专利名称：一种用于细水雾灭火的添加剂的制作方法
技术领域：
本发明属于细水雾灭火技术领域，具体涉及细水雾添加剂的组成和制备方法。
背景技术：
美国建筑火灾实验室《细水雾雾滴和燃烧表面的相互作用技术研究报告》(TECHNICALSUPPORT FOR THE STUDY OF DROPLET INTERACTIONS WITH HOTSURFACES，2000.6.12，见http://www.bfrl.nist.gov/866/NGP/publications/2B3 Final Report.pdf)中，根据添加剂的物理化学性质，大致把细水雾添加剂划分为两类第一类为无机盐类添加剂，主要有以下配方(质量百分数)(1)、24％ LiCl和76％ H2O(2)、5％ LiCl；26％ CaCl2；69％ H2O(3)、10％ Ca(NO3)2；27％ CaCl2；63％ H2O(4)、5％ FeCl3，29％ CaCl2，66％ H2O此类添加剂虽然可以有效提高细水雾的灭火效率，但由于配方中的无机金属盐在水溶液中极易电离，大量的电离金属离子不仅对存贮设备的耐腐蚀性有较高的要求，而且还会对火灾现场的精密仪器和金属材质的设备造成严重的损害，故其应用范围受到很大的限制。
第二类为可以改变细水雾粘性的有机类添加剂，主要由表面活性剂，遮光剂和粘性调节剂组成，主要通过改善细水雾的流动性能和增强细水雾的遮光性来改善细水雾的灭火性能！由于此类添加剂不具有化学灭火作用，故对细水雾的灭火效率提高不多；且此类添加剂中的表面活性剂、遮光剂和粘性调节剂均为高碳链烃，分子结构复杂，不仅合成困难，而且成本较高。
《火灾探测和扑救研究会议论文集》(Proceedings of Fire Suppression and DetectionResearch Application Symposium，Orlando，FL.，Feb.7-9，2001，pp.439-447)介绍了一种泡沫型添加剂对细水雾灭火效果的影响。此类添加剂在灭火过程中可以产生大量泡沫，利用泡沫的隔温和隔氧作用不仅可以达到提高细水雾灭火效率的目的，而且还可以提高燃油的抗复燃性，但灭火后，灭火现场会残留大量的泡沫，对被保护空间造成严重污染。
综上所述，现有的细水雾添加剂大致可分为三类一为无机盐类添加剂，其主要缺点为对设备的腐蚀；二为有机类添加剂，主要缺点是价格较高且对细水雾的灭火效率提高不多；三为泡沫添加剂，主要缺点是泡沫对火灾现场的污染。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于细水雾灭火的添加剂，以克服现有技术分别存在的腐蚀、污染、灭火效率不高的缺陷。
本发明的用于细水雾灭火的添加剂，特征在于其组成配方为
组分质量百分浓度％氟表面活性剂 3.0～6.0烷基酚聚氧乙烯醚 1.5～3.0尿素 4.0～6.5三乙醇胺 0.3～0.5N，N-二甲基甲酰胺10.0～15.0乳酸钠 1.0～1.5水67.4～80.2其中的氟表面活性剂选自于下列五种表面活性剂中的一种①C8F17SO2F；②F[CF(CF3)CF2O]2CF(CF3)CONH(CH2)3N(C2H5)2CH3I；⑧FCNa-3F[CF(CF3)CF2O]2CF(CF3)COONa；④(C2F5)2C(CF3)＝C(CF3)-OC6H4SO3Na；⑤C8F17SO2NH-(CH2)3N(C2H5)2。
