专利名称：通用型易降解a类泡沫灭火剂的制作方法
技术领域：
本发明属于灭火剂，尤其是涉及一种通用型易降解A类泡沫灭火剂。
背景技术：
泡沫灭火剂是一种主要用于扑救各类固体、液体火灾的灭火装备，在保障人民生命财产安全方面发挥着重要的作用，A类泡沫灭火剂主要用于扑救固体火灾。曾有报道将充分发泡的A类泡沫灭火剂泡沫喷施于建筑物之上，可以利用聚集气泡中的空气穴来阻挡外界火源的热辐射，从而避免建筑物被相邻着火建筑物所引燃，但是为取得这种隔热防护效果，需要泡沫具备高度稳定性和高发泡倍数。此外，目前A类泡沫灭·火剂主要配置在A类泡沫消防车(亦称为压缩空气泡沫消防车)，如能使A类泡沫灭火剂同时具备扑救可燃、易燃液体火灾的能力，则可以较好的扩展A类泡沫消防车灭火作战适用范围，使得A类泡沫消防车在发生固体火灾或液体火灾时均可出动作战，特别是发生固液混合火灾(如汽车火灾)时其适应性更为理想。因此，使A类泡沫灭火剂兼有扑救A类火灾和B类火灾的功能，则可进一步扩大消防部门的灭火和防护作战能力，有效应对各类复杂的火场状况。值得注意的是，泡沫灭火剂作为一类化学品，其生物降解性、生态毒理性等环保性能日益受到重视。实际上，泡沫灭火剂在其生产、储存、使用或者废弃的整个生命周期内，均存在释放于自然环境中的风险，对环境带来潜在威胁。例如，泡沫灭火剂在火灾现场使用后，所含的化学组分将随着灭火用水流入河流、湖泊、城市排水系统等，或者渗入地下。仅以2010年大连7 . 16火灾为例，即有一千多吨泡沫灭火剂通过灭火过程而排放到临近海域和地下水环境中，初步的环境评估不容乐观。又如，1987年瑞士某轮胎仓库发生火灾，使用了750吨合成型泡沫灭火剂才控制火势，但灭火泡沫流入下游50公里范围内的鱼类几乎全部死亡。类似的情况在1992年英国一个化学品工厂火灾处置中同样出现过。实际上，泡沫灭火剂对环境产生潜在危害的根本原因在于其中所含有的有机化合物，该类物质将对环境造成污染。
发明内容
本发明根据现有A类泡沫灭火剂存在的作用单一以及污染自然环境的技术问题而公开一种通用型易降解A类泡沫灭火剂，本泡沫灭火剂具有优异灭火、隔热防护性能和低毒的特点。本发明的通用型易降解A类泡沫灭火剂包括主发泡剂、辅发泡剂、助溶剂、稳定剂和水，其重量百分比组成为主发泡剂8%-25%，辅发泡剂5%-20%，助溶剂20%-40%，泡沫稳定剂O. 1%_5%，水，余量；所述主发泡剂是脂肪醇硫酸盐、脂肪醇磺酸盐、α -磺基脂肪酸甲酯钠盐、羧基甜菜碱或磺基甜菜碱的一种，其中脂肪醇硫酸盐是十_■烧基硫酸纳、十_■烧基硫酸按或羊烧基硫酸纳；
脂肪醇磺酸盐是十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钾或十四烷基磺酸钠；α-磺基脂肪酸甲酯钠盐是α-磺基月桂酸甲酯钠盐或α-磺基豆蘧酸甲酯钠盐；羧基甜菜碱是十二烷基二甲基甜菜碱或辛烷基二甲基甜菜碱；横基甜菜喊是十_■烧基_■甲基横基丙基甜菜喊或十四烧基_■甲基横基丙基甜菜碱；所述辅发泡剂是脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、α -烯烃磺酸盐或烷基糖苷的一种，其中脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐是月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠或正辛醇聚氧乙烯醚硫酸钠； α-烯烃磺酸盐是C8_1(l α -烯烃磺酸盐、C12 α -烯烃磺酸盐或C12_14 α -烯烃磺酸盐；烷基糖苷是C8_1(iAPG、C12APG 或 C12_14APG ；所述助溶剂是乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁
