一种中性水系灭火药剂及其制备方法与流程

本发明涉及灭火剂领域，尤其涉及一种中性水系灭火药剂及其制备方法。

背景技术：

灭火剂是指能够有效地破坏燃烧条件，终止燃烧的物质。水是无嗅无味的液体，是人类赖以生存的基本物质。水取用方便，分布广泛，同时水在化学上呈中性，无毒，比热容和汽化热都较大，冷却效果好。水可以直接带走火焰高温燃烧产物以及燃料表面的热量；水在汽化阶段可以非常有效的吸收热能；水产生的蒸汽占据燃烧区，能够阻止新鲜空气进入燃烧区，从而降低燃烧区氧气的浓度，导致燃烧强度减弱直至终止。因此，水成为最常使用的灭火剂，其热特性使它可用于大多数类型火灾的灭火过程。

现有的扑灭山火的常用药剂有2种：

第一种就是普通的水，水是无嗅无毒的液体，取用方便，分布广泛，水的比热容和汽化热都较大，冷却效果好。水可以直接带走火焰高温燃烧产物以及燃料表面的热量，在汽化阶段可以非常有效的吸收热能，产生的蒸汽占据燃烧区，能够阻止新鲜空气进入燃烧区，从而降低燃烧区氧气的浓度，导致燃烧强度减弱直至终止。但是，由于水的流动性很强，在通常情况下，灭火使用的大部分水在与火接触的瞬时，还来不及起作用就流失了，这就导致了水灭火的利用率较低，而且易于造成次生损失。例如，在扑灭森林火灾时，水喷洒到树的枝叶上，停留时间很短，大部分水很快滴到地面，起不到应有的灭火作用，水资源的利用率极低。由于现在水资源也日趋紧张，山火发生地往往又是远离水源的地方，需要用各种交通工具，甚至直升机将水运到现场，涉及的成本高昂。

另外更重要的一个问题就是，被水淋过的树木不具备防火阻燃能力，当大火烧过来时会被迅速点燃，导致火势继续蔓延。目前通常采用的措施是将大火周边的树木砍伐下来，形成一定宽度的防火隔离带，这样做不仅费时费力，而且会白白损失部分森林资源。

第二种就是基于水的各类水系灭火剂。

水作为经常使用的灭火剂，其热特性使它可用于大多数类型火灾的灭火过程。水作为不燃液体，是最充足的天然灭火剂，但是水易于流动，实际灭火过程中只有小部分发挥了灭火作用，浪费率较高，抗复燃的效能也差，因此在水中添加某些具有特殊作用的物质，以改善水的性能，同时满足各种功能的需求，即发展成为现有的水系灭火剂。

现有的技术开发完成的森林火灾用灭火药剂主要是用97％的水兑上3％的afff(水成膜泡沫)然后由直升机搭载从高空抛洒，但是药剂添加有毒有害的防冻剂，且使用受温度限制，尤其是在冬季寒冷的地区使用困难，适用温度范围小。现有技术中水系灭火剂的阻燃性不好，灭火所需时间长。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种中性水系灭火药剂及其制备方法，旨在解决了现有技术中的灭火温度适应范围窄、阻燃性能弱的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种中性水系灭火药剂，包括以下质量分数的组分：

23-25％的含磷阻燃剂；20-24％的含氮阻燃剂；4-6％的凝胶剂；8-12％的水玻璃，2-5％ph调节剂；5-8％表面活性剂；余量为蒸馏水。

进一步地，所述的含磷阻燃剂为三磷酸钠、磷酸二氢铵、三(2，3-二溴丙基)磷酸酯和硫代磷酸三异氰酸酯中的至少一种。

进一步地，所述的含氮阻燃剂为尿素、碳酸氢铵(nh4hco3)、3-吗啉-4-氯-1,2,5-噻二唑和氰尿酸三聚氰胺中的至少两种。

进一步地，所述的凝胶剂为聚甘油或羧甲基纤维素钠。

进一步地，所述的表面活性剂为十六烷基三甲基铵或十二烷基苯磺酸钠。

进一步地，所述的ph调节剂为三乙醇胺、磷酸和柠檬酸中的一种或几种。

进一步地，还包括0.2-0.3％消泡剂或一定量的硅粉。

根据本发明的一个方面，提供了一种中性水系灭火药剂的制备方法，包括：

物料混合：首先将所述的蒸馏水加入搅拌机中，然后加入所述的含磷阻燃剂和含氮阻燃剂，调节搅拌机的转速至100-130r/min，搅拌1.5-1.8h，加入所述的凝胶剂、表面活性剂和水玻璃，继续搅拌1.0-1.2h，得到混合液；