本发明用于细水雾灭火的添加剂制备方法，包括混合、搅拌、溶解、稀释、过滤工序；特征在于其配置步骤为把占溶液总质量3.0～6.0％的氟表面活性剂、占溶液总质量67.45～80.25％的水、占溶液总质量0.25～0.5％的三乙醇氨、4.0～6.5％的尿素和1.0～1.5％的乳酸钠、1.5～3.0％的烷基酚聚氧乙烯醚加入到占溶液总质量10.0～15.0％的N-N-二甲基甲酰胺中，完全溶解后用醋酸或氢氧化钠调节其PH值至7.5～8.5，过滤后的溶液即为本发明的细水雾灭火添加剂浓溶液。
将本发明的细水雾灭火的添加剂用于灭火使用时，先把上述细水雾灭火添加剂浓溶液加水稀释至其中的氟表面活性剂的含量降低到质量百分浓度为0.2～0.8％的范围内，然后把稀释后的溶液加入到细水雾灭火系统的蓄水罐中，连接好相应管路；当火灾发生时，打开细水雾灭火系统中的氮气气瓶，在氮气压力的作用下，蓄水罐中的溶液作为灭火介质经过喷头以雾化状态喷出，将火灾扑灭。
与现有的细水雾灭火添加剂相比较，本发明对现有的三种添加剂组成进行了整合改进，取长补短，发明了具有现有添加剂绝大部分优点且基本克服其缺陷的新型配方。本发明的添加剂组分主要包括以下四类一是可以有效增加细水雾化学灭火作用的物质，这类物质包括受热分解的热敏性物质和可以中断燃烧链反应的化学物质；二是碳氢表面活性剂，主要是提高细水雾的隔氧效果和降低火焰的热辐射作用；三是氟表面活性剂，主要作用是降低细水雾的表面张力，提高雾化效果；四是溶剂，作用是使得上述三类物质和水可以形成均一的液相，同时还可以提高细水雾的抗冻能力。由于第一种物质中含有金属离子，因此具有无机盐类添加剂可以有效提高细水雾灭火效率的优点，又由于此类物质是有机盐，在水溶液中不容易电离，故腐蚀性和无机盐相比大大降低；第二类物质中的碳氢表面活性剂和第三类物质中的氟表面活性剂，可以使得细水雾可以在燃烧表面形成一层水膜隔绝氧气和降低热辐射，这就继承了泡沫添加剂的抗复燃能力强的灭火特性，而且又由于此两类物质产生的泡沫数量很少，故可大幅度的减轻泡沫添加剂对灭火现场的污染；同时，第三类物质还可以有效的改善细水雾灭火介质的表面张力，进而改进细水雾的流动特性；第四类物质可以降低细水雾灭火介质的熔点，这对提高细水雾的温度适应范围具有重大意义。
本发明的细水雾灭火添加剂主要利用表面活性剂在燃料表面形成水膜来实现隔氧和隔温的目的，灭火过程基本无泡沫生成，故对灭火现场无污染！本发明的细水雾灭火添加剂中由于含有有机金属盐、表面活性剂和热敏性物质，不仅具有金属离子的高效的化学灭火机理，而且配方中的表面活性剂和热敏性物质对细水雾的气相冷却、阻隔火焰热辐射、隔绝氧气和降低可燃气体和空气混合物的浓度四种物理灭火机理还具有极大的加强作用！物理化学两种灭火机理的耦合作用使得本发明的添加剂灭火效率不仅高于有机类添加剂，而且还远优于无机金属盐添加剂！本发明的细水雾灭火添加剂可以有效提高细水雾的灭火能力；并可以有效阻止燃料的复燃；本发明的添加剂对设备和仪器基本无腐蚀；对灭火现场基本无污染；且由于本发明的添加剂各组成成分均为无毒或低毒，并原料易得，故对人体基本无毒害，生产成本低廉。
与现有制备方法相比较，由于本发明的细水雾添加剂的制备方法是各组分间的一种物理混合过程，且操作条件全部是常温常压，又由于各成分性质稳定，对设备无腐蚀，故此制备方法对设备的腐蚀性、密封性、耐温耐压性等各方面没有要求；且制备过程操作简单、成本低廉，不仅可以采用人工操作，而且实现自动化控制也非常容易。
