一种无氟非蛋白泡沫灭火剂的制作方法

2021-01-20 11:01:17|

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本发明涉及一种无氟非蛋白泡沫灭火剂，属于灭火剂技术领域。

背景技术：

近年来，我国泡沫灭火剂种类、生产技术和产品质量上均有很大的进步。根据泡沫产生的方式，泡沫灭火剂可分为化学泡沫灭火剂和空气泡沫灭火剂。空气泡沫灭火剂又分为蛋白泡沫、水成膜泡沫、合成泡沫、抗溶性泡沫。按泡沫的发泡倍数，可分为低倍数泡沫、中倍数泡沫和高倍数泡沫三类。高倍数泡沫灭火剂适用于密闭空间，如船舱、隧道等，可快速充满着火空间，进行灭火扑救；中倍数泡沫灭火剂因其发泡倍数在20-200倍，射程低于低倍泡沫灭火剂，适用固定灭火系统，靠近火源的地方；低倍数泡沫灭火剂具有射程远、流动快等特点，常用于消防车、石化炼油厂、油库等。

以往，作为石油罐等大规模油火灾用的灭火剂，是使用含有氟碳表面活性剂的水成膜泡沫灭火剂。氟碳表面活性剂是水成膜泡沫液的主要成分，既有良好的降低溶液张力的性能，同时还具有极高的耐化学性、耐热性之特点。之前传统是使用含c8的全氟辛酸化学物及其衍生物。由于确认了作为氟类表面活性剂成分的含全氟辛基化合物扩散在环境中，长时间被残留，担心带来与含氯氟烃、含溴氟烃相同的对环境的破坏，所以2000年10月美国环境保护厅对于“c8f17so3…氯化物”明确了适用基于重要的新的用途限定的方针，所以适用氟类化合物的这些灭火剂相继地被停止生产。因此，3m，科慕等几个大型企业开发了含c6甚至c4的氟类表面活性剂，此类表面活性剂暂未有法规限制。但氟碳表面活性剂价格昂贵，且由于其高化学稳定性和高热稳定性，使其长期难以降解，会对环境造成污染。

此外，市场上还开发了蛋白泡沫灭火剂，它具有抗复燃时间长，价格低廉的特点。能扑救石油及石油产品等非水溶性b类油类火灾，也可用扑灭木材、纸、棉、麻及合成纤维等固体可燃物的a类火灾。它是以植物或动物蛋白水解物为主要成分的一类空气泡沫灭火剂。因而，难以避免的存在蛋白质分解的臭味以及由于ph变化产生沉淀的不稳定缺点，给使用和储存造成极大的不便。

因此，开发一种不含氟非蛋白的泡沫灭火剂是发展趋势。专利cn1589125a涉及了一种不含氟类表面活性剂的泡沫灭火剂，其含有聚氧化乙烯烷基硫酸酯盐及月桂酰胺丙基二甲基醋酸甜菜碱，还含有两末端被氨基烷基化了的聚氧化乙烯二胺，以及聚氧化乙烯椰油脂肪酸但乙醇胺磷酸酯盐和十二烷基醇。专利公开其具有以往氟类表面活性剂的泡沫灭火剂同等以上的良好的保水性、耐热性，具有可长时间停留在燃烧表面的良好的耐液性，而且具有短时间可以覆盖燃烧液面的良好的流动性。但因为其加入较多的不溶于水的十二烷基醇，灭火剂本身的储存稳定性较差，且泡沫灭火剂本身的溶剂含量较多，导致灭火过程容易发生闪燃现象，抗复燃性能不好。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种无氟非蛋白的合成泡沫灭火剂。该泡沫不含有对环境不友好的氟碳表面活性剂，也不含有储存期短、常有臭味的蛋白水解液。更特别的是，由于引入表面张力低，润湿铺展性非常好的有机硅表面活性剂，比传统的含有氟表面活性剂的水成膜泡沫灭火剂具有更好的泡沫铺展性，更快的灭火速度；同时由于引入白炭黑和有机硅树脂等带有羟基集团的高分子低聚物，增强了泡沫液膜的厚度，具有可长时间停留在燃烧液面的良好的泡沫稳定性。

一种无氟非蛋白泡沫灭火剂，为聚氧乙烯烷基硫酸盐和月桂酰胺丙基二甲基氨基醋酸甜菜碱组合在一起的起泡性表面活性剂。

聚氧乙烯烷基硫酸盐添加量为泡沫灭火剂总量的15-30wt％，优选为20-25wt％。

月桂酰胺丙基二甲基氨基醋酸甜菜碱添加量为泡沫灭火剂总量的8-15wt％，优选为10-12wt％。

其还包括有机硅表面活性剂，其结构为非离子型聚醚改性聚有机硅氧烷，粘度20-100mpa.s，优选为30-80mpa.s，有机硅表面活性剂的添加量为泡沫灭火剂总量的1-10wt％，优选为2-5wt％。

