一种新型水系灭火剂及其制备方法与流程

文档序号:20195419发布日期:2020-03-27 20:06阅读:153来源:国知局
本发明属于灭火剂
技术领域
,具体涉及一种新型水系灭火剂及其制备方法。
背景技术
:火灾威胁公共安全,危害社会经济发展、污染环境以及人们的正常生活,是人类面临的一个共同的灾难性的问题。随着生产力的发展,财富的增加,社会的进歩,火灾损失及火灾危害范围呈现上升及扩大的趋势。严峻的现实表明,火灾是当今世界上多发性灾害中发生频率较高的和时空跨度最大的一种灾害,纵观国内多起重大火灾事故,特别是近几年工业园区的扩大和高层及超高层建筑的激增都给火灾的扑救带来了新的挑战。面对新的火灾形势及特点,研究和推广新的耐火材料和消防技术应对现代工业化社会的火灾变得尤为重要。水由于来源广泛、廉价易得和很好的灭火性能,故常用于扑救建筑、森林和堆垛火灾成为基层消防中队主要的灭火剂。但是水作为灭火剂也存在严重的不足,首先,水有很好的流动性,大部分水在灭火过程中流失,灭火效率不高特别是在普通火灾的猛烈阶段其灭火效率只有几十分之一或百分之一。其次,水灭火时不能抑制烟气,还会产生大量的水蒸气,水枪射流在在火场中会增加几十倍的浓烈毒烟和流向建筑物内部的强大浓烟气流,容易在楼道形成烟窗,使人员逃生困难。第三水附着力很小,不能有效的防护和扑救垂直表面可燃物的火灾,容易造成较大的水渍损失。在此外,水有很多火情不适于作为灭火剂,如:过氧化物和轻金属等遇水后发生剧烈化学反应,会加剧燃烧;扑救高温粘稠的可燃液体火灾,会引起可燃液体的沸溢和喷溅现象,导致火灾蔓延。因此,研究在水中添加一种或多种试剂,改变水的粘度、附着力、汽化潜热和润湿力等物理和化学性质,从而大幅提高水的灭火效率。这种由水和其他几种化学添加剂组成,一般以液滴或液滴和泡沫混合混合的形式灭火的灭火剂都称为水系灭火剂。中国专利申请号为cn201810129471.0公开了一种水系灭火剂,采用自制的氟碳表面活性剂,不含持久性有机污染物,降解快,不会对环境造成污染,但是灭火性能还需提高。技术实现要素:发明目的:为了克服以上不足,本发明的目的是提供一种新型水系灭火剂及其制备方法,是通过冷却窒息组分、隔离功能组分、阻燃功能组分、抗冻功能组分之间的协同作用,与现有技术中的水系灭火剂相比,物理化学性质更优良,并且无毒无害,还能在较低的温度下正常使用,大大降低了水的表面张力,增强了润湿性,提高灭火性能,灭火效果好,制备方法简单,应用前景广泛。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种新型水系灭火剂,其特征在于,包括冷却窒息组分、隔离功能组分、阻燃功能组分、抗冻功能组分;所述冷却窒息组分,按质量份数计,由以下组分构成:乙二酸钠60~70份、碳酸钠30~40份、氯化铵20~25份、乙二酸15~25份;所述隔离功能组分按质量份数计,由以下组分构成:起泡剂60~70份、配伍剂20~30份、稳泡剂5~15份;所述阻燃功能组分为阻燃剂;所述抗冻功能组分为抗冻剂。本发明所述的新型水系灭火剂,四种无机盐复配组成所述冷却窒息组分,协同效果好,溶解度、溶液的酸碱性及相互之间的反应达到最佳,该组分易溶于水,且能分解出co2、nh3、h2o、n2等阻燃气体,同时起到冷却作用;所述隔离功能组分,可以生成泡沫覆盖层,有效的抑制了燃料的蒸发,隔绝氧气,阻止热量的传递,同时泡沫析出的水溶液有冷却作用,吸热蒸发,可降低氧气浓度,其中起泡剂用来生成泡沫,配伍剂有良好的配伍性,用来使其他组分之间产生协同作用,还提高了抗酸碱能力,稳泡剂的加入,可以增加泡沫的稳定性,延长泡沫寿命,从而提高灭火效率;所述阻燃功能组分,可以降低可燃物表面的热传递速度,从而影响物质的燃烧过程,并最终使其熄灭;所述抗冻功能组分,是为了所述的新型水系灭火剂适应各种环境,在低温下也保持原有性能,正常发挥灭火作用。