本发明涉及用于火灾灭火剂的组合物。特别地，本发明涉及用于火灾灭火剂的组合物，该组合物瞬间且有效地使火熄灭；安全并且易于使用。而且，用于火灾灭火剂的本组合物以最小的资源灭火，并降低了对生命、财产和环境的损害。
背景技术：
火灾可能是自然的或人为的。有几种类型的火灾，包括森林火灾、煤矿火灾、垃圾场场所火灾等，即a类火灾。在由于气候变化引起的极热导致的干燥天气条件下，经常发生最终变得巨大且无法控制的频繁的森林火灾。例如，加尼福利亚森林消防成本高达数百万美元。森林火灾总共占来自8-10千兆吨人类化石燃料使用量的碳排放量的一半。(joannenova——森林火灾和燃烧的所有化石燃料的一半所产生的co2一样多。来自——2015年7月7日joannenova.com.au)
所有火灾的结果都是释放热量和破坏自然资源。火灾使空气中充满有毒气体，如co2、no、so2、co等，使空气不适合呼吸。森火火灾导致氧气耗尽并导致二氧化碳排放水平大幅增加，打破了环境循环，从而累积到灾难性破坏。
煤矿、森林火灾和垃圾场场所对21世纪在全球许多地方对抗无尽的火灾肆虐提出了非常大的挑战。由于缺乏有效的灭火剂，煤矿中的火灾自多年以来没有受到控制。煤矿火灾也是二氧化碳和其他有害排放的主要来源。由于煤矿火灾，财政收入损失已达到巨大的比例。例如，印度的jharia煤田已经燃烧了100年。据来自cnbc的robertferris(科学记者)报道，仅jharia煤矿的火灾就已经造成约2200亿美元的损失。煤矿火灾每年对全球总排放贡献3％的二氧化碳和危害气体。(维基百科——煤层火灾)
在包含气体或化学品、油、液体燃料、电器面板的区域发生火灾，给人类生活带来灾难。因此，火灾是全球范围内破坏的主要原因，从而还需要做更多工作来降低火灾对生命地球的生态系统的影响。
许多科学家正在全球范围内准备针对火灾危害和污染的分析数据。世界领导人对全球变暖严重关切。由于火灾导致co2释放，同时o2被消耗，这会使全球变暖以指数方式增加。
使不同类型的火灾熄灭需要不同种类的灭火剂。所述灭火剂通常洒在火上以使其熄灭。大多数可用的火灾灭火剂具有缓慢的灭火能力，这导致难以即刻使火熄灭，从而使消防员产生压力和疲劳。
现有技术
普遍的火灾灭火剂
水是最常用的可用的火灾灭火剂之一，并且广为人知并使用。20℃下的水的密度为998.2kg/m3。水在100℃以上蒸发。水的ph值为7，并且蒸馏水/去离子水的ph值可以低至5.5。水的黏度为1厘泊。水具有从着火表面溢散/溢落的固有趋势，因此需要更多的水来使火冷却。因此，对于连续消防，需要大量的水。此外，使用的水越多，产生的蒸汽越多，这导致灼伤和淹水的风险。
而且，当水量不足时，火再燃烧并导致更多的破坏。在这种情况下存在对生命的威胁。
为了控制火灾，各个地方正使用固定基础设施诸如消防栓和地下储水箱。这些布置可能并非在所有地方都可用。另外，这样的布置很昂贵。此外，在给定时间内，水的可用性和维持所需的水量可能不是在所有地方都可行。而且，水资源短缺是主要问题。使用足够的水来使火熄灭可能进一步减少可用的水资源。其他选择包括移动消防车。然而，道路、交通和连接方面的瓶颈可能导致消防车延迟到达火灾地点。消防车还需要在许多情况下可能不是足够的空置区域。仅使用水作为灭火剂具有严重的物流问题。其他选择包括用以对大型火灾洒水的空中牵引机(airtractor)，这些空中牵引机包括直升机和飞机。这需要从可用资源中提取充裕的水，并从高处洒在火上。然而，当仅仅用水作为火灾灭火剂时，它会产生过高的成本并且具有物流问题。
因此，仅使用水作为灭火剂既不是有效的也不具有成本效益。
磷酸单铵(map)
磷酸单铵(map)是一种自过去50多年以来在全世界范围内主要使用的常见市售化学火灾灭火剂。已经对该化学品进行了各种研究和开发以改善性能的有效性。
