、癸基和/或十一烷基聚糖苷。通常地，该组合物包括约0.1wt.％至5wt.％的烷基-多糖苷，或更通常地，约0.1wt.％至3wt.％；优选地，约0.2wt.％至2wt.％。
在上述示例性的水性消防组合物的一些实施例中，两性离子表面活性剂可以包括脂族酰胺基烷基甜菜碱、脂族磺基甜菜碱、脂族酰胺基烷基羟基磺基甜菜碱和脂族羟基磺基甜菜碱中的一种或多种，例如烷基酰胺基烷基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、烷基酰胺基烷基羟基磺基甜菜碱和烷基羟基磺基甜菜碱中的一种或多种。经常，两性离子表面活性剂包括脂族酰胺基烷基羟基磺基甜菜碱，诸如烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱。例如，两性离子表面活性剂可以包括一种或多种C8-C14-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱，例如椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱。典型地，组合物包括约0.1wt.％至5wt.％、以及更通常约0.1wt.％至3wt.％的两性离子表面活性剂。在一些情况下，组合物包括约0.1wt.％至2wt.％的烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱，例如椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱。
在上述水性消防组合物的一些实施例中，烷基酰胺基亚烷基两性离子表面活性剂包括烷基酰胺基亚烷基羟基磺基甜菜碱表面活性剂。在一些实施例中，烷基酰胺基亚烷基羟基磺基甜菜碱表面活性剂包括一种或多种C8-18-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂、或更理想地包括一种或多种C8-14-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂，诸如椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱。
在上述水性消防组合物的一些实施例中，该组合物包括水混溶性有机溶剂，该水混溶性有机溶剂包含亚烷基二醇和/或甘油。例如，水混溶性有机溶剂可以包括甘油和亚烷基二醇的混合物，诸如包括丙二醇和/或乙二醇。在一些情况下，水混溶性有机溶剂不含任何二醇醚溶剂。在许多情况下，水混溶性有机溶剂可以包括重量比为约0.1:1至5:1、以及通常为约0.3:1至3:1的亚烷基二醇和甘油的混合物。在一些实施例中，水混溶性有机溶剂包括乙二醇、丙二醇和甘油中的两种或更多种。在许多实施例中，亚烷基二醇有利地包括丙二醇，例如，其中水混溶性有机溶剂包括丙二醇和甘油的混合物。在一些情况下，水混溶性有机溶剂可以包括乙二醇和甘油的混合物。本水性消防组合物通常包括约2wt.％至15wt.％、约3wt.％至12wt.％、以及更通常约5wt.％至10wt.％的水混溶性有机溶剂。相当经常地，水性消防组合物包括重量比为约0.1:1至5:1的亚烷基二醇和甘油。在一些情况下，亚烷基二醇包括丙二醇和/或乙二醇。在一些情况下，亚烷基二醇包括丙二醇。在一些情况下，组合物包括丙二醇和甘油的混合物。在一些情况下，亚烷基二醇包括乙二醇。在一些实施例中，组合物包括乙二醇和甘油的混合物。在一些情况下，水性消防组合物可以理想地包括约1wt.％至7wt.％的丙三醇和约2wt.％至10wt.％的丙二醇。
另一个示例性的实施例涉及一种水性消防组合物，其包括a)约37wt.％至45wt.％的甲酸钾；b)约0.2wt.％至2wt.％的、作为唯一非离子表面活性剂的一种或多种C8-12-烷基聚糖苷；c)约0.1wt.％至1wt.％的一种或多种C8-14-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂；d)约5wt.％至10wt.％的甘油和丙二醇的混合物。此类组合物通常含有约45wt.％至55wt.％的水。在此类组合物中，甘油与丙二醇的重量比可以为约0.5:1至2:1。相当经常地，此类组合物含有不超过0.1wt.％的阴离子或氟化表面活性剂。在一些情况下，水性消防组合物基本上由本段中列举的组分组成。
在另一个示例性的实施例中，水性消防组合物由以下组成：a)约37wt.％至45wt.％的甲酸钾；b)约0.2wt.％至2wt.％的、作为唯一非离子表面活性剂的一种或多种C8-12-烷基聚糖苷；c)约0.1wt.％至1wt.％的一种或多种C8-14-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂；d)约5wt.％至10wt.％的甘油和丙二醇的混合物；以及e)约45wt.％至55wt.％的水。
