低氟环保型水成膜泡沫灭火剂及其制备方法
【专利摘要】一种低氟环保型水成膜泡沫灭火剂及其制备方法。该灭火剂由氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、含硅表面活性剂、有机溶剂、稳泡剂、抗烧剂、防腐剂及水组成，其重量百分比为1-2％、10-40％、1-10％、20-30％、0.1-1％、2-8％、0.1-1％，余量为水。本发明灭火剂的制备方法采用：氟碳表面活性剂和有机溶剂混合搅拌组成组分A，碳氢表面活性剂、含硅表面活性剂和水混合组成组分B，抗烧剂、稳泡剂以及防腐剂混均匀组成组分C，将B加入到A中混合，再将C缓慢加入到A中，搅拌均匀。本发明通过三种表面活性剂的复配，能将氟碳表面活性剂的用量降低到2％以下，而且仍保持较低的表面张力，既可降低水成膜泡沫灭火剂的成本，又可减少氟类化合物对环境造成的危害。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于消防灭火材料领域，具体涉及一种水成膜泡沫灭火剂，更具体涉及一 种氟含量较低环保型水成膜泡沫灭火剂及其制备方法。 低氟环保型水成膜泡沬灭火剂及其制备方法
【背景技术】
[0002] 水成膜泡沫（Aqueous Film Forming Foam，AFFF)灭火剂，又称为"轻水"泡沫灭 火剂，是国外20世纪60年代发展起来的一种高效灭火剂。水成膜泡沫溶液以氟碳表面活 性剂为主要原料，同时又包括碳氢表面活性剂、稳泡剂、抗冻剂等助剂。凭借其较高的表面 活性，在灭火过程中，AFFF可以沿可燃性液体表层向四周扩散，并由泡沫析出的液体形成一 层水膜，使泡沫和可燃性液体之间分隔。该水膜不仅能隔绝燃料表面与氧气接触，还能对燃 料表面进行冷却降温；同时，泡沫中析出的水在高温下蒸发为水蒸气，稀释可燃性液体上方 的氧气浓度。此三重因素协同作用，实现高效灭火，使得水成膜泡沫灭火剂在世界范围内得 到广泛应用，成为国际上重点发展的灭火剂。
[0003] 然而，近年来生物降解性、生态毒理性等环保性能日益受到重视。作为水成膜泡沫 灭火剂核心组分的氟碳表面活性剂，可分解成全氟辛烷磺酸盐或类似物。这是一类具有全 身多脏器毒性的环境污染物，且持久性极强，是最难分解的有机污染物之一，并具有远距离 环境传输的能力，污染范围极广，扩散在环境中，长时间被残留，可能会带来与含氯氟烃、含 溴氟烃相似的对环境的破坏。国际上己有相关法律文件对氟碳表面活性剂的使用进行了限 制。因此，环境友好型泡沫灭火剂的研发成为研究的热点。
[0004] 纵观国内外水成膜泡沫配方，要满足快速高效灭火性能要求的水成膜泡沫灭火 剂，其中氟碳表面活性剂的质量百分比大都在3%以上，这种高氟含量的使用势必会造成 严重的生态环境问题，因此加紧对环保型表面活性剂的研发及提高各类表面活性剂复配技 术，寻求低氟含量的水成膜泡沫灭火剂，具有十分重要的意义。
[0005] 含硅表面活性剂是不同于氟碳表面活性剂的另一类重要的特种表面活性剂，由于 它具有优良的降低表面张力的性能，润滑性能和无毒副作用等特性，含硅表面活性剂在曰 化用品、洗涤、皮革、农药、纺织等领域应用广泛。与传统的碳氧表面活性剂相比，含硅表面 活性剂具有更高的表面活性，碳氢表面活性剂临界胶束浓度以上的溶液表面张力值一般 在30-40mN/m，而含硅表面活性剂能够将水的表面张力降低到20-30mN/m，仅次于氟碳表面 活性剂的表面活性（全氟类表面活性剂能够将水的表面张力降低到20mN/m以下）。大量的 研究表明，氟碳表面活性剂和碳氢表面活性剂复配能产生更高的表面活性，大大降低氟碳 表面活性剂的用量。然而氟碳表面活性剂与含硅表面活性剂的复配研究较少，国内外有关 氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂及含硅表面活性剂三类表面活性剂一起复配使用的报道 更少。
【发明内容】