具体实施例方式实施例1本实施例中的细水雾添加剂采用如下表所列的配方组分质量百分浓度％C8F17SO2F 6.0烷基酚聚氧乙烯醚3.0尿素 6.5三乙醇胺 0.5N-N-二甲基甲酰胺15.0乳酸钠1.5水 67.5配制的操作步骤为
1、把质量为溶液总质量6.0％的C8F17SO2F在缓慢搅拌条件下加入到质量为溶液总质量15.0％的N-N-二甲基甲酰胺中，搅拌直至完全溶解；2、待C8F17SO2F完全溶解后，加入质量为溶液总质量67.5％的水稀释；3、在缓慢搅拌下依次加入质量为溶液总质量0.5％的三乙醇氨、质量为溶液总质量6.5％的尿素和质量为溶液总质量1.5％的乳酸钠；4、待上述组分完全溶解后，加入质量为溶液总质量3.0％的烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌直至完全溶解，形成澄清溶液。
5、用醋酸或氢氧化钠调节其PH值至7.5；过滤后所得的溶液即为本发明的细水雾灭火添加剂浓溶液。
本实施例所得的产物，在搅拌时会产生微量的泡沫；静置保存不会产生沉淀；性质稳定，常温常压下无挥发，无异味，长期贮存不会变质。
在下文中所用到的C8F17SO2F％是指C8F17SO2F在上述浓溶液中加水稀释，C8F17SO2F在水和浓溶液总质量中所占的质量百分比。
不同细水雾添加剂加入量下细水雾灭火介质的表面张力利用表面张力仪对本实施例添加剂不同加入量下细水雾灭火介质的表面张力进行测定，测定的结果列于下表添加剂含量和细水雾灭火介质表面张力关系C8F17SO2F％ 0 0.1％ 0.2％ 0.3％ 0.4％ 0.5％ 0.6％表面张力mN/m 73.20 28.25 27.99 27.18 26.82 26.83 27.54从表面张力测试结果可以说明，C8F17SO2F可以有效的降低细水雾的表面张力，因此可以提高细水雾的雾化效果和改善细水雾灭火介质的流动性能；烷基酚聚氧乙烯醚和C8F17SO2F的共同作用可以使得细水雾在燃料的燃烧表面和火焰之间形成一层水膜，隔绝氧气和降低热辐射；尿素在高温下分解，此过程不仅可以吸收热量降低火焰温度，而且还可以分解产生的惰性气体降低空气中氧气浓度；N-N-二甲基甲酰胺作为溶剂可以溶解上述各组分，作为抗冻剂可以降低细水雾的熔点；乳酸钠在灭火过程中产生的钠离子可以吸收燃烧过程产生的H、OH自由基，中断燃烧链反应；通过以上各组分的共同作用，本发明添加剂可以有效提高细水雾的灭火效率。
细水雾添加剂的灭火效果测试把添加剂加入到纯水中，使其中的C8F17SO2F％稀释到0.2～0.8％，稍微搅拌，然后把此溶液注入到细水雾灭火系统蓄水罐；启动细水雾灭火系统，扑灭被保护空间内的火灾，测定扑灭目标火灾所需的时间作为灭火效率的参数。
通过对酒精火、煤油火和木垛火灭火试验，说明本实施例中的产物可用作细水雾灭火的添加剂。
下列各表列出了本发明的细水雾添加剂含量与细水雾灭火介质表面张力及灭火时间的关系。
添加剂加入量和灭火时间关系(煤油火)C8F17SO2F％ 0 0.1％0.15％ 0.2％0.25％ 0.3％灭火时间/秒 未灭 6.00 3.60 1.75 3.10 3.75添加剂加入量和灭火时间关系(酒精火)C8F17SO2F％ 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60灭火时间/秒 27.0 8.00 7.43 6.50 4.80 5.84 6.45 6.76 9.00添加剂加入量和灭火时间关系(木垛火)C8F17SO2F％ 0 0.20.40.6 0.8 1.0灭火时间/秒 32 20 12 7.6 6.5 7.2上列试验数据证明，对于油池火，当C8F17SO2F％为0.2％时，细水雾灭火效率最高，和常规细水雾相比，可以把细水雾的灭火能力提高三倍以上；对木垛火，当添加剂含量为0.8％时，细水雾灭火能力最高，和常规细水雾相比，灭火时间大约缩短了5倍。