醚、丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚、乙二醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、异丁醇中的一种或任选一种醚和醇；所述泡沫稳定剂是黄原胶、阿拉伯胶、瓜尔胶、桃胶、果胶、魔芋胶、结冷胶、卡拉胶、海藻酸钠、玉米淀粉、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、直链烷基醇酰胺或高碳醇中的一种或或任选两种及其以上，其中直链烷基醇酰胺是椰油脂肪酸单乙醇酰胺或椰油脂肪酸二乙醇酰胺；高碳醇是正辛醇或正癸醇、月桂醇或正十四醇。所述通用型易降解A类泡沫灭火剂含有润湿渗透剂，所述润湿渗透剂是琥珀酸二异辛酯磺酸钠(Α0Τ)、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠(T)、脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)、二苄基复酚聚氧乙烯醚(BS)、壬基酚聚氧乙烯醚(NP)或辛基酚聚氧乙烯醚(OP)中的一种，其重量百分比含量为O. 5%-2%。所述通用型易降解A类泡沫灭火剂含有缓蚀剂，所述缓蚀剂是天冬氨酸、肉桂醛、月桂酰基肌氨酸或S-羧乙基硫代琥珀酸中的一种，其重量百分比含量为O. 2%-2%。所述通用型易降解A类泡沫灭火剂含有防腐剂，所述防腐剂是对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯或对羟基丙甲酸丙酯中的一种，其重量百分比含量为O. 1%-2%。A类泡沫灭火剂通常以O. 1%-1. 0%的混合比与水混合后使用，远低于传统的泡沫灭火剂如水成膜泡沫灭火剂和蛋白泡沫灭火剂3%或6%的混合比。因此，若在较低的预混比条件下使A类泡沫灭火剂获得较佳的发泡性能，必须要求所选用的发泡剂具备较好的发泡性能。根据表面化学领域的已有经验，两种或两种以上的碳氢表面活性剂复配时，往往可以获得比其中单一一种表面活性剂更优异的发泡性能。因此本发明中使用主发泡剂和辅发泡剂复配的手段，赋予最终产品优异的发泡性能，从而使其在较低的使用浓度下即可具备理想的发泡性能。进一步而言，对于表面活性剂结构与其发泡能力的关系，当前表面化学研究的一般结论和普遍认识如下(I)对于表面活性剂同系物，疏水链碳原子数增加，降低表面张力的效率增大；(2)疏水基碳链中引入分支，会降低发泡能力；(3)阴离子表面活性剂和两性表面活性剂一般具有较好的起泡能力，非离子表面活性剂次之，阳离子表面活性剂最弱。而从表面活性剂的生物降解性和生态毒理性角度考虑，则注意到a.表面活性剂的生物降解性主要由疏水基团决定；b.降解性能随着疏水基线性程度的增加而增加；c.疏水链长短对降解性也有影响，当烷基链长在C6-C14之间最易降解；d.阳离子型表面活性剂最不易生物降解；e.阳离子型表面活性剂毒性最高，阴离子型居中，非离子和两性表面活性剂毒性普遍偏低；f.对水生生物而言，非离子型表面活性剂的毒性总体上高于阴离子型表面活性剂。综合上述因素，适宜作为主发泡剂的碳氢表面活性剂应具备a.疏水主链为直链结构；b.疏水主链长度在C8-C14之间；c.相对适宜的离子结构为阴离子或者两性。基于以上认识，本发明选择了符合上述要求的以下5种主发泡剂(I)脂肪醇硫酸盐，其通式为ROSO3M,直链型R的长度在C8-C14之间，M为Na+、K+或NH4+ ；(2)脂肪醇磺酸盐，其通式为ROSO2M,直链型R的长度在C8-C14之间，M为Na+、K+或NH4+ ；(3) α -磺基脂肪酸甲酯钠盐，其通式为RCH (SO3Na)COOCH3，其中直链型R的长度在C8-C14之间。