其还包括二乙二醇单丁醚，二乙二醇单丁醚的添加量为泡沫灭火剂总量的10-30wt％，优选为15-25wt％。

其还包括癸醇或十二醇，优选为十二醇，癸醇或十二醇的添加量为泡沫灭火剂总量的0-5wt％，优选为0.5-2wt％。

其还包括乙二醇，乙二醇的添加量为泡沫灭火剂总量的2-10wt％，优选为3-5wt％。

其还包括聚乙二醇，其分子量为5000-30000，优选为10000-20000，聚乙二醇的添加量为泡沫灭火剂总量的0.5-12wt％，优选为3-6wt％。

其还包括白炭黑水溶液，白炭黑水溶液为疏水性或亲水性白炭黑水溶液，优选疏水性水溶液，其固含量为15-30wt％，优选为20-25wt％，白炭黑水溶液为泡沫灭火剂总量的0.5-10wt％，优选为3-5wt％。

其还包括有机硅树脂，有机硅树脂为含有甲氧基的甲基类有机硅树脂，机硅树脂中甲氧基含量为有15-30wt％，粘度为10-25mpa.s，有机硅树脂添加量为泡沫灭火剂总量的0.5-5wt％，优选为1-3wt％。

本发明开发的合成表面活性剂泡沫灭火剂。是完全不使用氟类表面活性剂，作用于通常的油火灾等的发泡倍率5-10倍的低发泡灭火剂也具有可在燃烧液面上长时间停留的耐热、耐火焰性，且也具有比水成膜泡沫灭火剂更短时间覆盖燃烧液面的优良流动相和更短的灭火时间，得到与似的性能，同时具有更好的保水性和更长的泡沫析液时间。

一般，表面活性剂的起泡性是根据表面活性剂种类或者添加量受到很大的影响。已知将数种表面活性剂组合比单一种类的表面活性剂的发泡性高，通过组合这样的表面活性剂可得到水性泡沫系的起泡性及泡沫稳定性显著提高。

该泡沫不含有对环境不友好的氟碳表面活性剂，也不含有储存期短、常有臭味的蛋白水解液。更特别的是，由于引入表面张力低，润湿铺展性非常好的有机硅表面活性剂，比传统的含有氟表面活性剂的水成膜泡沫灭火剂具有更好的泡沫铺展性，更快的灭火速度；同时由于引入白炭黑和有机硅树脂等带有羟基集团的高分子低聚物，增强了泡沫液膜的厚度，具有可长时间停留在燃烧液面的良好的泡沫稳定性。本发明涉及的无氟非蛋白泡沫灭火剂可用于a类和b类非抗溶火灾的灭火，按稀释比例3-6wt％稀释，可用纯净水、去离子水或自来水稀释。

通过将上述的(a)成分和(b)成分的组合使用，(a)聚氧乙烯烷基硫酸盐增强保持含水率高的泡沫的稳定性，抑制火灾的泡沫展开性非常的好。另外，作为(b)月桂酰胺丙基二甲基氨基醋酸甜菜碱，作为保水性、起泡性展开性、延展性的提高剂发挥了优良的作用。

上述(c)有机硅表面活性剂，具有较低的表面张力，1％浓度下表面张力可低至20mn/m以下。同时具有较多的氧乙烯(eo)基团，亲水性好，润湿性和铺展性优良，给予泡沫液良好的铺展性，在高表面张力油面(如柴油)可形成轻水膜。给予泡沫较好的流动性和较短的灭火时间。

上述(d)二乙二醇单丁醚，是一种沸点较高的溶剂，可与水互溶，增强泡沫的稳定性。

上述(e)癸醇或十二醇，由于具有较差碳氢链，可降低泡沫液的表面张力和降低油液面的界面张力。但不宜加入过多，否则易导致泡沫液不稳定。十二醇降低表面张力明显，但容易导致泡沫液浑浊，癸醇在水溶液具有一定的溶解性，泡沫液稳定，但降低表面张力稍差。

上述(f)乙二醇，给予泡沫液抗冻性，可在极低温度下保持泡沫液的稳定性。

上述(g)聚乙二醇具有优良的润滑性、保湿性、耐热性，强化泡膜，给予泡膜粘性，由此形成粘稠的泡壁，极大地保持水分，显著提高泡沫的析液时间。

上述(h)白炭黑水溶液，具有优良的耐热性，抗燃性，能快速隔绝油火，同时由于表面含有较多的羟基能与(i)有机硅树脂发生水解形成致密的体型缠绕结构增强泡沫粘性和液膜厚度，提高隔绝层的厚度，加快灭火速度。

上述(i)有机硅树脂为表面带有硅氧烷基甲基类有机硅低聚物，具有优良的耐热性能，能与(h)白炭黑发生发生水解形成致密的体型缠绕结构增强泡沫粘性和液膜厚度，加快灭火速度。

