CN1915461A - 一种灭火剂及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种灭火剂及其制造方法，灭火剂含有酒石酸锑盐、磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐、水、磷酸氢二铵、磷酸氢二钾；非水溶性的金属氧化物Sb2O3防火材料经羟基酸络合为水溶性制剂，将H3BO3、H3PO4与NH4OH和/或NaOH和/或KOH酸碱中和磷酸盐、硼酸盐，还要经复配。本发明的有益效果是最终产物无毒对水的溶解性好、灭火效果好、成分简单、成本低、灭火剂中性、制造过程中无废物产生、不需昂贵的制造设备、制造工艺简单。

Description

一种灭火剂及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种灭火剂及其制造方法，灭火剂可应用到作为森林公园、毗邻城区游人活动频繁的森林周边地段和造林防火隔离带及应用到竹、木及相关制品装饰材料的阻燃处理工艺中的灭火剂，还可作为城市及企业日常消防所使用和直接扑灭森林火灾的灭火剂。
背景技术
现有的长效灭火剂主要包括磷酸铵灭火剂、硫酸铵灭火剂和卤化烃灭火剂等。不同的化学药剂能产生不同的灭火效果，有的药剂能产生泡沫，将燃烧物与空气隔离；有的分解过程中释放出不易氧化的气体，降低空气中氧气的含量；有的药剂分解时吸收大量的热或形成薄膜，覆盖在燃烧物表面，起到降低温度和隔绝氧气的作用；还有的药剂在高温时仍能保持湿润状态，从而阻止可燃物的燃烧。
目前各国在化学灭火上着重于化学药剂性能的研究，如美、加等生产的福斯切克202和259是世界著名的磷酸铵灭火剂，主要成份是亚磷酸氢二铵加防腐剂、增稠剂和色素，是中性灭火剂，对水的溶解性好，其水溶液也大体上呈现中性，这种灭火剂灭火效果好，适于直接灭火或开设防火线，环境污染小，对人体、动物等也不会造成伤害，其缺点是成本高、药剂混合需一定设备和基地。硫酸铵灭火剂较为通用的是美亚利桑那农化公司生产的法尔卓尔100，这种灭火剂的缺点是水溶液呈酸性，易挥发形成酸雨，污染环境，对人和动物会造成一定的伤害。卤化烃中常用的有：苏制2种氟利昂乳液2-1和2-2，加拿大的海龙1301，英国的BCF，这种灭火剂优点是灭火效果好，适于直接灭火或开设防火线，缺点是含有卤素放射源，水溶液呈酸性，易挥发形成酸雨，污染环境，对人和动物会造成一定的伤害。目前一般使用干粉灭火剂、泡沫灭火剂作为森林灭火剂，这些灭火剂存在着模仿城市消防的产品，只是在比重上进行了适当调配，以期达到扑灭森林火灾的目的，因而灭火效果不佳。
中国专利申请号97102057.2公开的一种水性灭火剂，灭火主剂包括磷酸及其盐类、硼酸及其盐类、碳酸盐和硅酸盐或它们的混合物，还包括灭火辅助剂、成膜剂、发泡剂、泡沫安定剂、降凝固点剂和水，这种灭火剂的优点是中性灭火剂，对水的溶解性好，其水溶液也大体上呈现中性，灭火效果好，适于直接灭火或开设防火线，环境污染小，对人体、动物等也不会造成伤害，其缺点是成分复杂、成本高、灭火剂的制造设备昂贵、制造工艺复杂。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种最终产物无毒对水的溶解性好、灭火效果好、成分简单、成本低、中性灭火剂。
本发明的第二个目的是提供一种制造过程中无废物产生、不需昂贵的制造设备、制造工艺简单的灭火剂的制造方法。
实现本发明的一种灭火剂，含有酒石酸锑盐、磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐，硅酸盐为硅酸钠盐和/或硅酸钾盐。酒石酸锑盐与其它组分混合，大大增加组分之间的协同效应和组分之间的配伍稳定性。上述组分很容易形成稳定的离子型溶液，对木纤维表面及组织具有较好的润湿、渗透及附着作用，最后以氢键形式结合于组织中，在高温作用下，复合物中多价盐通过氧化-还原作用迅速使纤维素多糖成分脱水并形成封闭的“碳壳”，燃烧过程中极少或不产生挥发性气体，既无火焰产生，从而避免了传递而达到阻隔燃烧的目的，灭火效果好。药剂与可燃物接触时能充分润湿，快速附着和固定，减少了药剂的流失，充分发挥药效。作为森林防火灭火药剂，携带使用简便，更有利于机械化操作，能迅速形成化学隔离带，省时省工高效，对及早预防和减缓森林火灾产生的经济损失。本发明的灭火剂还可将包含本发明组分的灭火剂应用到作为森林公园、毗邻城区游人活动频繁的森林周边地段和造林防火隔离带，及应用到竹、木及相关制品装饰材料的阻燃处理工艺中，使竹木及其装饰材料保持原色泽纹理的情况下达到防火阻燃等级。本发明的灭火剂的组成成份无公害，主成分为森林植被和土壤的复合养分，对水的溶解性好、成分简单、成本低、不需昂贵的制造设备、制造工艺简单。将防火灭火剂稀释加入水中，不仅可以大大减少以水灭火的水用量，同时也能大大提高灭火功效，对于快速控制火情也有很大的帮助。
