一种无氟水成膜泡沫灭火剂及制备方法

技术领域

本发明涉及灭火材料技术领域，尤其是涉及一种无氟水成膜泡沫灭火剂及制备方法。

背景技术

传统泡沫灭火剂以氟碳表面活性剂作为核心成分，具有在着火油面上快速铺展，抑制易燃液体挥发等特点，因而能快速扑灭油类火灾，被广泛应用于石油化工领域。特别是水成膜泡沫灭火剂(AFFF)被公认为是目前性能最好的B类火灾灭火剂，具有很高的市场占有率。但近年的研究发现，AFFF中使用的全氟辛烷磺酸(PFOS)及其盐难以降解，此类物质极为稳定且难以被水解和生物降解，随着其在自然界中的积累会对动植物产生巨大危害，且在2009年国际通过了《关于持久性有机污染物PFOS的斯德哥尔摩公约》，严禁在泡沫灭火剂中使用含有PFOS和PFOA的氟碳表面活性剂。

为解决传统泡沫灭火剂中氟碳表面活性剂所带来的环保问题，国内外很多研究者开始着手致力于新型绿色环保泡沫灭火剂的开发工作，其开发方向主要有两个，一是在泡沫灭火剂的配方中采用环保性能较好的短链(C4-C6)氟碳表面活性剂代替PFOS，二是利用多种无毒环保的非氟表面活性剂复配，开发出完全无氟的泡沫灭火剂。显然，要从根本上解决泡沫灭火剂的环境问题，不使用含氟原料，即上述第二种途径无疑是最佳的解决方案。但目前已开发的无氟泡沫灭火剂在灭火性能、铺展性能等方面还难以达到含氟泡沫灭火剂的水平。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种无氟水成膜泡沫灭火剂及制备方法，该纯碳氢无氟水成膜泡沫灭火剂泡沫稳定性高，表面张力低，可在不利用氟碳和有机硅表面活性剂的前提下实现油面的铺展，并且对环境无污染，安全性能好；同时灭火效率优于市售的水成膜泡沫灭火剂产品。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

本发明第一方面提供一种无氟水成膜泡沫灭火剂，包括以下质量分数的各组分：

无氟发泡剂15％-35％；

稳泡剂3％-10％；

阻燃剂5％-10％；

防腐组分2％-5％；

余量为水；

所述无氟发泡剂为氨基酸类表面活性剂和皂苷类表面活性剂的复配；

所述稳泡剂为增粘型稳泡剂和非增粘型稳泡剂的复配组合，所述增粘型稳泡剂为多元糖类稳泡剂。

进一步地，所述氨基酸类表面活性剂选自月桂酰基谷氨酸钠(LG-95P)、月桂酰肌氨酸钠(LS-97)、椰油酰甘氨酸钾(AK-302)中的一种或多种；

所述皂苷类表面活性剂为茶皂素、无患子皂苷中的一种。

进一步地，所述增粘型稳泡剂选自黄原胶、海藻酸钠、明胶、羧甲基纤维素钠中的一种或多种。

进一步地，所述非增粘型稳泡剂选自月桂酰胺丙基氧化胺(LAO-30)、十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)、椰油酸甲基单乙醇酰胺(CMMEA)、椰子油二乙醇酰胺(CDEA)、十二烷基硫酸钾(PDS)中的一种或多种。

进一步地，所述阻燃剂选自低聚磷酸铵、磷酸二氢铵、氯化铵、尿素中的一种或多种。

进一步地，所述防腐剂选自三丹油、山梨酸钾、卡松、苯甲酸钠、对羟基苯甲酸甲酯中的一种。

进一步地，所述无氟水成膜泡沫灭火剂包括33.33％的椰油酰甘氨酸钾(AK-302)、5.55％的茶皂素、3.5％的月桂酰基谷氨酸钠(LG-95P)、0.5％的黄原胶、0.87％的椰油单甲基乙醇酰胺(CMMEA)、3.88％的月桂酰胺丙基氧化胺(LAO-30)、3.33％的尿素、2.5％的三丹油余量为水。