(4)羧基甜菜碱，通式为RN+(CH3)2(CH2)nC00_，直链型R的长度在Cltl-C14之间，η=1_3 ；(5)磺基甜菜碱，其通式为RN+(CH3)2 (CH2)mS03_，直链型R的长度在Cltl-C14之间，n=l_3。 设置辅发泡剂是本发明的另一个重要设计思想(I)较低的表面张力对于泡沫灭火剂扑救液体火灾极为重要，目前常用的降低表面张力组分为氟表面活性剂。但是由于氟表面活性剂众所周知的环境持久性，已经被多个国际环境公约限制使用。因此通过两种碳氢表面活性剂复配来降低表面张力是选择辅发泡剂的一个重要考虑因素；(2)进一步而言，目前已知两性表面活性剂、非离子表面活性剂及部分阴离子表面活性剂具有优良复配性能；(3)考虑到实际灭火过程中消防水源的水质千差万别，因此辅发泡剂应具备较好的抗硬水能力，弥补部分主发泡剂在抗硬水能力方面的不足，扩大产品适用范围，降低对水质的要求。在此方面，较为适宜的发泡剂组分同样为两性表面活性剂、非离子表面活性剂及部分阴离子表面活性剂。基于以上认识，本发明选择了符合上述要求的以下3种辅发泡剂(I)脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐，其通式为RO (C2H4O)nSO4Na,直链型R的长度在C8-C14之间，η=1_4 ；(2)α-烯烃磺酸盐，其直链型R的长度在C8-C14之间；(3)烷基糖苷，其通式为RO(G)n，其中直链型R的长度在C8-C14之间，G为糖单元，η彡2。助溶剂是几乎所有泡沫灭火剂产品中均含有的一类组分。一般而言，常用的二乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇甲醚和二丙二醇二甲醚等多元醇醚类的毒性大多数在低至微毒之间。例如二丙二醇二甲醚就属于欧盟/美国认可的绿色有机溶剂。特别是为使本发明所述通用型易降解A类泡沫灭火剂获得相对较低的凝固点，使其在更为苛刻的环境下亦能使用，醚和醇的混合物作为助溶剂效果更优。为了使灭火泡沫具备高度的稳定性，从而有效的发挥其隔热防护作用以及对液体蒸发的覆盖作用，因此泡沫稳定剂是本发明必需添加的一种组分。灭火泡沫是大量微小气泡的聚集体，泡沫溶液转变为泡沫是一个能量引入的过程，因此泡沫是一个热力学不稳定体系，其本质是不可能稳定的。泡沫破坏的过程主要是隔开液体的液膜由厚变薄直至破裂的过程，因此泡沫的稳定性主要决定于排液的快慢和液膜的强度。通过添加相应物质增加液膜弹性和液膜粘度来提高泡沫的稳定性，是目前最为常用的稳泡手段。本发明选择的泡沫稳定剂是具有增稠、增粘的性质的高分子物质和直链烷基醇酰胺或直链烷基醇。其中天然高分子物质几乎无毒并且具有优异的生物降解性，直链烷基醇酰胺，其通式为RON(CH2CH2OH)2，直链烷基R的长度在C8-C18之间，其中最为常用的是椰油脂肪酸二乙醇酰胺(商品名为6501)。高碳醇则是一种直链烷基伯醇，其通式为R0H，直链烷基R的长度在C8-C18 之间。本发明根据所述的通用型易降解A类泡沫灭火剂的使用和储存需要加入适量的润湿渗透剂、缓蚀剂和防腐剂。加入适量的润湿渗透剂有利于提高本发明针对固体火灾的灭火性能，使其对木材、织物堆垛等易发生深部火灾的固体火灾更为有效。虽然本泡沫灭火剂的主发泡剂和辅发泡剂均为碳氢类表面活性剂，但其亲水基团通常在烷基链末端，其润湿效力不如亲水基团在烷基链中间位置的碳氢类表面活性剂，例如，常用的润湿渗透剂琥珀酸二异辛酯磺酸钠(Α0Τ)，化学结构为
权利要求