作为上述方案的改进，灭火剂为液态灭火剂，其中各组分的重量百分比范围是：
酒石酸锑盐  11-15    磷酸盐  14-17
硼酸盐    9-12        硅酸盐5-8
水        50-60。
水溶性制剂可解决固体(粉末)灭火剂喷洒使用不便及防火灭火效率低、成本高等问题，且不需干燥的工艺步骤，工艺简单，各组分能协同作用，提高灭火效果。
作为上述方案的进一步改进，其中各组分的重量百分比是：
酒石酸锑盐  14    磷酸盐  15    硼酸盐  11
硅酸盐      6     水      54
或
酒石酸锑盐  12    磷酸盐  16    硼酸盐12
硅酸盐      7     水      53
或
酒石酸锑盐  13    磷酸盐  15    硼酸盐12
硅酸盐      8     水      52
或
酒石酸锑盐  15    磷酸盐  15    硼酸盐10
硅酸盐      8     水      52
或
酒石酸锑盐  15    磷酸盐  16    硼酸盐11
硅酸盐      7     水      51
以上不同比例的配方，便于适合不同的使用场合。
作为上述方案的又一改进，还含有水和磷酸氢二铵，其中各组分的重量百分比范围是：
酒石酸锑盐  10-14   磷酸盐    12-16
硼酸盐      9-13    硅酸盐    4-7
磷酸氢二铵  8-13    水        50-55。
使用磷酸氢二铵作为稳定剂，在调配时将磷酸氢二铵加入到水溶性制剂与酸碱中和溶液的混合液中，便于形成稳定的离子型溶液。
作为进一步改进，其中各组分的重量百分比是：
酒石酸锑盐  11    磷酸盐      14    硼酸盐  10
硅酸盐      5     磷酸氢二铵  8     水      52
或
酒石酸锑盐  10    磷酸盐      12    硼酸盐   9
硅酸盐      7     磷酸氢二铵  9     水      53。
以上不同比例的配方，便于适合不同的使用场合。
作为另一改进，还含有水、磷酸氢二铵和润滑剂，其中各组分的重量百分比范围是：
酒石酸锑盐    8-13    磷酸盐    10-15
硼酸盐        8-12    硅酸盐    3-6
磷酸氢二铵    6-12    润滑剂    6-15
水            50-55。
润滑剂可为磷酸氢二钾，磷酸氢二钾本身还具有防火的作用，润滑剂也可使用常规的润滑剂。
作为改进，酒石酸锑盐选自K(SbO)C4H4O6，磷酸盐选自NH4H2PO4、NaP3O10、Na2HPO4、(CH3)3PO4中的一种或两种以上的混合物；硼酸盐选自Na2B4O7、K2B4O7、(NH4)3BO3中的一种或两种以上的混合物；硅酸盐选自K2OnSiO2、Na2OnSiO2、xK2O·yNa2O·zSiO2中的一种或两种以上的混合物，两种以上包括两种在内。上述的硼酸盐和硅酸盐由H3BO3、H3PO4与NH4OH和/或NaOH和/或KOH酸碱中和得到或直接购买得到，硅酸钠盐或硅酸钾盐由购买得到。成份为上述物质，最终产物无毒，制造时不需特殊的设备，也不需特殊的工艺条件，因而成本低，制造过程也不会产生有毒的中间产物。