[0006] 本发明针对现有技术存在的上述问题，从高效环保的角度，对氟碳表面活性剂、碳 氢表面活性剂及含硅表面活性剂的复配体系进行了研究，发现含硅表面活性剂与氟碳表面 活性剂和碳氢表面活性剂均存在相互作用，含硅表面活性剂的加入能够使碳氢表面活性剂 和氟碳表面活性剂的水溶液表面张力下降。由此，本发明采用三种表面活性剂复配技术，研 发出低氟环保型水成膜泡沫灭火剂。
[0007] 本发明的目的在于主要是提供一种低氟含量高效环保型水成膜泡沫灭火剂及其 制备方法。用该配方配制的灭火剂，发泡倍数能够达到15倍，泡沫稳定，灭火速度快，抗烧 性能好。
[0008] 为了实现本发明的上述目的，本发明提供了如下的技术方案：
[0009] 低氟环保型水成膜泡沫灭火剂，该灭火剂由氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、含 硅表面活性剂、有机溶剂、稳泡剂、抗烧剂、防腐剂及水组成，其各组分的重量百分比为：
[0010] 氟碳表麗活件剂 1%-2% 碳氢表_活性剂： 10%-40% 含硅表面活忡剂： 1%-1? 有机溶· 20%-__ 抗烧剤 0.1 %4? 稳泡剂 防腐剂 0.1%-1:% 余量为水。
[0011] 根据所述的低氟环保型水成膜泡沫灭火剂，其中所述的氟碳表面活性剂为阳离子 型全氟烷基季铵碘化物或非离子型全氟环氧烷基类表面活性剂或两性离子型氟碳表面活 性剂，碳氢表面活性剂为12?18个碳原子的两性咪唑啉或甜菜碱，有机溶剂为乙二醇、二 乙二醇单丁醚、异丁醇、十二醇、丙三醇、正丁醇或乙二醇丁醚，抗烧剂为黄原胶，稳泡剂为 尿素。
[0012] 根据所述的低氟环保型水成膜泡沫灭火剂，其中所述的含硅表面活性剂为阴离子 型含硅表面活性剂或非离子型聚硅氧烷多烷氧基醚共聚物表面活性剂。
[0013] 根据所述的低氟环保型水成膜泡沫灭火剂，其中所述的防腐剂为苯甲酸钠或山梨 酸钾。
[0014] 制备所述的低氟环保型水成膜泡沫灭火剂的方法：按所述组分的比例称取氟碳表 面活性剂和有机溶剂混合搅拌组成组分A，称取碳氢表面活性剂、含硅表面活性剂和水混合 组成组分B，最后称取抗烧剂、稳泡剂以及防腐剂混合均匀组成组分C，将B加入到A中混 合，再将C缓慢加入到A中，搅拌均匀。
【具体实施方式】
[0015] 下面用本发明的实施例来进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此来限定本 发明。
[0016] 实施例1 :
[0017] 本发明原料组成及制备方法可概括如下：
[0018] 本发明原料组成包括：氟碳表面活性剂，碳氢表面活性剂，含硅表面活性剂，有机 溶剂，抗烧剂，稳泡剂，防腐剂和水。
[0019] 本发明的组合配方按重量百分比计：
[0020] 氟碳表Μ活件剂 1-2% 碳氢表面活忡.剂 M)-4〇i% 含硅表Μ活性剂 1-10% 有机溶· 20-30% 抗烧剂 《'藤 稳泡剂 2-猶4 防腐剂 0 1-1% 余量为水。
[0021] 本发明使用的氟碳表面活性剂是阳离子型全氟烷基季铵碘化物FC-911或非离子 型全氟环氧烷基类表面活性剂FC-001或两性离子型氟碳表面活性剂Ee607,作用是降低水 的表面张力，使泡沫溶液可以在油面形成水膜并快速铺展，对油面进行密封，从而达到快速 灭火。
[0022] 本发明使用的碳氢表面活性剂是12?18个碳原子的两性咪唑啉或甜菜碱，发泡 性能优异，是主要的发泡剂，并能够降低泡沫溶液与油面之间的界面张力。
[0023] 本发明加入阴离子型或非离子型含硅表面活性剂，含硅表面活性剂是一类性能优 异的表面活性剂，能够大大降低水的表面张力，其降低表面张力的效果略低于氟碳表面活 性剂，可以将水的表面张力降低至21mN/m，优于碳氢表面活性剂。除此之外，含硅表面活性 剂生物降解性好，对环境污染小，是绿色环保的表面活性剂，且具有较高的热稳定性、耐气 候性及化学稳定性，可以稳定的存在于水成膜泡沫灭火剂中。
[0024]本发明通过氟碳表面活性剂、含硅表面活性剂及碳氢表面活性剂等三类表面活性 剂的复配，能够将氟碳表面活性剂百分比含量降低到2°%以下，同时又能保证较低的表面张 力及良好的铺展性能。
[0025]本发明有机溶剂是乙二醇、二乙二醇单丁醚、异丁醇、十二醇、丙三醇、正丁醇、乙 二醇丁醚中的至少一种。有机溶剂既起到助溶作用，又能加强泡沫的稳定性。