map在190℃熔化并在燃烧表面上形成薄膜。所以需要更多的时间来起作用并使火熄灭。另外，由于map颗粒的球形形状，这些颗粒可能会从燃烧表面滚落。它们因风而滚落。这导致无法实现所用map量的有效性。另外，它排出不适合呼吸的有害气体，从而导致窒息和恐慌。它在燃烧过程中产生过多的烟雾和气味，并妨碍能见度。磷酸单铵(map)具有的ph值为4-5，并且部分溶于水。这导致对土壤和水污染，从而扰乱生态系统。因此它对环境不友好。因此，这种化学灭火剂既不有效也不安全。
进一步地，在中型和大型火灾的情况下，灭火器的重量对用户造成限制。map具有约为960kg/m3的密度，大尺寸的灭火器非常重，难以携带或运输。对于大型火灾，专业和熟练的消防员成为关键要求，他们可能需要一段时间才能到达火灾的地方。很多时候，尽管消防员尽职而迅速地采取行动，但到达这个地方已经太晚了。这使得使用困难且麻烦。
此外，在map用作灭火剂时，一旦火熄灭，存在进行高度清洁问题。
科学家、世界领导人、un、who、ipcc、许多气候变化团体和广大人民一直对消防和减少二氧化碳和毒性排放非常关心。
这导致不同发明人在该领域作出各种研发。有各种专利文献公开了特定火灾灭火剂的使用。本文在下面列出了相关的现有技术，其详细信息如下：
us4042521描述了涉及特别适用于b类火灾的干火灾灭火剂的“灭火组合物”(fireextinguishingcomposition)。灭火组合物能够通过热分解产生更多的二氧化碳。组合物包含金属碳酸氢盐、干燥剂、润滑剂和沉淀硅酸钙。它使用附接在作为指定工具进行递送的烹饪抽油烟机上的火焰驱动传感器或烟火信号线。(第9页第12至22行)提到，随着更多使用沉淀硅酸钙，发挥性能的主要化合物nahco3的作用降低。然而，所述发明要求保护导致释放危害气体的金属碳酸盐的用途。同样，该发明将灭火限制在b类，即烹饪和厨房火灾。它需要特殊的工具、技术和设施来实现所要求的结果；使该发明复杂且专用于b类火灾，并且没有表明将其用于其他类型的火灾的任何教导。而且，所述文献没有提供和教导使火有效且迅速地熄灭的安全且生态友好的火灾灭火剂。
而且，所述文献未能清楚地提及沉淀硅酸钙的优点。而且，该发明先前提及了现有技术的缺点，如释放毒性气体。然而，所述文献要求保护释放也是有害气体的co2以使火熄灭。
us5075018描述了“干灭火组合物和产品(dryfireextinguishingcompositionandproduct)”，其涉及完全是无机的并且由用于a类、b类、c类火灾的氮气提供动力的干灭火组合物产品。灭火组合物由三水合氧化铝和硅灰石制成。硅灰石是偏硅酸钙(casio3)。最初325目粒径的硅藻土抗击火灾，然后三水合铝使火灾平息。然而，偏硅酸钙是nyadg.325目的硅灰石，该硅灰石是具有2899.34kg/m3的高密度并且具有1.5m2/gm的非常低bet表面积的天然矿物(casno.13983-17-0)。所述天然矿物硅灰石在加热时释放辛辣的烟雾和烟气(fume)。因此，现有技术没有提供使火有效且迅速地熄灭的安全且生态友好的火灾灭火剂。
us3080316描述了“火灾阻燃和控制组合物(fireretardantandcontrolcomposition)”，涉及制备阻延和控制火灾的方法，并且特别涉及一种产生粘附的、液体保持的、闷熄的和绝缘的覆盖层的新颖组合。火灾阻燃和控制组合物通过在接触任何表面时强力地粘附而覆盖或涂覆。该组合物包含钙、镁硅酸盐、硅藻土、某些粘土等、甲基纤维素、石棉、萘磺酸钠甲醛和膨润土。然而，组合物包含有害和禁用的化学品，诸如石棉，因此没有教导任何安全和生态友好的用于火灾灭火剂的组合物。同样，组合物太复杂。它导致释放酸性烟雾和刺激性烟气。而且，组合物需要在火灾后进行繁琐的清洁。在所述文献中公开的发明试图通过粘附绝缘和闷熄的覆盖层或涂层来包含热量，所述覆盖层或涂层不会有使任何下面的可燃表面暴露的沸腾、起泡或层裂，并导致暗红热。而且，它不会试图消除火，而是保持燃烧材料中所含的热量，从而导致不能像火灾灭火器那样防止损害和破坏。