酸碱度调节：用所述的ph调节剂将所述的混合液ph值调节至6.5-7.5；

熟化：将调节好ph值的所述混合液熟化6-8h；

制作成品。

进一步地，所述的制作成品包括：将熟化之后的所述混合液加入0.2-0.3％的消泡剂，熟化20-25min，搅拌30分钟，得到液态灭火药剂。

进一步地，所述的制作成品包括：将熟化之后的所述混合液加入一定量的硅粉搅拌混匀至不粘连，得到固态灭火药剂。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的中性水系灭火药剂及其制备方法，将含磷阻燃剂和含氮阻燃剂结合作为灭火药剂的主要功能成分，在水系阻燃剂中加入凝胶剂和水玻璃，使得阻燃剂的均匀度和粘稠度增加，既具有高效的灭火功能，又具有良好的防火功能。当将灭火药剂喷洒至着火的树木上时，能够迅速灭火，并且灭火药剂在燃烧物上的停留时间长，未着火的部分会因为粘有灭火药剂而不会被周边的火引燃，起到阻止火势蔓延的功能。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种中性水系灭火药剂的制备方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图、表格和具体实施例对本发明做具体介绍。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明提供了一种中性水系灭火药剂及其制备方法，旨在将含磷阻燃剂和含氮阻燃剂两种阻燃剂结合作为灭火药剂的主要功能成分，在水系阻燃剂中加入凝胶剂和水玻璃，增加阻燃剂的均匀度和粘稠度，扩大了阻燃剂的温度适应范围以及阻燃性能。

实施例1

一种中性水系灭火药剂，包括以下质量分数的组分：

23-25％的含磷阻燃剂；20-24％的含氮阻燃剂；4-6％的凝胶剂；8-12％的水玻璃，2-5％ph调节剂；5-8％表面活性剂；余量为蒸馏水。

优选地，含磷阻燃剂为三磷酸钠、磷酸二氢铵、三(2，3-二溴丙基)磷酸酯和硫代磷酸三异氰酸酯中的至少一种。

优选地，含氮阻燃剂为尿素、碳酸氢铵(nh4hco3)、3-吗啉-4-氯-1,2,5-噻二唑和氰尿酸三聚氰胺中的至少两种。

优选地，凝胶剂为聚甘油或羧甲基纤维素钠。

优选地，表面活性剂为十六烷基三甲基铵或十二烷基苯磺酸钠。

需要说明的是，表面活性剂用于降低了表面张力和表面自由能，本实施例选用的表面活性剂均为常规表面活性剂，对灭火药剂的功能成分无抑制作用。

优选地，ph调节剂为三乙醇胺、磷酸和柠檬酸中的一种或几种。

需要说明的是，ph调节剂将灭火药剂的ph值调节至中性，对容器的腐蚀性能低，使用安全性高。其中，三乙醇胺中含有碳氢氧氮四种元素，磷酸含有氢氧磷三种元素，在阻燃过程中产生的有害气体少，两者未给灭火药剂引入新元素，且对阻燃功能无影响。

进一步地，中性水系灭火药剂还包括0.2-0.3％消泡剂或一定量的硅粉。

需要说明的是，加入消泡剂制备得到的是液态粘稠的灭火药剂，加入消泡剂用来避免在运输过程中振荡产生的泡沫，从而避免泡沫过多产生的溢流或容器破损的情况，增强运输过程的安全性能。在灭火药剂中加入硅粉制备得到固态灭火药剂，粉末状的灭火药剂具有优良的灭火性能，且硅粉燃点高，化学性质稳定，不属于助燃剂，对灭火药剂的有效成分无影响。

图1为本发明实施例提供的一种中性水系灭火药剂的制备方法的流程图，参照图1，上述中性水系灭火药剂的制备方法，包括：

物料混合：将蒸馏水首先加入搅拌机中，然后加入含磷阻燃剂和含氮阻燃剂，调节搅拌机的转速至100-130r/min，搅拌1.5-1.8h，然后加入凝胶剂、表面活性剂和水玻璃，继续搅拌1.0-1.2h，得到均匀的混合液。

酸碱度调节：用ph调节剂将混合液的ph值调节至6.5-7.5；

熟化：将调节好ph值的混合液熟化6-8h，然后制作成品。

进一步地，制作成品包括：将熟化之后的所述混合液加入0.2-0.3％消泡剂，熟化20-25min，得到液态粘稠的灭火药剂。

进一步地，制作成品包括：将熟化之后的所述混合液加入一定量的硅粉搅拌混匀至不粘连，得到固态灭火药剂。

实施例2

一种中性水系灭火药剂，包括以下质量分数的组分：

含磷阻燃剂为23％，含氮阻燃剂为20％，凝胶剂为4％，表面活性剂为5％，水玻璃为8％，ph调节剂为2％，余量为蒸馏水。

具体地，含磷阻燃剂为三磷酸钠和硫代磷酸三异氰酸酯。阻燃剂为尿素、碳酸氢铵(nh4hco3)和氰尿酸三聚氰胺。凝胶剂为聚甘油。表面活性剂为十六烷基三甲基铵。ph调节剂为磷酸。