作为进一步改进，酒石酸锑盐为K(SbO)C4H4O6，磷酸盐为NH4H2PO4，硼酸盐为(NH4)3BO3，硅酸盐为K2OnSiO2；或酒石酸锑盐为K(SbO)C4H4O6，磷酸盐为NH4H2PO4，硼酸盐为K2B4O7，硅酸盐为K2OnSiO2；或酒石酸锑盐为K(SbO)C4H4O6，磷酸盐为(CH3)3PO4，硼酸盐为K2B4O7，硅酸盐为K2OnSiO2；或酒石酸锑盐为K(SbO)C4H4O6，磷酸盐为Na2HPO4，硼酸盐为Na2B4O7和K2B4O7，硅酸盐为xK2O·yNa2O·zSiO2；或酒石酸锑盐为K(SbO)C4H4O6，磷酸盐为NaP3O10和Na2HPO4，硼酸盐为Na2B4O7和K2B4O7，硅酸盐为K2OnSiO2；包含上述组分合成的产品，对其中的一些非水溶性原料能水合化处理，且复盐组分之间的配伍稳定，形成稳定的离子溶液，产品无异味、无毒、无公害，可适合不同场合，而且效果好。
一种灭火剂的制造方法，灭火剂含有酒石酸锑盐、磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐，包括以下步骤：
第一步是将非水溶性的金属氧化物Sb2O3防火材料经羟基酸络合为水溶性制剂，将H3BO3、H3PO4与NH4OH和/或NaOH和/或KOH酸碱中和且PH调整到需要的范围；
第二步是将上述调配好的水溶性制剂和酸碱中和的溶液在搪瓷反应釜内混合反应；
第三步是将反应完后再置入列管冷凝器冷凝；
第四步将经过冷凝的物质放入收集管内用真空法浓缩；
第五步是将冷凝浓缩的物质再放回到搪瓷反应釜内加入颗粒状或粉末状的硅酸钠盐或硅酸钾盐用常规法进行溶解复配，形成稳定的离子型溶液。
经复配、络合形成稳定的离子型溶液，对木纤维表面及组织具有较好的润湿、渗透及附着作用，最后以氢键形式结合于组织中，在高温作用下，复合物中多价盐通过氧化-还原作用迅速使纤维素多糖成分脱水并形成封闭的“碳壳”，燃烧过程中极少或不产生挥发性气体，既无火焰产生，从而避免了传递而达到阻隔燃烧的目的。
作为上述方法的改进，第一步中非水溶性的金属氧化物Sb2O3防火材料经羟基酸2HC4H4O6在搪瓷反应釜内在常温常压下络合为水溶性制剂；酸碱中和常温常压条件下进行，通过氨气调解酸碱中和的PH值，酸碱中和的PH值的范围为6.5-7.5；
第二步中调配好的物质在搪瓷搪瓷反应釜内进行反应，同时向搪瓷搪瓷反应釜中通入高温蒸汽；
第三步中冷凝的温度范围在0-45℃；
第五步中复配时还可加入润滑剂。
合成防火阻燃剂所用的原材料除PH调节剂氨水有挥发性外，其余皆为无气味固液体，而且合成反应过程主要为酸碱中和成盐，无气味产生。设备的常压带冷却及水封液相装置的密闭系统，最终产物的无色、无异味中型盐溶液。生产中不产生″三废″，对环境不造成污染。
本发明的灭火剂，用15kg水稀释的灭火剂，其灭火效果相当于不加任何添加剂的水250kg直接灭火。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
图2是本发明的生产流程示意图。
具体实施方式
实施例1
K(SbO)C4H4O6    14    NH4H2PO4            15    (NH4)3BO3 11
K2OnSiO2         6     H2O                  54
实施例2
K(SbO)C4H4O6    12    NH4H2PO4            16    K2B4O7    12
K2OnSiO2         7     H2O                  53
实施例3
K(SbO)C4H4O6    13    (CH3)3PO4           15    K2B4O7    12
K2SiO3            8     H2O                  52
实施例4
K(SbO)C4H4O6    15    Na2HPO4              15    Na2B4O7    5
K2B4O7           5    K2O·Na2O·zSiO2    8    H2O         52
实施例5
K(SbO)C4H4O6    15    NaP3O10                8    Na2HPO4     8
Na2B4O          76    K2B4O7                5
K2SiO3            7    H2O                    51
实施例6
K(SbO)C4H4O6    11    (CH3)3PO4            14    K2B4O7   10
K2SiO3            5     (NH4)2HPO4           8     H2O       52