因此，长期以来切身需要开发一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物瞬间使火熄灭并且安全且易于使用并且避免了普遍的灭火剂的问题。
现有技术的缺点
上述现有技术存在以下缺点中的至少一个：
·它们不能瞬间使火熄灭。
·它们使火再燃烧的风险很高。
·它们由于排放危害气体和烟雾而造成污染。
·来自灭火剂的烟雾排放还会引起呼吸问题。
·能见度在持续消防中受到妨碍，并且对于冒着生命危险拯救被困在火灾中的人的消防操作员来说可能非常无益。
·它们需要大量的灭火剂或水。
·它们无法有效地使大型火灾熄灭。
·它们在较高温度下失去其灭火性质。
·它们中的大多数不能使大型火灾熄灭，因为它们受到热量的影响并在燃烧表面上被烧掉。
·使用这样的灭火剂的灭火器难以使用。
·这样的灭火剂的保质期有限。
·存在相当严重的物流问题。
·它们需要经过培训的人员进行消防。
·它们性能低。灭火剂的缓慢灭火能力导致难以即刻使火熄灭，这会使消防员产生压力和疲劳。
·燃烧时它们产生气味。
·它们对资产造成相当大的损害。
·携带这样的灭火剂的灭火器很重，因为灭火剂充满了压力，因此灭火器由用以抵抗这样的压力的厚壁金属容器制成。它不够便携，无法供所有人有效使用。
·许多灭火剂需要先进的灭火器；这对于大规模使用而言非常昂贵。
·它们在使用后出现清洁问题。
·它们中的许多在性质上都是酸性的，并且部分或完全溶于水。这导致对土壤和水污染，从而扰乱生态系统。
·它们对环境不友好。
·其中一些含有致癌物质，诸如石棉或哈龙等。
·它们中的大多数都很重，因此使足够量到达火灾现场在物流方面具有挑战性。
·灭火试剂对使大型火灾熄灭的能力不足导致火灾灭火剂的使用量显著较高。
·过度使用火灾灭火剂导致指数级严重的问题，如烟雾、淹水和财产破坏等。
·它们都不能有效地使火熄灭。
因此，长期以来切身需要开发一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物瞬间使火熄灭并且安全且易于使用并且避免了普遍的灭火剂的问题。
发明目的
本发明的主要目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物瞬间使火熄灭并且安全且易于使用。
本发明的另一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物阻延火再燃烧。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物消除了使用过量的水，从而有助于节约水。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物消除了有害气体和危害烟雾的排放，从而消除了污染和妨碍视力的风险，进一步使其安全使用。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物消除了引起呼吸问题的风险。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物不受火的影响，直至最高达1540℃的非常高的温度，因此组合物即使在极端火灾的情况下也能有效地发挥作用。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物能有效地使大型火灾如森林和煤矿火灾熄灭，并节省宝贵自然资源。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物相当大地降低了物流问题。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物降低了关于火灾伤害、生命和财产的风险。