细水雾添加剂的腐蚀性检测根据GB/T5096-1985进行添加剂铜片腐蚀试验，检测结果列于下表铜片腐蚀试验结果序号检验项目 单位 技术要求 检验结果 单项评价1 铜片腐蚀 级 -1-上列检测结果说明本发明的细水雾添加剂对设备无腐蚀。
通过上述的表面张力测试、灭火试验、腐蚀性检测可以说明此发明设计的细水雾添加剂不仅解决了有机添加剂灭火效率不高的不足，还克服了无机盐添加剂腐蚀性强的缺陷，通过对灭火现场的观察，还可以看出此类添加剂灭火后产生泡沫很少，对灭火现场基本无污染。
实施例2本实施例中的细水雾添加剂采用如下表所列的配方组分 质量含量％(C2F5)2C(CF3)＝C(CF3)-OC6H4SO3Na 3.0烷基酚聚氧乙烯醚 1.5尿素 4.0
三乙醇胺0.3N-N-二甲基甲酰胺10.0乳酸钠 1.0水80.2配制过程同实施例1。
在灭火过程中各组分所起的作用同实施例1。
试验测试方法同实施例1。
在下文中所提及的C2F5)2C(CF3)＝C(CF3)-OC6H4SO3Na％是指在上述配方基础上加水稀释，C2F5)2C(CF3)＝C(CF3)-OC6H4SO3Na在浓溶液和稀释加入的水总质量中所占的质量百分比。
不同细水雾添加剂加入量下灭火介质的表面张力利用表面张力仪对本实施例不同添加剂加入量下表面张力进行测定，试验结果如下表添加剂含量和细水雾灭火介质表面张力关系(C2F5)2C(CF3)＝C(CF3)-OC6H4SO3Na％ 0 0.1％ 0.2％ 0.3％ 0.4％ 0.5％ 0.6％表面张力mN/m 73.20 28.30 27.95 27.20 26.75 26.85 27.50从表面张力试验结果可以说明，(C2F5)2C(CF3)＝C(CF3)-OC6H4SO3Na可以有效的降低细水雾的表面张力，因此可以有效提高细水雾的雾化效果和改善细水雾灭火介质的流动性能；其余各组分的作用同实施例1。
细水雾添加剂的灭火效果测试把添加剂加入到纯水中使其中的(C2F5)2C(CF3)＝C(CF3)-OC6H4SO3Na％稀释到0.2～0.8％范围内，稍微搅拌，然后把此溶液注入到细水雾灭火系统蓄水罐；启动细水雾灭火系统，扑灭保护空间内的火灾，测定扑灭目标火灾所需的时间作为灭火效率的参数。
通过对酒精火、煤油火和木垛火灭火试验，说明本实施例中的产物可用作细水雾灭火的添加剂。
下列各表列出了本发明的细水雾添加剂含量与细水雾灭火介质灭火时间关系。
添加剂加入量和灭火时间关系(煤油火)(C2F5)2C(CF3)＝C(CF3)-OC6H4SO3Na％ 0 0.1％ 0.15％ 0.2％ 0.25％ 0.3％灭火时间/秒 未灭 6.20 3.651.70 3.153.73添加剂加入量和灭火时间关系(酒精火)(C2F5)2C(CF3)＝C(CF3)-OC6H4SO3Na％ 0 0.1％ 0.2％ 0.3％ 0.4％ 0.5％ 0.6％灭火时间/秒 27.0 7.40 4.83 5.80 6.55 6.80 9.05添加剂加入量和灭火时间关系(木垛火)