实施例7
K(SbO)C4H4O6    10    NaP3O10                12    K2B4O7    9
Na2SiO3           7    (NH4)2HPO4             9     H2O      53
实施例8
K(SbO)C4H4O6     9    NaP3O10                11    Na2B4O7   8
Na2SiO3           4    (NH4)2HPO4             6     K2HPO4    7
H2O              55
实施例9
K(SbO)C4H4O6   12    KP3O10       11
K2B4O7         10    K2SiO3        5
(NH4)2HPO4    11    K2HPO4    11
H2O             40
表1是上述任一一种配方的灭火剂与现有的灭火剂灭火效果的比较试验，灭火剂的喷洒设备相同，灭火剂的量按成本计算相同，每种试验产品分成10组，五组喷洒不同的市售灭火剂，五组为本发明不同配方的灭火剂，试验效果表明，本发明具有很好的灭火效果。
表1    灭火效果对比
  灭火剂(同等价格产品)   灭火对象   灭火时间
  市售产品   衫材150根防护林长3米宽1米灭火   20-24秒16-22秒
本发明的产品 衫材150根防护林长3米宽1米灭火 15-18秒12-15秒
如图1和图2所示，一种灭火剂的制造方法，灭火剂含有酒石酸锑盐、磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐、水、磷酸氢二铵、磷酸氢二钾，酒石酸锑盐选自K(SbO)C4H4O6，磷酸盐选自NH4H2PO4、NaP3O10、Na2HPO4、(CH3)3PO4的一种或两种以上的混合物；硼酸盐选自Na2B4O7、K2B4O7、(NH4)3BO3的一种或两种以上的混合物；硅酸盐选自K2OnSiO2、Na2OnSiO2、xK2O·yNa2O·zSiO2的一种或两种以上的混合物，包括以下步骤：
第一步是将非水溶性的金属氧化物Sb2O3防火材料在搪瓷反应釜1内经羟基酸络合为水溶性制剂；羟基酸可为2HC4H4O6或H2C4H4O6，将H3BO3、H3PO4与NH4OH和/或NaOH和/或KOH在调配罐2内酸碱中和调配，并用氨气将PH值调整到6.5-7.5；
其中酸碱中和的化学反应式主要包括：
羟基酸络合的化学反应式主要包括：
第二步是将上述调配好的水溶性制剂和酸碱中和的溶液在搪瓷反应釜1内混合反应，同时将蒸气锅炉9中的高温蒸气通入搪瓷反应釜1中；
第三步是反应完后将溶液再置入列管冷凝器3冷凝，冷凝的温度范围在0-45℃；
第四步将经过冷凝的物质放入收集管4内通过水环真空泵8和真空缓冲泵5用真空法浓缩；
第五步是将冷凝浓缩的物质再放回到搪瓷反应釜1内加入颗粒状或粉末状的硅酸钠盐或硅酸钾盐用常规法进行溶解复配，形成稳定的离子型溶液。
第六步是将复配好的溶液的调整到需要的浓度，再过滤、蒸发成浓缩液，再通过装罐机10装罐。
如果制成粉剂，还需先经喷雾干燥系统干燥再装罐。

Claims (10)

1、一种灭火剂，其特征是含有酒石酸锑盐、磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐，硅酸盐为硅酸钠盐和/或硅酸钾盐。
2、根据权利要求1所述的一种灭火剂，其特征是所述的灭火剂为液态灭火剂，其中各组分的重量百分比范围是：
酒石酸锑盐    11-15        磷酸盐  14-17
硼酸盐        9-12         硅酸盐  5-8
水            50-60。
3、根据权利要求2所述的一种灭火剂，其特征是各组分的重量百分比是：
酒石酸锑盐14       磷酸盐15      硼酸盐11
硅酸盐    6        水    54
或
酒石酸锑盐12       磷酸盐16      硼酸盐12
硅酸盐    7        水    53
或
酒石酸锑盐13       磷酸盐15      硼酸盐12
硅酸盐    8        水    52
或