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物降低了对资产的损害。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物重量轻并且不需要用非常高的压力填充，因此填充有该组合物的灭火器重量轻并因此易于携带。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物消除了消防员产生压力和疲劳的风险。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物需要有限的消防车、人力和其他资源用于使火熄灭。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物具有成本效益。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物不黏稠因此在使用后易于清洁。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物在ph标度上是中性的。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物在高温火灾存在下不会释放出不好的气味。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物不含任何致癌物质。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物增强了性能并且使用较少量的灭火剂。
本发明的再一目的是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物易于携带并利用现有工具和技术进行使用。也可以从空中牵引机(直升机、飞机)或无人机喷洒或释放组合物。
具体实施方式
本发明的实施方式是提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物瞬间使火熄灭并且安全且易于使用。
用于灭火剂的本组合物主要包括复合物a和化合物b；其中，所述复合物a还包括化合物c或化合物c和e-玻璃纤维，并且化合物b为水或去离子水。
所述化合物c又是密度为60kg/m3至450kg/m3，优选地为90kg/m3至400kg/m3的合成水合硅酸钙；其包括雪硅钙石(tobermorite)、硬硅钙石(xenotlite)和硅灰石(wollastonite)的范围。所述化合物c或合成水合硅酸钙包含可忽略量的fe2o3、mgo和al2o3。
所述e-玻璃纤维具有的堆积密度为252kg/m3，优选为262kg/m3。
所述复合物a包括93％至96％的化合物c和4％至7％的e-玻璃纤维，并且所述化合物b处于室温下。
用于本灭火剂的本组合物的湿组合物包括在化合物b中的2％至18％w/v的复合物a，并且用于灭火剂的干组合物包括按照以下比例的复合物a和化合物b：
复合物a:化合物b＝82％-98％：18％-2％。
所述化合物c具有以下分子式：ca(oh)2sio2，具有可忽略量的al2o3、fe2o3、mgo杂质。分子量为134.18gm/mole。
用于灭火剂的本组合物可以用普通的手动加压泵喷洒，以便在约6英尺至15英尺的较短距离内递送。用于灭火剂的本组合物在使用标准灭火器的情况下，在用压缩氮气分散时具有有效的递送能力。
从上述范围中选择样品，其中该样品包含在室温下的化合物b中密度为270kg/m3的3％w/v的复合物a。使用所述样品进行各种测试以确立其性质和有效性。
在本文下表中描述了从所述测试获得的复合物a的性质：
表1：复合物a的性质
上表1示出了复合物a的各种性质。下文中接下来将描述性质的值的相关性。
本复合物a具有低导热率0.045w/m°k和较高的热阻22.22m°k/w，其不允许火灾再燃烧。