上述中性水系灭火药剂的制备方法，包括如下步骤：

s1物料混合：首先将蒸馏水加入搅拌机中，然后加入含磷阻燃剂和含氮阻燃剂，调节搅拌机的搅拌速度为130r/min，搅拌1.5h，然后再加入凝胶剂、表面活性剂和水玻璃，继续搅拌1.0h，得到均匀的混合液。

s2酸碱度调节：将混合液采用磷酸调节ph至6.5。

s3熟化：将s2步骤中的混合液熟化6h。

s4制作成品。

具体地，制作成品的步骤为：将熟化之后的混合液中加入0.2％消泡剂，熟化20min后，将成品输送至储罐中。

实施例3

一种中性水系灭火药剂，包括以下质量分数的组分：

含磷阻燃剂为24％，含氮阻燃剂为22％，凝胶剂为5％，表面活性剂为7％，水玻璃为10％，ph调节剂为4％，余量为蒸馏水。

具体地，含磷阻燃剂为三磷酸钠和磷酸二氢铵。阻燃剂为尿素、碳酸氢铵(nh4hco3)和3-吗啉-4-氯-1,2,5-噻二唑。凝胶剂为聚甘油。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。ph调节剂为柠檬酸。

上述中性水系灭火药剂的制备方法，包括如下步骤：

s1物料混合：首先在20℃常温的实验环境下，将蒸馏水加入搅拌机中，然后加入含磷阻燃剂和含氮阻燃剂搅拌1.7h，调节搅拌机的搅拌速度为120r/min，再加入凝胶剂、表面活性剂和水玻璃，继续搅拌1.1h，得到均匀的混合液。

s2酸碱度调节：将混合液采用柠檬酸调节ph至7.0；

s3熟化：将s2步骤中的混合液熟化7h；

s4制作成品。

具体地，制作成品步骤为：将熟化之后的混合液加入0.3％消泡剂，熟化23min，将成品输送至储罐。

实施例4

一种中性水系灭火药剂，包括以下质量分数的组分：

含磷阻燃剂为25％，含氮阻燃剂为24％，凝胶剂为6％，表面活性剂为8％，水玻璃为12％，ph调节剂为5％，其余量为蒸馏水。

具体地，含磷阻燃剂为磷酸二氢铵和三(2，3-二溴丙基)磷酸酯。阻燃剂为尿素、碳酸氢铵(nh4hco3)。凝胶剂为聚甘油。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。ph调节剂为三乙醇胺和柠檬酸。

上述中性水系灭火药剂的制备方法，包括如下步骤：

s1物料混合：首先将蒸馏水加入搅拌机中，然后加入含磷阻燃剂和含氮阻燃剂，调节搅拌机转速为110r/min，搅拌1.8h，再加入凝胶剂、表面活性剂和水玻璃，继续搅拌1.2h，得到均匀的混合液。

s2酸碱度调节：将混合液采用三乙醇胺和柠檬酸调节ph值至7.5。

s3熟化：将s2步骤中的混合液熟化8h。

s4制作成品。

具体地，所述制作成品的步骤为：将熟化之后的混合液加入0.3％消泡剂，熟化25min，将成品输送至储罐。

实施例5

一种中性水系灭火药剂，其组成按质量百分比分别为：

含磷阻燃剂为24％，含氮阻燃剂为22％，凝胶剂为5％，表面活性剂为7％，水玻璃为10％，ph调节剂为3％，其余量为蒸馏水。

具体地，所述含磷阻燃剂为三(2，3-二溴丙基)磷酸酯。所述含氮阻燃剂为3-吗啉-4-氯-1,2,5-噻二唑和氰尿酸三聚氰胺。所述凝胶剂为羧甲基纤维素钠。所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。所述ph调节剂为磷酸。

上述中性水系灭火药剂的制备方法，包括如下步骤：

s1物料混合：首先将蒸馏水加入搅拌机中，然后加入含磷阻燃剂和含氮阻燃剂，调节搅拌器转速为100r/min，搅拌1.5h，然后再加入凝胶剂、表面活性剂和水玻璃，继续搅拌1.1h，得到均匀的混合液。

s2酸碱度调节：将混合液采用磷酸调节ph值至7.2。

s3熟化：将s2步骤中的混合液熟化7h。

s4制作成品。

具体地，制作成品的步骤为：熟化之后加入硅粉搅拌混匀至不粘连，将成品输送至储罐。

实施例6

一种中性水系灭火药剂，其组成按质量百分比分别为：

含磷阻燃剂为46％，凝胶剂为5％，表面活性剂为7％，水玻璃为10％，ph调节剂为3％，其余量为蒸馏水。

具体地，含磷阻燃剂为三(2，3-二溴丙基)磷酸酯。凝胶剂为羧甲基纤维素钠。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。ph调节剂为三乙醇胺和柠檬酸。