进一步的,上述的新型水系灭火剂,所述冷却窒息组分、隔离功能组分、阻燃功能组分、抗冻功能组分的配置质量比为20:1:5:7。进一步的,上述的新型水系灭火剂,所述起泡剂为阴离子型表面活性剂,所述阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、全氟辛基磺酸钠、n-二羟乙基基全氟辛基磺酸胺的一种或几种的混合;所述配伍剂为两性表面活性剂,所述两性表面活性剂为十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、癸烷基羟丙基磺基甜菜碱、十八烷基二羟乙基氧化胺、十四烷基二羟乙基氧化胺的一种或几种的混合;所述稳泡剂为天然产物和高分子化合物的结合物。进一步的,上述的新型水系灭火剂,所述阻燃剂为无机阻燃剂和有机阻燃剂的复配物,按质量份数计,由以下组分构成:氧化锑30~35份、硼酸锌25~32份、二乙基次膦酸铝25~30份、聚异氰脲酸三烯丙基酯次膦酯铝盐20~25份。无机阻燃剂最大的优点就是大多不会产生有毒和腐烛性气体,对环境友好,但无级阻燃剂单独使用时阻燃效果不明显,与有机阻燃剂复配能明显提高阻燃效果,选用2种无机阻燃剂和2种有机阻燃剂复配,在不同浓度下相互组合、协同,能够发挥最大的阻燃效果。进一步的,上述的新型水系灭火剂,所述抗冻剂为有机物和无机物的混合物。进一步的,上述的新型水系灭火剂,所述有机物为酒精、乙二醇、甘油的一种或几种的混合;所述无机物为氯化钠、氯化铵、硫酸铵的一种或几种的混合;所述有机物和无机物的混合物中,有机物和无机物的配置质量比为3:1。有机物中,由于酒精易挥发,而在同一温度下时,甘油使用量大,成本会比较高,乙二醇则是使用最多的抗冻剂,但作为有机物也不宜添加较多。若单独使用乙二醇,温度达到-20℃,乙二醇添加量需40%,在灭火剂中不可取,所以本发明采用有机物和无机物的混合物作为抗冻剂,在保证灭火效果好的前提下,更环保,低成本,使本发明所述的新型水系灭火剂在高低温下都能保持原有的状态和性能。本发明还涉及所述新型水系灭火剂及其制备方法,包括以下步骤:(1)原料准备:所述原料包括冷却窒息组分、隔离功能组分、阻燃功能组分、抗冻功能组分;(2)制备:将乙二酸钠、碳酸钠、氯化铵、乙二酸混合于同一溶液中,配制缓冲溶液调节ph后得到所述冷却窒息组分;将起泡剂、配伍剂、稳泡剂混合配制得到所述隔离功能组分;将上述配置好的所述冷却窒息组分、隔离功能组分按配置质量比配成溶液后,分别将所述阻燃剂、抗冻剂加入其中,混合均匀,得到所述新型水系灭火剂。进一步的,上述的新型水系灭火剂,所述新型水系灭火剂的ph值为7.0~8.5。为了对环境无破坏,安全环保,同样对储存容器也不能有腐烛性,因此,在保证灭火效果的前提下,所述的新型水系灭火剂的ph值为7.0~8.5最合适。与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:(1)本发明公开的新型水系灭火剂,是通过冷却窒息组分、隔离功能组分、阻燃功能组分、抗冻功能组分之间的协同作用,四种无机盐复配组成冷却窒息组分,协同效果好,溶解度、溶液的酸碱性及相互之间的反应达到最佳,该组分易溶于水,且能分解出co2、nh3、h2o、n2等阻燃气体,同时起到冷却作用;隔离功能组分可以生成泡沫覆盖层,有效的抑制了燃料的蒸发,隔绝氧气,阻止热量的传递,同时泡沫析出的水溶液有冷却作用,吸热蒸发,可