复合物a的熔点为1540℃，直到1800℃才可燃，即使对于导致高温的大型火灾也能保持稳定和有效。复合物a是惰性的并且几乎不溶于水(0.01％)，因此它不与水反应，确保了其高稳定性和永久保质期。这使得本灭火剂充分有效。它可以有效地存储、运输和使用。而且，复合物a不溶于水，因此不会污染土壤和水；使其生态友好；从而克服了现有技术的问题。
复合物a的粒径非常小，即小于72微米(d10、d50、d90的粒径分布分别为3.30、15、51微米)，这使其重量更轻。因此，它可以容易地存储和安全运输。复合物a的颗粒具有高表面积覆盖率(bet41.6387m2/gm)、高吸附(bjh27.078m2/gm)和解吸附(bjh25.655m2/gm)，因此它像薄层一样粘附在燃烧表面上并与吸附的水一起扩散。复合物a具有的密度最高达270kg/m3。它具有更大的表面积，使其能够在其多孔表面上容纳更多的化合物b。复合物a吸附其重量的240％的化合物b(吸附水)，有利于使火熄灭。
复合物a中的e-玻璃纤维颗粒具有的软化温度为830℃至916℃，并在1070℃至1200℃下液化。e-玻璃纤维是惰性的。e-玻璃纤维颗粒在较高温度下粘附于化合物c颗粒。熔化的e-玻璃纤维颗粒融合并降低热传导速率，并充当抗挥发性气体释放的屏障。
另外，复合物a包含在高温下释放的14％融合(化学结合)的水化合物b，进一步有助于使火熄灭。
复合物a具有的ph值为9，因此不像现有技术那样是酸性的，从而确保在其使用时不会对资产造成损害。同样也不存在使用本火灾灭火剂之后的清洁性问题。而且，化合物的性质如抗污、白色、无味、无酸、非石棉和非致癌性使其生态友好。
为了用本火灾灭火剂使火熄灭，根据火灾的类型将复合物a与化合物b一起喷洒。复合物a的上述性质还能够在化合物b的存在下提供充分的效果，其中，化合物b的以下性质起重要作用：
化合物b的性质是：
表2：化合物b的性质
化合物b具有1卡路里/gm℃的比热和542卡路里/gm的蒸发潜热，这有助于化合物b立即吸收热量并迅速蒸发。化合物b在100℃下沸腾，这使其成为在最短时间内将相从液相变为蒸气的合适化合物。这确保了快速的热传递和状态从液体到蒸气的变化，从而冷却燃烧表面并即刻排除氧气。化合物b具有的黏度为1厘泊，使其适合递送。化合物b的ph值为7，是中性的，因此对环境友好。化合物b的密度为998.2kg/m3。
由于它无污渍、无色、无味、无酸、非致癌以及不含任何危害物质，因此不会对环境产生任何不良影响。
当组合时，复合物a和化合物b在分散的同时产生用于火灾灭火剂的本组合物。所述复合物a和化合物b是惰性的，因此它们不反应，复合物a几乎不溶于化合物b。
分析用于火灾灭火剂的本组合物的小滴
从上表可以观察到，对于每毫升16滴中的每滴，集中在小滴区域中的颗粒的bet表面积是787.5cm2。小滴大小为直径22.5mm，约为3.5cm2。由于本组合物的颗粒的低密度和高表面积，每小滴区域发生颗粒的多层致密化。来自在燃烧表面上的复合物a的化合物b扩散使复合物a的细颗粒散布在燃烧表面上。被困在多层结构中的复合物a在火存在下通过蒸发而失去化合物b。由于化合物b的蒸发，颗粒彼此粘住，生成覆盖表面的薄而强的颗粒网。
本发明的作用方式
复合物a的颗粒与化合物b到达火灾中的物体表面。复合物a由于其低密度和小于72微米的细小粒径而粘附在燃烧表面上。复合物a的bet表面和bjh吸附性质使得能够吸附按重量计240％的化合物b。然而，复合物a在燃烧表面上存在热时也具有良好的解吸性能，由此本发明的组合物有效地释放化合物b，并且化合物b在100℃下蒸发并向上排除氧气。另外，未吸附的化合物b(载体水)也有助于使火熄灭，该化合物还随着温度升高而蒸发。而且，在较高温度下，融合水也从所述复合物a释放。吸附水、载体水和融合水在使火熄灭时发挥协同作用。
所述样品包括在1000ml化合物b中的30gm复合物a，其中它包含：
·4.65gm融合水，
·72gm吸附水，