上述中性水系灭火药剂的制备方法，包括如下步骤：

s1物料混合：首先将蒸馏水加入搅拌机中，然后加入含磷阻燃剂，调节搅拌机的转速为100r/min，搅拌1.5h，然后再加入凝胶剂、表面活性剂和水玻璃，继续搅拌1.1h，得到均匀的混合液。

s2酸碱度调节：将混合液采用三乙醇胺和柠檬酸调节ph至7.2。

s3熟化：将s2步骤中的混合液熟化7h。

s4制作成品。

具体地，制作成品步骤为：熟化之后加入硅粉搅拌混匀至不粘连，然后将成品输送至储罐。

实施例7

一种中性水系灭火药剂，其组成按质量百分比分别为：

含氮阻燃剂为46％，凝胶剂为5％，表面活性剂为7％，水玻璃为10％，ph调节剂为3％，其余量为蒸馏水。

具体地，含氮阻燃剂为3-吗啉-4-氯-1,2,5-噻二唑和氰尿酸三聚氰胺。

凝胶剂为羧甲基纤维素钠。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。ph调节剂为磷酸。

上述中性水系灭火药剂的制备方法，包括如下步骤：

s1物料混合：首先将蒸馏水加入搅拌机中，然后加入含氮阻燃剂，调节搅拌机转速为100r/min，搅拌1.5h，然后再加入凝胶剂、表面活性剂和水玻璃搅拌，继续搅拌1.1h，得到均匀的混合液。

s2酸碱度调节：将混合液使用磷酸调节ph至7.2，得到均匀的混合液。

s3熟化：将s2步骤中的混合液熟化7h。

s4制作成品。

具体地，制作成品的步骤为：熟化之后加入硅粉搅拌混匀至不粘连，得到成品，并将其输送至储罐。

根据实施例2-7，其中实施例2-5为本发明技术方案中制备得到的灭火药剂，实施例6-7为对比实验，其中实施例5为仅含有含磷阻燃剂的灭火药剂，实施例6为仅含有含氮阻燃剂的灭火药剂。实施例2-7的灭火温度以及实用火灾类型实验结果如表1所示：

表1

表1中，a类火：固体有机物质燃烧的火，通常燃烧后会形成炽热的余烬；b类火：液体或可熔化固体燃烧的火。

从表1的实验数据中可以看出实施例1-4的使用温度范围大于对比实验组，适用温度范围更广泛，使用火灾季节更多；实施例4-6为粉状灭火剂，适用火灾类型更多。从而得出，本发明实施例得到的粉状灭火剂，使用的温度范围广，火灾类型多。

将实施例2-7制备得到的灭火药剂进行灭火性能实验，选取1m×1m×1cm的板材进行灭火实验，将板材表面铺放约1cm厚的稻草作为引燃物，点燃30s之后进行灭火，其中控制时间为燃烧时间，灭火时间为每种灭火药剂灭火所需要的时间，实验数据如下表2所示：

表2

从表2的数据中可以得出实施例1-4的灭火时间明显短于实施例5-6，说明本发明制备得到的灭火药剂的阻燃性能优于对比试验的实施例5-6制得的灭火药剂，并且同种板材上液态灭火药剂的粘附水量明显高于固态粉体灭火药剂。因此，可以根据不同的需求，选用本发明的不同类型的灭火药剂。

综上所述，本发明实施例的中性水系灭火药剂将含磷阻燃剂和含氮阻燃剂两种阻燃剂结合作为灭火药剂的主要功能成分，阻燃性能优于单独使用相同含量的含磷阻燃剂或含氮阻燃剂，在水系阻燃剂中加入凝胶剂和水玻璃，使得阻燃剂的均匀度和粘稠度增加，其中ph调节剂用于调节灭火药剂为中性，蒸馏水中杂质离子含量少，并不会对灭火药剂的功能成分产生不利影响。本发明的灭火药剂既具有高效的灭火功能，又具有良好的防火功能。能够迅速灭火，提高药剂在燃烧物上的停留时间长，未着火的部分会因为粘有本药剂而不会被周边的火引燃，起到阻止火势蔓延功能，显著地降低了灭火的劳动强度和灭火时间，提高了救火效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。