降低氧气浓度,其中起泡剂用来生成泡沫,配伍剂有良好的配伍性,用来使其他组分之间产生协同作用,还提高了抗酸碱能力,稳泡剂的加入,可以增加泡沫的稳定性,延长泡沫寿命,从而提高灭火效率;阻燃功能组分,选用2种无机阻燃剂和2种有机阻燃剂复配,在不同浓度下相互组合、协同,能够发挥最大的阻燃效果,降低了可燃物表面的热传递速度,从而影响物质的燃烧过程,并最终使其熄灭;抗冻功能组分,是为了所述的新型水系灭火剂适应各种环境,在低温下也保持原有性能,正常发挥灭火作用,并且更环保,低成本;(2)本发明公开的新型水系灭火剂的制备方法简单且具有很高的灵活性,得到的新型水系灭火剂物理化学性质优良,无毒无害,能在较低的温度下正常使用,大大降低了水的表面张力,增强了润湿性,提高灭火性能,灭火效果好,应用前景广泛。具体实施方式下面将结合具体实验数据,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明的保护范围。以下实施例提供了一种新型水系灭火剂,包括冷却窒息组分、隔离功能组分、阻燃功能组分、抗冻功能组分;所述冷却窒息组分,按质量份数计,由以下组分构成:乙二酸钠60~70份、碳酸钠30~40份、氯化铵20~25份、乙二酸15~25份;所述隔离功能组分按质量份数计,由以下组分构成:起泡剂60~70份、配伍剂20~30份、稳泡剂5~15份;所述阻燃功能组分为阻燃剂;所述抗冻功能组分为抗冻剂。进一步的,所述冷却窒息组分、隔离功能组分、阻燃功能组分、抗冻功能组分的配置质量比为20:1:5:7。进一步的,所述起泡剂为阴离子型表面活性剂,所述阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、全氟辛基磺酸钠、n-二羟乙基基全氟辛基磺酸胺的一种或几种的混合;所述配伍剂为两性表面活性剂,所述两性表面活性剂为十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、癸烷基羟丙基磺基甜菜碱、十八烷基二羟乙基氧化胺、十四烷基二羟乙基氧化胺的一种或几种的混合;所述稳泡剂为天然产物和高分子化合物的结合物。此外,所述天然产物为明胶和皂素的一种或两种的混合,所述高分子化合物为n,n-双羟乙基十二烷基酰胺、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、三乙醇胺的一种或几种的混合;所述天然产物和高分子化合物的结合物中,天然产物和高分子化合物的配置质量比为2:1。进一步的,所述阻燃剂为无机阻燃剂和有机阻燃剂的复配物,按质量份数计,由以下组分构成:氧化锑30~35份、硼酸锌25~32份、二乙基次膦酸铝25~30份、聚异氰脲酸三烯丙基酯次膦酯铝盐20~25份。此外,所述抗冻剂为有机物和无机物的混合物。所述有机物为酒精、乙二醇、甘油的一种或几种的混合;所述无机物为氯化钠、氯化铵、硫酸铵的一种或几种的混合;所述有机物和无机物的混合物中,有机物和无机物的配置质量比为3:1。进一步的,所述新型水系灭火剂的ph值为7.0~8.5。实施例1(1)原料准备:所述原料包括冷却窒息组分、隔离功能组分、阻燃功能组分、抗冻功能组分。(2)制备:将乙二酸钠、碳酸钠、氯化铵、乙二酸混合于同一溶液中,配制缓冲溶液调节ph后得到所述冷却窒息组分;将十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、由明胶、n,n-双羟乙基十二烷基酰胺、羧甲基纤维素钠配置的混合液混合配制得到所述隔离功能组分;将上述配置好的所述冷却窒息组分、隔离功能组分按配置质量比配成溶液后,分别将所述阻燃剂、由酒精、乙二醇、氯化钠、氯化铵组成的混合液加入其中,混合均匀,得到所述新型水系灭火剂。