[0026]本发明抗烧剂优选黄原胶。作用是增强泡沫及水膜对油面的密封性能，增强泡沫 的抗复燃性能，同时，黄原胶也可增强泡沫的稳定性。
[0027]本发明稳泡剂优选尿素。尿素作为稳定剂可增强泡沫的稳定性，降低泡沫液的凝 固点，增强泡沫液中各物质的互溶性。
[0028]本发明防腐剂使用苯甲酸钠和山梨酸钠的一种或两种。苯甲酸钠和山梨酸钠作为 食品添加剂，杀菌防腐效果好，无公害。
[0029]本发明的制备方法：称取氟碳表面活性剂和有机溶剂混合搅拌组成组分A，称取 碳氢表面活性剂、含硅表面活性剂和水混合组成组分B，最后称取抗烧剂、稳泡剂以及防腐 剂^口均勻组成组分c，将B加入到A中混合，再将c缓慢加入到A中，揽梓均勾，即为本发 明产品。 '、
[0030] 实施例2 : 幽]分别称取FC-911 lkg，Ee607 1kg，乙二醇20kg，二乙二醇单丁醚队源人納相 成混合物A ;称取咪唑啉30kg，水溶性桂油3kg，水3〇kg混合均勾 ' g b加人 最后再加水至l〇〇kg，搅拌均勻即可。 '
[0032] 实施例3 :
[0033] I分别称取FC-911 2kg，乙二醇20kg，二乙二醇单丁醚5kg，混合均匀组成混合物A; 称取甜菜碱BS-12 30kg，水溶性硅油2kg,水3〇kg组成混合物B ;将B加入到A中搅拌；称 取尿素5kg，黄原胶〇· 2kg干混均匀，缓慢加入到A中，加入山梨酸钾〇· 3kg，最后再加水至 100kg，搅拌均匀即可。
[0034] 实施例4 :
[0035]分别称取FC-911 1kg, FC-001 1kg，乙二醇20kg，二乙二醇单丁醚5kg,混合均匀 组成混合物A ;称取咪唑啉30kg，阴离子含硅表面活性剂5kg，水3〇kg组成混合物B ;将B 加入到A中搅拌；称取尿素5kg，黄原胶〇· 2kg干混均匀，缓慢加入到A中，加入山梨酸钾 〇. 3kg,最后再加水至100kg，搅拌均匀即可。
[0036]上述实施例2-4的产品与水按体积比3:97的比例混合配制的溶液各项物化性能 和灭火性能均达到GB15308-2006要求。产品自检按"GB15308-2006"国家标准检验，各项 技术指标如下：
[0037]
【权利要求】
1. 低氟环保型水成膜泡沫灭火剂，其特征在于：该灭火剂由氟碳表面活性剂、碳氢表 面活性剂、含硅表面活性剂、有机溶剂、稳泡剂、抗烧剂、防腐剂及水组成，其各组分的重量 百分比为： 氟碳表面活性剂 *1%. 碳氢表面活性剂： ；1Μ-β： 含硅表面活性剂 1 %-10% 有机溶剂 20%-30% 抗烧剂 Q.】％-1% 稳泡剂 J%-8% 防腐剂 0.1%-丨％ 余量为求a
2. 根据权利要求1所述的低氟环保型水成膜泡沫灭火剂，其特征在于：所述的氟碳表 面活性剂为阳离子型全氟烷基季铵碘化物或非离子型全氟环氧烷基类表面活性剂或两性 离子型氟碳表面活性剂，碳氢表面活性剂为12?18个碳原子的两性咪唑啉或甜菜碱，有机 溶剂为乙二醇、二乙二醇单丁醚、异丁醇、十二醇、丙三醇、正丁醇或乙二醇丁醚，抗烧剂为 黄原胶，稳泡剂为尿素。
3. 根据权利要求1所述的低氟环保型水成膜泡沫灭火剂，其特征在于：所述的含硅表 面活性剂为阴离子型含硅表面活性剂或非离子型聚硅氧烷多烷氧基醚共聚物表面活性剂。
4. 根据权利要求1所述的低氟环保型水成膜泡沫灭火剂，其特征在于：所述的防腐剂 为苯甲酸钠或山梨酸钾。
5. 制备权利要求1所述的低氟环保型水成膜泡沫灭火剂的方法，其特征在于：按所述 组分的比例称取氟碳表面活性剂和有机溶剂混合搅拌组成组分A,称取碳氢表面活性剂、含 硅表面活性剂和水混合组成组分B，最后称取抗烧剂、稳泡剂以及防腐剂混合均匀组成组分 C，将B加入到A中混合，再将C缓慢加入到A中，搅拌均匀。
【文档编号】A62D1/04GK104190041SQ201410412772
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】盛友杰, 赵传文, 陆守香 申请人:中国科学技术大学先进技术研究院