一种新型水系灭火剂的制作方法

本发明属于灭火剂制备
技术领域：
，尤其是一种新型水系灭火剂。
背景技术：
：水系灭火剂是消防领域最常用的灭火剂品种之一，是一类由水和各种添加剂制成的液体灭火剂，一般以液态水或泡沫的形式灭火，可以用于扑灭a类火灾(固体物质火灾)和b类火灾(液体物质火灾)。伴随各类火灾的出现，水系灭火器也在不断的提高，研制开发了可用于扑灭各中火灾的水系灭火剂及配套的装备，有效地控制了火灾，减少了损失。当水系灭火剂储备在灭火水箱中用于某些设施的防火灭火时，需要水系灭火剂具备一些特殊的功能性能以提高防火灭火效果。比如，当水系灭火剂在管道中流动时，需要减少水系灭火剂的流动阻力，以利于水系灭火剂能更快的释放灭火。当水系灭火剂进行灭火时，能够提高水系灭火剂的冷却效果，降低火场温度，使灭火剂的灭火效率更高。当水系灭火剂储备在灭火水箱中时，需要水系灭火剂具有一定的抗腐蚀性能，以减少水系灭火剂对水箱的腐蚀作用。此外，现有技术中生产的水系灭火剂的灭火效率普遍偏低，凝固点较高，不适于北方寒冷地区使用，这便限制了水系灭火剂的使用范围。技术实现要素：发明目的：提供一种新型水系灭火剂，以解决上述
背景技术：
中所涉及的问题。技术方案：一种新型水系灭火剂，包括：减阻剂、冷却剂、抗腐蚀剂、抗冻剂和水性介质，其中各组分所占重量百分数为：减阻剂：0.05～0.5wt％冷却剂：0.5～5wt％抗冻剂：5～15wt％抗腐蚀剂：0.05～0.5wt％水性介质：79～94.4wt％。在进一步的实施例中，所述减阻剂至少为聚丙烯酰胺、十六烷基水杨酸铵、十六烷基三甲基氯化铵或水杨酸钠中的一种。在进一步的实施例中，所述减阻剂为水包水型聚丙烯酰胺乳液。在进一步的实施例中，所述水包水聚丙烯酰胺乳液的制备方法，包括如下步骤：s1、在三口烧瓶中依次加入硫酸铵、十二烷基硫醇和去离子水混合体系作为反应介质，丙烯酰胺单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸作为反应原料，十二烷基聚氧乙烯醚作为聚合物的分散剂稳定剂，快速搅拌至完全溶解；s2、使用氢氧化钠调节ph值至5.0～7.0；s3、亚硫酸钠水溶液作为还原引发剂，加入三口烧瓶中，搅拌5～10min，s4、然后相三口烧瓶中通入氮气，作为保护气体，并置于恒温电加热套中加热；s5、通过恒压分液漏斗在密封条件下，将氧化引发剂过硫酸铵逐滴加入混合反应体系中，反应4～7h；s6、静置过滤，其中上层清液即为目标产物。在进一步的实施例中，所述水包水聚丙烯酰胺乳液的制备方法中：所述混合体系中十二烷基硫醇和去离子水的体积比为(0.1～0.2):1；所述混合体系中，硫酸铵的质量浓度为32～40％；所述丙烯酰胺单体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的份数比为1:(0.5～1)；所述反应原料在整个分散体系中的质量百分数为15～25％所述聚合物分散剂为所述反应原料的质量浓度为3～5％；所述还原引发剂、所述氧化引发剂与反应原料份数比为1:(1～2):100；所述恒温电加热套的温度为40～50℃。在进一步的实施例中，所述冷却剂至少为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、碳酰胺或氯化铵中的一种。在进一步的实施例中，所述抗冻剂至少为乙二醇、丙二醇、碳酰胺或氯化铵中的一种。在进一步的实施例中，所述抗腐蚀剂至少为葡萄糖酸钠、硫酸锌或氯化锌中的一种。在进一步的实施例中，所述水性介质为添加有灭火功能剂和抗复燃功能剂的水溶液。