在上述任何示例性的水性消防组合物中，该组合物可以具有在2℃下不超过约50cP的布鲁克菲尔德粘度(使用#2转子在60rpm测量)。在上述一些示例性的水性消防组合物中，该组合物可以具有在2℃下不超过约20cP的布鲁克菲尔德粘度(使用#2转子在60rpm测量)。
生产消防泡沫的方法包括对本文所述的任何水性消防组合物(无论是原样还是用水稀释后)进行充气。
灭火的方法包括将本文所述的任何水性消防组合物直接施用于火上。
灭火的方法包括将本文所述的任何水性消防组合物喷洒到火上，例如通过使液体剂按原样通过喷嘴、以将湿化学剂以锥形喷洒图案分布到火上。
在一些实施例中，上文刚刚描述的灭火的方法包括使水性消防组合物从随带工业设备消防系统的储存罐流动至分配机构。在一些实施例中，该分配机构是喷嘴。在一些实施例中，随带工业设备消防系统是随带工业车辆消防系统。
在一些实施例中，上述任一方法包括在低于约-10℃的温度下将任何上述水性消防组合物施用于火。
在一些实施例中，上述任一方法包括在低于约-20℃的温度下将任何上述水性消防组合物施用于火。
在一些实施例中，上述方法包括在低于约-30℃或甚至低于约-40℃的温度下将任何上述水性消防组合物施用于火。
在一些实施例中，水性消防组合物包含不超过约0.1wt.％的任何氟化添加剂。
在一些实施例中，水性消防组合物具有以重量百分比为基础不超过约1ppm F的氟原子总浓度。
在一些实施例中，上述水性消防组合物具有约6至10、约7至9或甚至约7.5至8.5的pH。
在一些实施例中，水性消防组合物具有不超过约-30℃的凝固点。
在一些实施例中，水性消防组合物具有不超过约-40℃的凝固点。
在一些实施例中，水性消防组合物具有不超过约-45℃的凝固点。
在一些实施例中，生产消防泡沫的方法包括对本文所述的水性消防组合物(无论是原样还是用水稀释后...)进行充气。
在一些实施例中，灭火的方法包括将本文所述的水性消防组合物施用于火，例如通过简单地将水性消防组合物喷洒或以其他方式分布到火上。
在一些实施例中，灭火的方法包括使本文所述的水性消防组合物从随带工业设备消防系统的储存罐流动至分配机构。分配机构通常可以包括一个或多个喷嘴。
尽管已经说明和描述了某些实施例，但是，应该理解，可以根据本领域中普通技术人员在其中做出改变和修改，而在其更广的方面不脱离本技术。
本文中说明性地描述的实施例可以合适地在缺乏本文中未具体披露的任何一个或多个元件、一个或多个限制的情况下实践。因此，例如，术语“包含”、“包括”、“含有”应该被广义地并且无限制地解读。此外，本文中采用的术语和表达已经被用作描述而非限制的术语，并且不旨在在此类术语和表达的使用中排除所示和描述的特征或其部分的任何等同形式，但是，认识到在所要求保护的技术的范围内，各种修改是可能的。另外，短语“基本上由...组成”将被理解为包含具体叙述的那些元素和那些不会实质上影响所要求保护的技术的基本和新颖特征的另外的元素。短语“由...组成”排除了未指定的任何元素。
如本文中使用的，“约”将被本领域普通的技术人员理解并且将根据其所使用的上下文而在一定程度上有所不同。如果存在本领域的普通技术人员不清楚的术语使用，则考虑到所述术语使用的上下文，“约”将意指特定术语的多达正或负10％。
在描述元素的上下文中(尤其在以下权利要求的上下文中)，术语“一个(a)和一种(an)”和“该(the)”和类似指代的使用应该被解释为覆盖单数和复数，除非本文中另外指出或明确地与上下文矛盾。除非本文另外指示，否则对本文中的值的范围的叙述仅意图充当个别提及属于该范围内的每一单独值的速记方法，并且每一单独值并入本说明书中，如同在本文中个别地叙述一般。除非本文另外指示或与上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法均可以以任何合适的顺序进行。除非另有说明，否则本文中提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明实施例，而不构成对权利要求的范围的限制。本说明书中的任何语言均不应被解释为将任何非要求保护的元素指示为是必要的。
此外，在以马库什(Markush)组的方式描述本公开的特征或方面的情况下，本领域技术人员应意识到，因此，也以马库什组的任何单个成员或成员的子组的方式描述本公开。
如本领域的技术人员将理解的，出于任何和所有目的，特别是就提供书面描述而言，本文所公开的所有范围还涵盖任何和所有可能的子范围以及其子范围的组合。
Claims (45)
1.一种水性消防组合物，其包含：
约35wt.％至45wt.％的、具有不超过6个碳原子的有机酸的钾盐；
作为唯一非离子表面活性剂的烷基聚糖苷；
两性离子表面活性剂；
约2wt.％至15wt.％水混溶性有机溶剂，其包含亚烷基二醇和甘油中的一种或多种；以及