进一步地，所述无氟水成膜泡沫灭火剂包括11.1％的椰油酰甘氨酸钾(AK-302)、5.55％的茶皂素、10.5％的月桂酰基谷氨酸钠(LG-95P)、3.88％的月桂酰胺丙基氧化胺(LAO-30)、1.5％的十二烷基硫酸钾(PDS)、0.5％的黄原胶、2％的低聚磷酸铵、2％的三丹油余量为水。

本发明第二方面提供一种如上述无氟水成膜泡沫灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将无氟发泡剂、阻燃剂、防腐组分加入水中，充分搅拌至完全溶胀，形成混合物A；

S2、将稳泡剂少量多次地加入混合物A中，充分搅拌至完全溶解，得到碳氢无氟水成膜泡沫灭火剂。

进一步地，S1中，向水中加料的顺序为：依次加入无氟发泡剂、阻燃剂和防腐剂；

向水中加料过程中，向水中投加一个组分的物料后，进行搅拌直至完全溶解，再加入其他物料。

与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：

1)本发明提供的无氟水成膜泡沫灭火剂的制备方法，制备得到的灭火剂泡沫丰富、稳定，表面张力低，在油面铺展性能良好，具有优异的灭火性能。

2)本发明提供的无氟水成膜泡沫灭火剂的制备方法，生产工艺简单，生产能耗低，原料易得且成本较低，易实现工业化生产。

3)本发明提供的无氟水成膜泡沫灭火剂，且其特征值符合GB15308-2006的要求，pH值为7.48，表面张力为17.2mN/m，界面张力为0.2mN/m，扩散系数为7.4，铺展量为30μL，铺展时间小于0.5秒，可以在煤油上迅速铺展，无可见分层，可以长期稳定存在，用Ross-Miles法测试的起泡高度为250mm，发泡倍数为7.6倍，50％析液时间为18分钟，灭火时间为13秒。可在不利用氟碳和有机硅表面活性剂的前提下实现油面的铺展。

具体实施方式

本发明中纯碳氢无氟水成膜泡沫灭火剂，原料组成包括：无氟发泡剂15％-35％、稳泡剂3％-10％、阻燃剂5％-10％、防腐组分2％-5％，余量为水。所述无氟发泡组分为氨基酸类表面活性剂和皂苷类表面活性剂的复配，其中氨基酸类表面活性剂为月桂酰基谷氨酸钠(LG-95P)、月桂酰肌氨酸钠(LS-97)、椰油酰甘氨酸钾(AK-302)中的一种或多种，皂苷类表面活性剂为茶皂素、无患子皂苷中的一种。所述稳泡剂为增粘型稳泡剂和非增粘型稳泡剂的复配组合。所述增粘型稳泡剂为多元糖类稳泡剂：黄原胶、海藻酸钠、明胶、羧甲基纤维素钠中的一种或多种，所述非增粘型稳泡剂为：月桂酰胺丙基氧化胺(LAO-30)、十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)、椰油酸甲基单乙醇酰胺(CMMEA)、椰子油二乙醇酰胺(CDEA)、十二烷基硫酸钾(PDS)中的一种或多种。所述阻燃剂为低聚磷酸铵、磷酸二氢铵、氯化铵、尿素中的一种或多种。所述防腐剂选自三丹油、山梨酸钾、卡松、苯甲酸钠、对羟基苯甲酸甲酯中的一种。