有益效果：本发明涉及一种新型水系灭火剂，当水系灭火剂在管道中流动时，能够降低水系灭火剂的流动阻力，更快的释放灭火。当水系灭火剂进行灭火时，能够提高水系灭火剂的冷却效果，降低火场温度，使灭火剂的灭火效率更高。水系灭火剂具有一定的抗腐蚀性能，以减少水系灭火剂对水箱的腐蚀作用。具有一定的抗冻性能，适于北方寒冷地区使用。附图说明图1是本发明中实施例1与对比例1得到新型水系灭火剂在搅拌时的效果对比图。图2为钢片在实施例1中新型水系灭火剂中的7天后的腐蚀效果图。图3是本发明中实施例1～2得到的新型水系灭火剂和其它浓度下的新型水系灭火剂的减阻率的变化曲线。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。当水系灭火剂储备在灭火水箱中用于某些设施的防火灭火时，需要水系灭火剂具备一些特殊的功能性能以提高防火灭火效果。结合灭火原理，要使水系灭火剂高效环保，因此在水中添加各种功能性成分，使其协同发挥灭火作用，提高灭火速度。在进一步实施过程，就是当水系灭火剂进行灭火时，需要提高水系灭火剂的冷却效果，降低火场温度，避免火场复燃，使灭火剂的灭火效率更高。因此在灭火剂中加入冷却剂，具体为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、碳酰胺或氯化铵中的一种或多种的混合物。在火场中使用时，可以吸收周围环境的热量、分解，等质量的冷却剂的分解吸收的热量远大于液体水挥发所吸收的热量，进一步加强灭火器降温功能，提高其灭火效率的上限。在进一步实施过程，水系灭火剂在长期储存过程中，具有一定的抗腐蚀性能，会对水箱、管道造成腐蚀，需要减少水系灭火剂对水箱的腐蚀作用。因此在灭火器中加入抗腐蚀剂，具体为葡萄糖酸钠、硫酸锌或氯化锌中的一种。在抗腐蚀剂在灭火剂中，能够形成缓冲溶液，进而调整灭火剂溶液酸度，弱化其对金属水箱内表面的腐蚀。在进一步实施过程，由于北方地区气候寒冷，水系灭火剂的熔点相对高，冬天容易结冰凝固，需要是灭火器具有一定的抗冻性能。因此在灭火器中加入抗冻剂，现阶段所使用的抗冻剂大多为氟系抗冻剂，其灭火效率低，容易复燃，而且其分解物大多为污染性气体，不利于环境的保护。因此选取乙二醇、丙二醇、碳酰胺或氯化铵中的一种，其中，优选无机物作为抗冻剂，以克服氟系抗冻剂的缺点。在进一步实施过程，水系灭火剂，一方面，在灭火过程中，需要吸附、覆盖在燃烧物表面，通过隔绝氧气、阻止热量传递等方式，达到扑灭火灾的效果。另一方面，水系灭火剂在管道中流动时，能够降低水系灭火剂的流动阻力，提高水系灭火剂从管道中喷射速度，达到更快的释放灭火。因此在灭火器中加入减阻剂，然而，在水系灭火剂中加入减阻剂时，在降低水系灭火器的流动阻力的同时，导致其粘度下降，对水系灭火器的灭火性能有一定影响。因此，需要寻找一种具有降低水系灭火剂流动阻力、又能够提高水系灭火剂粘度的助燃剂。所述减阻剂可以为聚丙烯酰胺、十六烷基水杨酸铵、十六烷基三甲基氯化铵或水杨酸钠中的一种。其中，优选为水包水型聚丙烯酰胺乳液，具体为水包水型聚丙烯酰胺乳液与水系灭火剂混合后，可以迅速减小介质的摩擦阻力。在市售水系灭火剂测试过程中，当输送泵开启后，水系灭火剂瞬间处于湍流状态，边界层厚度较大，与管壁之间的摩擦作用较强，导致体系受到的流体阻力上升；在加入水包水型聚丙烯酰胺乳液后测试过程中，由于体系具有较多长的聚丙烯酰胺分子链，当处于湍流状态时，聚丙烯酰胺分子链能够降低边界层中垂直于流向的径向力，减小管径横截面内流体的速度差，减小边界层厚度，降低边界层效应而引起的摩阻升高，达到减阻的作用。