(C2F5)2C(CF3)＝C(CF3)-OC6H4SO3Na％ 0 0.2％ 0.4％ 0.6％ 0.8％ 1.0％灭火时间/秒 3222 13 7.56.7 7.5上列试验数据证明，对于油池火，当(C2F5)2C(CF3)＝C(CF3)-OC6H4SO3Na％为0.2％时，细水雾灭火效率最高，和常规细水雾相比，可以把细水雾的灭火能力提高三倍以上；对木垛火，当(C2F5)2C(CF3)＝C(CF3)-OC6H4SO3Na％为0.8％时，灭火效率最高，灭火时间缩短了近5倍。
细水雾添加剂的腐蚀性检测铜片腐蚀试验结果序号检验项目单位技术要求检验结果单项评价2 铜片腐蚀 级 - 1 -通过上列的腐蚀试验证明本发明的添加剂对设备无腐蚀。
通过上述的表面张力测试、灭火试验、腐蚀性检测可以说明此实施例2中设计的细水雾添加剂不仅灭火效率高，而且无腐蚀，同时通过对灭火现场的观察还可以看出此类添加剂灭火后产生泡沫很少，对灭火现场基本无污染。
权利要求
1.一种用于细水雾灭火的添加剂，特征在于其组成配方为组分 质量含量％氟表面活性剂 3.0～6.0烷基酚聚氧乙烯醚 1.5～3.0尿素 4.0～6.5三乙醇胺 0.3～0.5N，N-二甲基甲酰胺 10.0～15.0乳酸钠 1.0～1.5水 67.5～80.2
2.如权利要求1所述的用于细水雾灭火的添加剂，特征在于其中的氟表面活性剂选自于下列五种表面活性剂的一种①C8F17SO2F；②F[CF(CF3)CF2O]2CF(CF3)CONH(CH2)3N(C2H5)2CH3I；③FCNa-3:F[CF(CF3)CF2O]2CF(CF3)COONa；④(C2F5)2C(CF3)＝C(CF3)-OC6H4SO3Na；⑤C8F17SO2NH-(CH2)3N(C2H5)2。
3.一种用于细水雾灭火的添加剂的制备方法，包括混合、搅拌、溶解、稀释、过滤工序；特征在于其配置步骤为把占溶液总质量3.0～6.0％的氟表面活性剂、占溶液总质量67.45～80.25％的水、占溶液总质量0.25～0.5％的三乙醇氨、4.0～6.5％的尿素和1.0～1.5％的乳酸钠、1.5～3.0％的烷基酚聚氧乙烯醚加入到占溶液总质量10.0～15.0％的N-N-二甲基甲酰胺中，完全溶解后用醋酸或氢氧化钠调节其PH值至7.5～8.5，过滤后的溶液即为本发明的细水雾灭火添加剂浓溶液。
4.如权利要求3所述的用于细水雾灭火的添加剂的制备方法，特征在于将其浓溶液以水稀释至其中的氟表面活性剂为0.2～0.8％质量百分浓度。
全文摘要
本发明细水雾灭火添加剂，特征是把占溶液总质量3.0～6.0％的氟表面活性剂、占溶液总质量67.45～80.25％的水、占溶液总质量0.25～0.5％的三乙醇氨、4.0～6.5％的尿素和1.0～1.5％的乳酸钠、1.5～3.0％的烷基酚聚氧乙烯醚加入到占溶液总质量10.0～15.0％的N－N－二甲基甲酰胺中，完全溶解后用醋酸或氢氧化钠调节其pH值至7.5～8.5，过滤后的溶液即为本发明的细水雾灭火添加剂浓溶液；使用时加水稀释，至其中的氟表面活性剂含量降为0.2～0.8％。本发明细水雾灭火添加剂配置工艺简单；灭火效率高，对存贮设备和灭火现场金属仪器无腐蚀、对灭火现场无污染；可以广泛应用于各种场合的细水雾灭火系统。
文档编号A62D1/00GK1634622SQ20031011279
公开日2005年7月6日 申请日期2003年12月26日 优先权日2003年12月26日
发明者廖光煊, 周晓猛, 秦俊, 刘江虹, 王喜世, 范维澄, 陆强, 厉培德, 蔡波 申请人:中国科学技术大学