酒石酸锑盐15       磷酸盐15      硼酸盐10
硅酸盐    8        水    52
或
酒石酸锑盐15       磷酸盐16      硼酸盐11
硅酸盐    7        水    51。
4、根据权利要求1所述的一种灭火剂，其特征是所述的灭火剂为液态灭火剂，还含有磷酸氢二铵，其中各组分的重量百分比范围是：
酒石酸锑盐    10-14           磷酸盐    12-16
硼酸盐        9-13            硅酸盐    4-7
磷酸氢二铵    8-13            水        50-55。
5、根据权利要求1所述的一种灭火剂，其特征是其中各组分的重量百分比是：
酒石酸锑盐11       磷酸盐    14    硼酸盐10
硅酸盐    5        磷酸氢二铵8     水    52
或
酒石酸锑盐10       磷酸盐    12    硼酸盐9
硅酸盐    7        磷酸氢二铵9     水    53。
6、根据权利要求1所述的一种灭火剂，其特征是还含有水、磷酸氢二铵和润滑剂，其中各组分的重量百分比范围是：
酒石酸锑盐8-13            磷酸盐    10-15
硼酸盐    8-12            硅酸盐    3-6
磷酸氢二铵6-12            润滑剂    6-15
水        50-55。
7、根据权利要求1至6任意项所述的一种灭火剂，其特征是酒石酸锑盐选自酒石酸锑钾，磷酸盐选自NH4H2PO4、NaP3O10、Na2HPO4、(CH3)3PO4中的一种或两种以上的混合物；硼酸盐选自Na2B4O7、K2B4O7、(NH4)3BO3中的一种或两种以上的混合物；硅酸盐选自K2OnSiO2、Na2OnSiO2、xK2O·yNa2O·ZSiO2中的一种或两种以上的混合物。
8、根据权利要求7所述的一种灭火剂，其特征是酒石酸锑盐为K(SbO)C4H4O6，磷酸盐为NH4H2PO4，硼酸盐为(NH4)3BO3，硅酸盐为K2OnSiO2；或酒石酸锑盐为K(SbO)C4H4O6，磷酸盐为NH4H2PO4，硼酸盐为K2B4O7，硅酸盐为K2OnSiO2；或酒石酸锑盐为K(SbO)C4H4O6，磷酸盐为(CH3)3PO4，硼酸盐为K2B4O7，硅酸盐为K2OnSiO2；或酒石酸锑盐为K(SbO)C4H4O6，磷酸盐为Na2HPO4，硼酸盐为Na2B4O7和K2B4O7，硅酸盐为xK2O·yNa2O·ZSiO2；或酒石酸锑盐为K(SbO)C4H4O6，磷酸盐为NaP3O10和Na2HPO4，硼酸盐为Na2B4O7和K2B4O7，硅酸盐为K2OnSiO2。
9、一种如权利要求1所述的灭火剂的制造方法，其特征是包括以下步骤：
第一步是将非水溶性的金属氧化物Sb2O3防火材料经羟基酸络合为水溶性制剂，将H3BO3、H3PO4与NH4OH和/或NaOH和/或KOH酸碱中和且PH值调整到需要的范围；
第二步是将上述调配好的水溶性制剂和酸碱中和的溶液在反应釜内混合反应；
第三步是反应完后再置入列管冷凝器冷凝；
第四步将经过冷凝的物质放入收集管内用真空法浓缩；
第五步是将冷凝浓缩的物质再放回到反应釜内加入颗粒状的硅酸钠盐或硅酸钾盐用常规法进行溶解复配，形成稳定的离子型溶液。
10、根据权利要求9所述的一种灭火剂制造方法，其特征是：
第一步中非水溶性的金属氧化物Sb2O3防火材料经羟基酸2HC4H4O6在反应釜内在常温常压下络合为水溶性制剂；酸碱中和常温常压条件下进行，通过氨气调解酸碱中和的PH值，酸碱中和的PH值的范围为6.5-7.5；
第二步中调配好的物质在搪瓷反应釜内进行反应，同时向搪瓷反应釜中通入高温蒸汽；
第三步中冷凝的温度范围在0-45℃；
第五步中复配时还可加入润滑剂。
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License type: Exclusive License

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Record date: 20110727

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