实施例2(1)原料准备:所述原料包括冷却窒息组分、隔离功能组分、阻燃功能组分、抗冻功能组分。(2)制备:将乙二酸钠、碳酸钠、氯化铵、乙二酸混合于同一溶液中,配制缓冲溶液调节ph后得到所述冷却窒息组分;将十二烷基硫酸钠、全氟辛基磺酸钠、十八烷基二羟乙基氧化胺、由明胶、羧甲基纤维素钠配置的混合液混合配制得到所述隔离功能组分;将上述配置好的所述冷却窒息组分、隔离功能组分按配置质量比配成溶液后,分别将所述阻燃剂、由乙二醇、氯化铵、硫酸铵组成的混合液加入其中,混合均匀,得到所述新型水系灭火剂。实施例3(1)原料准备:所述原料包括冷却窒息组分、隔离功能组分、阻燃功能组分、抗冻功能组分。(2)制备:将乙二酸钠、碳酸钠、氯化铵、乙二酸混合于同一溶液中,配制缓冲溶液调节ph后得到所述冷却窒息组分;将全氟辛基磺酸钠、n-二羟乙基基全氟辛基磺酸胺、十四烷基二羟乙基氧化胺、由皂素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇配置的混合液混合配制得到所述隔离功能组分;将上述配置好的所述冷却窒息组分、隔离功能组分按配置质量比配成溶液后,分别将所述阻燃剂、由乙二醇、甘油、氯化钠、氯化铵组成的混合液加入其中,混合均匀,得到所述新型水系灭火剂。效果验证:按照下述标准对由上述实施例1、实施例2、实施例3得到的新型水系灭火剂进行理化性能检测。水系灭火剂的理化性能包括凝固点、抗冻结、融化性、ph值、表面张力,参照gb15308-2006,试验方法如下:(1)凝固点:开启恒温冷浴器,将盛在玻璃容器中的实施例1、实施例2、实施例3得到的新型水系灭火剂样品放在冷浴器中,温度从-10℃开始设置,每隔个5小时降低1℃并观察一次样品的状态,将玻璃容器取出倾斜一定角度观察,如仍存在流动态放回冷浴器,继续降温。当到达某一温度时,取出样品已冻结,水平放置5s内也无任何流动,则记录此温度为该灭火剂的凝固点。(2)抗冻结、融化性:将冷浴器温度设置为比灭火剂凝固点低(10±1)℃,然后将实施例1、实施例2、实施例3得到的新型水系灭火剂样品置于冷浴器中保持24h后取出,在室温下放置24h~96h,观察样品有无分层和非均相现象。(3)ph值:用hanaph211测定,将电极浸入灭火剂溶液中,温度保持在(20±2)℃下分别测定两次值,以平均值作为最后的测定结果。(4)表面张力:用bzy系列自动表面张力仪测定灭火剂溶液的表面张力,取两次平均值为测定结果。根据以上方法,测定结果如下表1。表1样品性能测试结果实施例凝固点(℃)抗冻性、融化性ph表面张力(m/nm)实施例1-15无可见分层和非均相8.0521.2实施例2-17无可见分层和非均相7.9020.6实施例3-14无可见分层和非均相7.5020.1可见,由实施例1、实施例2、实施例3得到的新型水系灭火剂样品的各项理化性能均符合标准,还可在较低的温度下正常使用,很大程度上降低了水的表面张力,增强了润湿性,提高灭火性能。该配方灭火剂有着优良的物理化学性质,并且无毒无害,是理想的环保型水系灭火剂。本发明具体应用途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出,以上实施例仅用于说明本发明,而并不用于限制本发明的保护范围。对于本
技术领域
的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3 
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