1.通用型易降解A类泡沫灭火剂，其特征在于包括主发泡剂、辅发泡剂、助溶剂、稳定剂和水，其重量百分比组成为主发泡剂8%-25%，辅发泡剂5%-20%，助溶剂20%-40%，泡沫稳定剂O. 1%_5%，水，余量； 所述主发泡剂是脂肪醇硫酸盐、脂肪醇磺酸盐、α -磺基脂肪酸甲酯钠盐、羧基甜菜碱或磺基甜菜碱的一种，其中 脂肪醇硫酸盐是十~■烧基硫酸纳、十~■烧基硫酸按或羊烧基硫酸纳； 脂肪醇磺酸盐是十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钾或十四烷基磺酸钠； α-磺基脂肪酸甲酯钠盐是α-磺基月桂酸甲酯钠盐或α-磺基豆蘧酸甲酯钠盐； 羧基甜菜碱是十二烷基二甲基甜菜碱或辛烷基二甲基甜菜碱； 横基甜菜喊是十~■烧基~■甲基横基丙基甜菜喊或十四烧基~■甲基横基丙基甜菜喊； 所述辅发泡剂是脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、α-烯烃磺酸盐或烷基糖苷的一种，其中 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐是月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠或正辛醇聚氧乙烯醚硫酸钠； α -烯烃磺酸盐是C8_1(l α -烯烃磺酸盐、C12 α -烯烃磺酸盐或C12_14 α -烯烃磺酸盐； 烷基糖苷是 C8_1(iAPG、C12APG 或 C12_14APG ； 所述助溶剂是乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇二甲醚、乙二醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、异丁醇中的一种或任选一种醚和醇； 所述泡沫稳定剂是黄原胶、阿拉伯胶、瓜尔胶、桃胶、果胶、魔芋胶、结冷胶、卡拉胶、海藻酸钠、玉米淀粉、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、直链烷基醇酰胺或高碳醇中的一种或或任选两种及其以上，其中 直链烷基醇酰胺是椰油脂肪酸单乙醇酰胺或椰油脂肪酸二乙醇酰胺；高碳醇是正辛醇或正癸醇、月桂醇或正十四醇。
2.根据权利要求I所述的通用型易降解A类泡沫灭火剂，其特征在于所述通用型易降解A类泡沫灭火剂含有润湿渗透剂，所述润湿渗透剂是琥珀酸二异辛酯磺酸钠(AOT)、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠(T)、脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)、二苄基复酚聚氧乙烯醚(BS)、壬基酚聚氧乙烯醚(NP)或辛基酚聚氧乙烯醚(OP)中的一种，其重量百分比含量为O. 5%-2%。
3.根据权利要求I所述的通用型易降解A类泡沫灭火剂，其特征在于所述通用型易降解A类泡沫灭火剂含有缓蚀剂，所述缓蚀剂是天冬氨酸、肉桂醛、月桂酰基肌氨酸或S-羧乙基硫代琥珀酸中的一种，其重量百分比含量为O. 2%-2%。
4.根据权利要求I所述的通用型易降解A类泡沫灭火剂，其特征在于所述通用型易降解A类泡沫灭火剂含有防腐剂，所述防腐剂是对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯或对羟基丙甲酸丙酯中的一种，其重量百分比含量为O. 1%-2%。
全文摘要
本发明是通用型易降解A类泡沫灭火剂，包括主发泡剂、辅发泡剂、助溶剂、稳定剂和水，其重量百分比组成为主发泡剂8%-25%，辅发泡剂5%-20%，助溶剂20%-40%，泡沫稳定剂0.1%-5%，水，余量，还包括适量的润湿渗透剂、缓蚀剂和防腐剂。本泡沫灭火剂具有优异灭火、隔热防护性能和低毒的特点，可快速扑救常见的固体火灾和液体火灾。
文档编号A62D1/02GK102886114SQ201210439578
公开日2013年1月23日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者包志明, 傅学成, 陈涛, 宋波, 张宪忠, 王荣基, 胡英年, 夏建军 申请人:公安部天津消防研究所