至少约40wt.％水；
其中，所述组合物基本上不含任何阴离子表面活性剂和氟化添加剂。
2.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其中，所述有机酸钾盐包括乙酸钾、甲酸钾、丙酸钾、丁酸钾、乳酸钾、柠檬酸钾、草酸钾、酒石酸钾、酒石酸氢钾、或其中任意两种或更多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其中，所述有机酸钾盐包括乙酸钾、甲酸钾、乳酸钾、或其中两种或更多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其包含的钾盐是甲酸钾。
5.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其中，所述烷基聚糖苷包含一种或多种C8-14-烷基聚糖苷。
6.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其中，所述烷基聚糖苷包含一种或多种C8-12-烷基聚糖苷。
7.根据权利要求6所述的水性消防组合物，其中，所述烷基聚糖苷包含具有约1.4-1.7的平均聚合度的C9-11-烷基聚糖苷。
8.根据权利要求6所述的水性消防组合物，其中，所述烷基聚糖苷包含C9-11-烷基聚糖苷。
9.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其包含约0.1wt.％至5wt.％的烷基聚糖苷。
10.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其中，所述两性离子表面活性剂包含脂族酰胺基烷基甜菜碱、脂族磺基甜菜碱、脂族酰胺基烷基羟基磺基甜菜碱、脂族羟基磺基甜菜碱、或其中任意两种或更多种的混合物。
11.根据权利要求10所述的水性消防组合物，其中，所述两性离子表面活性剂包含烷基酰胺基烷基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、烷基酰胺基烷基羟基磺基甜菜碱、烷基羟基磺基甜菜碱、或其中任意两种或更多种的混合物。
12.根据权利要求10所述的水性消防组合物，其中，所述两性离子表面活性剂包含脂族酰胺基烷基羟基磺基甜菜碱。
13.根据权利要求10所述的水性消防组合物，其中，所述两性离子表面活性剂包含一种或多种C8-C14-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱。
14.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其中，所述两性离子表面活性剂包含椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱。
15.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其包含约0.1wt.％至5wt.％的所述两性离子表面活性剂。
16.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其中，所述水混溶性有机溶剂包含重量比为约0.1:1至5:1的亚烷基二醇和甘油。
17.根据权利要求16所述的水性消防组合物，其中，所述亚烷基二醇包含丙二醇、乙二醇、或其中任意两种或更多种的混合物。
18.根据权利要求16所述的水性消防组合物，其中，所述亚烷基二醇包含丙二醇。
19.根据权利要求16所述的水性消防组合物，其中，所述水混溶性有机溶剂包含丙二醇和甘油的混合物。
20.根据权利要求16所述的水性消防组合物，其中，所述水混溶性有机溶剂包含乙二醇和甘油的混合物。
21.根据权利要求16所述的水性消防组合物，其中，所述水混溶性有机溶剂包括乙二醇、丙二醇、甘油、或其中任意两种或更多种的混合物。
22.根据权利要求16所述的水性消防组合物，其包含约3wt.％至12wt.％的所述水混溶性有机溶剂。
23.根据权利要求16所述的水性消防组合物，其中，所述水混溶性有机溶剂包含约1wt.％至7wt.％的丙三醇和约2wt.％至10wt.％的丙二醇。
24.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其中，所述水混溶性有机溶剂不含任何二醇醚溶剂。
25.一种水性消防组合物，其包含：
约35wt.％至45wt.％的乙酸钾、甲酸钾或其混合物；
作为唯一非离子表面活性剂的烷基聚糖苷；
烷基酰胺基亚烷基两性离子表面活性剂；
约4wt.％至12wt.％的甘油与乙二醇、丙二醇或其组合的混合物；以及
至少约45wt.％水；
其中，所述水性消防组合物基本上不含任何阴离子表面活性剂和氟化添加剂。
26.一种水性消防组合物，其包含：
约35-45wt.％甲酸钾；