上述(j)为水，可以是自来水，纯净水或去离子水。

本发明的泡沫灭火剂通过上述各成分的相乘效果可在消防法规定的灭火实验中得到优良的成绩。本发明的泡沫灭火剂具有如下特点：

1.泡中含有大量的水分且含有润湿性和铺展性好的有机硅表面活性剂，泡沫铺展性好，灭火时间短。与蛋白泡沫相比，可以约2倍的速度灭火。

2.泡沫展开性、密封性、起泡性、保水性上比氟类表面活性剂具有更高的性能。

3.泡沫含具有多羟基的白炭黑和有机硅树脂，给予泡沫粘性，增强泡沫液膜厚度，具有较高的耐热性，延长保水时间和洗液时间。

4.稀释率可在3wt％。

具体实施例

以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明，一种无氟非蛋白泡沫灭火剂，为聚氧乙烯烷基硫酸盐和月桂酰胺丙基二甲基氨基醋酸甜菜碱组合在一起的起泡性表面活性剂。

聚氧乙烯烷基硫酸盐添加量为泡沫灭火剂总量的15-30wt％，优选为20-25wt％。

月桂酰胺丙基二甲基氨基醋酸甜菜碱添加量为泡沫灭火剂总量的8-15wt％，优选为10-12wt％。

其还包括二乙二醇单丁醚，二乙二醇单丁醚的添加量为泡沫灭火剂总量的10-30wt％，优选为15-25wt％。

其还包括癸醇或十二醇，优选为十二醇，癸醇或十二醇的添加量为泡沫灭火剂总量的0-5wt％，优选为0.5-2wt％。

其还包括乙二醇，乙二醇的添加量为泡沫灭火剂总量的2-10wt％，优选为3-5wt％。

其还包括聚乙二醇，其分子量为5000-30000，优选为10000-20000，聚乙二醇的添加量为泡沫灭火剂总量的0.5-12wt％，优选为3-6wt％。

实施例1

在250ml烧杯中加入7.8g水，同时加入聚氧乙烯烷基硫酸钠aes24g(楚星化工，70％)，再加入22.2g二乙二醇单丁醚，4.8g乙二醇，1.2g十二醇搅拌使其溶解，溶解后得组分1.

同时，在另一烧杯中加入月桂酰胺丙基二甲基氨基醋酸甜菜碱lab(上海楚星化工有限公司，sc＝30wt％)12g，再加入1g十二醇，搅拌成乳化状，得组分2.

此外，在另一烧杯中，先加入17g水，再加入6gpeg(分子量20000，国药集团)，加热搅拌使其溶解。溶解后，加入1g有机硅表面活性剂(山东莱阳圣邦有限公司，聚醚改性有机硅2047)。再加入0.5g白炭黑水溶液(sc＝20wt％，疏水性白炭黑，赢创集团)搅拌均匀后得组分3。

然后，将组分1加入2，溶解后，再加入组分3，得无氟非蛋白泡沫灭火剂原液。

实施例2

在250ml烧杯中加入8g水，同时加入聚氧乙烯烷基硫酸钠aes20g(楚星化工，70％)，再加入15g二乙二醇单丁醚，5g乙二醇，1g十二醇搅拌使其溶解，溶解后得组分1.

同时，在另一烧杯中加入月桂酰胺丙基二甲基氨基醋酸甜菜碱lab(上海楚星化工有限公司，sc＝30wt％)15g，再加入1g十二醇，搅拌成乳化状，得组分2.

此外，在另一烧杯中，先加入23.5g水，再加入5gpeg(分子量20000，国药集团)，加热搅拌使其溶解。溶解后，加入5g有机硅表面活性剂(山东莱阳圣邦有限公司，聚醚改性有机硅2047)。再加入0.5g白炭黑水溶液(sc＝20wt％，疏水性白炭黑，赢创集团)和1g有机硅树脂(kr500，信越集团)搅拌均匀后得组分3。

然后，将组分1加入2，溶解后，再加入组分3，得无氟非蛋白泡沫灭火剂原液。

实施例3

在250ml烧杯中加入15g水，同时加入聚氧乙烯烷基硫酸钠aes25g(楚星化工，70％)，再加入15g二乙二醇单丁醚，3g乙二醇，0.5g十二醇搅拌使其溶解，溶解后得组分1.

同时，在另一烧杯中加入月桂酰胺丙基二甲基氨基醋酸甜菜碱lab(上海楚星化工有限公司，sc＝30wt％)10g，再加入1g癸醇，搅拌成乳化状，得组分2.

此外，在另一烧杯中，先加入17g水，再加入12gpeg(分子量20000，国药集团)，加热搅拌使其溶解。溶解后，加入10g有机硅表面活性剂(山东莱阳圣邦有限公司，聚醚改性有机硅2047)，再加入0.5g白炭黑水溶液(sc＝20wt％，疏水性白炭黑，赢创集团)和3g有机硅树脂(kr500，信越集团)搅拌均匀后得组分3。

然后，将组分1加入2，溶解后，再加入组分3，得无氟非蛋白泡沫灭火剂原液。

用实验室仪器和小油盘进行灭火测试，得到灭火性能如下表所示：

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