·928gm是载体水。
其中，进一步地，吸附水和载体水具有高度的内聚力。
化合物b的蒸发潜热(542卡路里/gm)有助于立即吸收热量并快速蒸发。复合物a颗粒的耐高温性确保复合物a的颗粒保持不受最高达1540℃的火灾影响。复合物a的颗粒致密化为薄层，从而切断氧气供应。
复合物a和化合物b的组合作用使热量冷却，将氧气从燃烧表面排除并阻止氧气进一步连接到燃烧表面。复合物a还可以防止热量到达被覆盖的表面，使得火不会再燃烧。这使得本组合物与所有现有技术相比是充分有效的火灾灭火试剂。
低于72微米的细颗粒尺寸和耐1540℃的高温的复合物a融合至燃烧中熔化固体的表面，从而切断氧气。密度为270kg/m的轻重量复合物a覆盖火灾中的液体表面，通过生成厚层并在其上漂浮相当长的时间来切断氧气。
本灭火剂的递送机制
用于火灾灭火剂的本组合物可使大多数类型的火灾熄灭，并可通过现有的火灾灭火器进行递送，诸如如下文所列所述火灾灭火器但不限于此：
a)湿式灭火器
b)干式灭火器
c)具有通过1:5文丘里(venture)连接到软管的组合物罐的消防车
d)用作喷洒器的干(砂)喷射器
e)用作喷洒器的湿喷射器
f)消防飞机、无人机、直升机
g)消防车和消防栓
据观察，除了现有的灭火器之外，干(砂)喷射器和湿喷射器用作喷洒器来喷洒本组合物作为火灾灭火剂。
下表示出了用于火灾灭火剂的本组合物通过上述火灾灭火器的使用。它特别示出了用于使火熄灭的组合物和用于使火熄灭的方法。
表3示出了用于火灾灭火剂的本组合物通过上述火灾灭火器的使用。
与现有技术比较
将用于火灾灭火剂的本组合物与以下常用的火灾灭火剂进行比较。
*(是√否×)
表4：与现有技术的比较
表4示出了用于火灾灭火剂的本组合物与通常使用的火灾灭火剂即使用的磷酸单铵和水相比的优点。
本发明的优点
本发明以下列方式是有利的：
·快速消除火灾降低了灭火所需努力。
·缩减了消防成本和资本支出，并且消防将通过迅速作用的性能得到加强。
·其不溶于水，并且不会对空气、水或土壤构成有危害的威胁。
·本发明提供一种用于火灾灭火剂的组合物，该组合物瞬间使火熄灭并且安全且易于使用。
·它消除了过量的水的使用，从而有助于节约用水，灭火剂可以使否则在水稀缺的地区会达到无法控制的水平的大型火灾熄灭。
·其重量轻，因此使在使用各种容量的产品时的消防容易。
·其防止火再燃烧。
·它消除了有害气体和烟雾危害物的排放，从而消除了污染、视力妨碍和呼吸问题的风险，进一步使其使用更安全，并且不会引起呼吸问题。
·它具有延长的保质期。
·它不受火灾的影响，直至非常高的温度(1540℃)，因此即使在极端火灾的情况下也能保证性能。
·它在大型火灾如森林和煤矿火灾中非常有用，并且可以在国内和国际上拯救价值数十亿美元的宝贵自然资源。
·它相当大地减少了物流问题，即甚至更少量的现有组合物也产生惊人的结果，从而降低了需要到达火灾地点的车辆数量，进而克服了用于对抗大火的交通、人力和车辆的问题。另外，它降低了任何建筑物用以满足消防要求所需的罐储存，减小了用以将消防栓中的水递送到所有楼层的管道大小，减少水的抽取并降低电力需求。
·它使半训练的人员可以进行消防，并且还可以降低火灾伤害、生命和财产损失的风险。
·它降低了对资产的损害。
·它很容易到达大型区域，因为复合物a非常轻，因此可以有助于加速控制火灾。
·它可以即刻抑制火灾，从而消除消防员的压力和疲劳。
·它重量轻并且不需要非常高的压力填充，因此填充有该组合物的灭火器重量轻并因此易于携带。
·它具有成本效益。
·复合物不黏稠，从而使用后易于清洁。
·它是中性的，具有7.1的ph值。
·在存在高温火灾的情况下不会释放出不好的气味。
·它不含任何致癌物质。
·使用本发明使火熄灭需要有限的消防车、人力和其他资源。
·由于提高了性能，需要较少量的灭火剂。
·它易于利用现有工具和技术进行使用和携带。也可以从空中牵引机(直升机、飞机)或无人机喷洒或释放组合物。