作为唯一非离子表面活性剂的一种或多种C8-12-烷基聚糖苷；
椰油酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂；
约3wt.％至15wt.％的甘油和丙二醇的混合物；以及
至少约45wt.％水；
其中，所述水性消防组合物基本上不含任何阴离子表面活性剂和氟化添加剂。
27.一种水性消防组合物，其包含：
约35wt.％至45wt.％甲酸钾；
约0.2wt.％至3wt.％的、作为唯一非离子表面活性剂的一种或多种C8-12-烷基聚糖苷；
约0.1wt.％至1wt.％的一种或多种C8-14-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂；
约5wt.％至10wt.％的甘油和丙二醇的混合物，其中，甘油与丙二醇的重量比为约0.3:1至3:1；以及
至少约40wt.％水；
其中，所述水性消防组合物含有不超过0.1wt.％阴离子或氟化表面活性剂。
28.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其含有不超过0.1wt.％氟化添加剂。
29.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其具有以重量百分比为基础不超过约1ppmF的氟原子总浓度。
30.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其表现出不超过约-40℃的凝固点。
31.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其表现出不超过约-45℃的凝固点。
32.根据权利要求1所述的水性消防组合物，当使用#2转子在60rpm测量时，其在2℃下表现出不超过约50cP的布鲁克菲尔德粘度。
33.根据权利要求1所述的水性消防组合物，当使用#2转子在60rpm测量时，其在2℃下表现出不超过约20cP的布鲁克菲尔德粘度。
34.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其具有约6至10的pH。
35.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其具有约7至9的pH。
36.根据权利要求1所述的水性消防组合物，其进一步包含螯合剂、缓冲剂、腐蚀抑制剂、防腐剂、或其中任意两种或更多种的混合物。
37.一种灭火的方法，所述方法包括将权利要求1至36中任一项所述的水性消防组合物施用于火。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，所述方法包括在约-10℃或低于约-10℃的温度下将所述水性消防组合物施用于火。
39.根据权利要求37所述的方法，其中，所述方法包括在约-40℃或低于约-40℃的温度下将所述水性消防组合物施用于火。
40.一种灭火的方法，所述方法包括将权利要求1至36中任一项所述的水性消防组合物喷洒到火上。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述方法包括使所述水性消防组合物从随带工业设备消防系统的储存罐流动到分配机构。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述分配机构是喷嘴。
43.根据权利要求41所述的方法，其中，所述随带工业设备消防系统是随带工业车辆消防系统。
44.一种水性消防组合物，其主要由以下组成：
约37wt.％至45wt.％甲酸钾；
约0.2wt.％至2wt.％的、作为唯一非离子表面活性剂的C8-12-烷基聚糖苷或其混合物；
约0.1wt.％至1wt.％的C8-14-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂或其混合物；
约5wt.％至10wt.％的甘油和丙二醇的混合物，其中，甘油与丙二醇的重量比为约0.5:1至2:1；以及
约45wt.％至55wt.％水；
其中，所述水性消防组合物含有不超过0.1wt.％阴离子或氟化表面活性剂。
45.一种水性消防组合物，其由以下组成：
约37wt.％至45wt.％甲酸钾；
约0.2wt.％至2wt.％的、作为唯一非离子表面活性剂的C8-12-烷基聚糖苷或其混合物；
约0.1wt.％至1wt.％的C8-14-烷基酰胺基丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剂或其混合物；
约5wt.％至10wt.％的甘油和丙二醇的混合物；以及
约45wt.％至55wt.％水。
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