具体实施时，所述泡沫灭火剂扩散系数为7.4，铺展量为30μL，铺展时间小于0.5秒，可以在煤油上迅速铺展。

具体实施时，所述泡沫灭火剂表面张力为17.2mN/m，界面张力为0.2mN/m。

具体实施时，所述泡沫灭火剂pH值为7.48。

具体实施时，所述泡沫灭火剂无可见分层，可以长期稳定存在。

具体实施时，所述泡沫灭火剂发泡倍数为7.6倍，50％析液时间为18分钟。

具体实施时，所述的无氟水成膜泡沫灭火剂，按重量百分比计，包括33.33％的椰油酰甘氨酸钾(AK-302)、5.55％的茶皂素、3.5％的月桂酰基谷氨酸钠(LG-95P)、0.5％的黄原胶、0.87％的椰油单甲基乙醇酰胺(CMMEA)、3.88％的月桂酰胺丙基氧化胺(LAO-30)、3.33％的尿素、2.5％的三丹油余量为水。

具体实施时，所述的无氟水成膜泡沫灭火剂，按重量百分比计，包括11.1％的椰油酰甘氨酸钾(AK-302)、5.55％的茶皂素、10.5％的月桂酰基谷氨酸钠(LG-95P)、3.88％的月桂酰胺丙基氧化胺(LAO-30)、1.5％的十二烷基硫酸钾(PDS)、0.5％的黄原胶、2％的低聚磷酸铵、2％的三丹油余量为水。

为了更加清楚、正确地理解本发明的发明内容，下面结合具体实施例进行进一步的阐述、说明。本技术方案中如未明确说明的制备手段、材料、结构或组成配比等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。

本方案以下实施例用到的原料如下:月桂酰基谷氨酸钠(LG-95P)、月桂酰肌氨酸钠(LS-97)、椰油酰甘氨酸钾(AK-302)、茶皂素、无患子皂苷、黄原胶、海藻酸钠、明胶、羧甲基纤维素钠、月桂酰胺丙基氧化胺(LAO-30)、十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)、椰油酸甲基单乙醇酰胺(CMMEA)、椰子油二乙醇酰胺(CDEA)、十二烷基硫酸钾(PDS)、低聚磷酸铵、磷酸二氢铵、氯化铵、尿素、三丹油、山梨酸钾、卡松、苯甲酸钠、对羟基苯甲酸甲酯。

实例例1

本实施例中提供的一种无氟水成膜泡沫灭火剂，按重量百分比计，其组成如下：

上述无氟水成膜泡沫灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将无氟发泡剂、阻燃剂、防腐组分加入水中，充分搅拌至完全溶胀，形成混合物A；

S2、将稳泡剂少量多次地加入混合物A中，充分搅拌至完全溶解，得到碳氢无氟水成膜泡沫灭火剂。

其中向水中加料的顺序为：依次加入无氟发泡剂、阻燃剂和防腐剂；向水中加料过程中，向水中投加一个组分的物料后，进行搅拌直至完全溶解，再加入其他物料。

实例例2

本实施例中提供的一种无氟水成膜泡沫灭火剂，按重量百分比计，其组成如下：

上述无氟水成膜泡沫灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将无氟发泡剂、阻燃剂、防腐组分加入水中，充分搅拌至完全溶胀，形成混合物A；

S2、将稳泡剂少量多次地加入混合物A中，充分搅拌至完全溶解，得到碳氢无氟水成膜泡沫灭火剂。

其中向水中加料的顺序为：依次加入无氟发泡剂、阻燃剂和防腐剂；向水中加料过程中，向水中投加一个组分的物料后，进行搅拌直至完全溶解，再加入其他物料。

应用例1

效果评定:按照标准GB15308-2006检测各实施例和对比例最终的灭火剂，得到如表1和表2所示的结果。以及各实施例对8B油盘汽油火的灭火时间得到如表3所示的结果。

表1实施例1灭火剂的参数及效果

表2实施例2灭火剂的参数及效果

对比例1

表3各实施例对8B油盘汽油火的灭火时间

从表1、表2和表3的检验结果可以看出，本发明所制备的无氟水成膜泡沫灭火剂可在不利用氟碳和有机硅表面活性剂的前提下实现油面的铺展并能够保持高效的灭火性能,且稳定性、pH值、表面张力、界面张力、扩散系数、起泡高度和50％析液时间都符合标准，是一种绿色环保的无氟水成膜泡沫灭火剂。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。