此外，水包水型聚丙烯酰胺乳液与市售水系灭火器中含有的助粘剂配合，水包水型聚丙烯酰胺溶于水后主要以分子间缔合为主，通过与助粘剂配合后，在整个溶液体系内也会发生更多地胶束聚集，进一步增大了体系内的分子链缔合尺寸，形成更加复杂的网状结构，表现为体系的表观粘度，提高其灭火效果。在具体实施过程中可以将上述所述设计的功能助剂进行复配，通过正交实验选取即可最优实验方案，下面结合实施例，对本发明作进一步说明，主要对减阻剂与减阻效果的说明，所述的实施例的示例旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术和反应条件者，可按照本领域内的文献所描述的技术或条件或产品说明书进行。凡未注明厂商的试剂、仪器或设备，均可通过市售获得。实施例1新型水系灭火剂的复配：将20g的水包水型聚丙烯酰胺乳液(其固含量为20％)；50g碳酰胺；100g的磷酸二氢铵和磷酸氢二铵的混合(其质量比为2:1)；1g的葡萄糖酸钠；829g的水性介质(即为自制水系灭火剂，具体成分如下：十二烷基硫酸钠为20g/l，甜菜碱dsb为20g/l，af4018-z为4ml/l，聚乙烯醇为0.25g/l，草酸铵为20g/l，三聚氰胺为20g/l，泡沫玻璃为0.10g/l、氧化铵为0.12g/l、氢氧化镁0.1g/l、四氢呋喃0.15ml/l，余量为水)混匀，并搅拌均匀。其中，水包水型聚丙烯酰胺乳液的制备：在三口烧瓶中依次加入350g硫酸铵、100ml十二烷基硫醇和900ml去离子水混合体系作为反应介质，100g的丙烯酰胺单体、80g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸作为反应原料，7g的十二烷基聚氧乙烯醚作为聚合物的分散剂稳定剂，快速搅拌至完全溶解；使用氢氧化钠调节ph值至7.0；11.2g亚硫酸钠水溶液(其质量浓度为20％)作为还原引发剂，加入三口烧瓶中，搅拌5min，然后相三口烧瓶中通入氮气，作为保护气体，并置于恒温电加热套中保持50℃加热；通过恒压分液漏斗在密封条件下，将氧化引发剂过硫酸铵逐滴加入混合反应体系中，反应5h；静置过滤，其中上层清液即为目标产物。实施例2～6下表为实施例1～6的具体投料量：投料量/g实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6减阻剂202.512425冷却剂50551350抗冻剂1005050100150150抗腐蚀剂10.51335水性介质829942943.5894840770下表为实施例1～6的所使用的物质：其中，自制灭火剂为南京理工大学自制的a类用水系灭火剂，其具体成分如下：十二烷基硫酸钠为20g/l，甜菜碱dsb为20g/l，af4018-z为4ml/l，聚乙烯醇为0.25g/l，草酸铵为20g/l，三聚氰胺为20g/l，泡沫玻璃为0.10g/l、氧化铵为0.12g/l、氢氧化镁0.1g/l、四氢呋喃0.15ml/l，余量为水；水包水型聚丙烯酰胺乳液为实施例1中所制备得到的，其固含量为20％，其余药品均为市售。具体复配工艺同实施例1。对比例1选取南京理工大学自制的a类用水系灭火剂，作为对比例，其具体成分如下：十二烷基硫酸钠为20g/l，甜菜碱dsb为20g/l，af4018-z为4ml/l，聚乙烯醇为0.25g/l，草酸铵为20g/l，三聚氰胺为20g/l，泡沫玻璃为0.10g/l、氧化铵为0.12g/l、氢氧化镁0.1g/l、四氢呋喃0.15ml/l，余量为水。测试例灭火时间：使用1m长的木材，每层5根、上下层相互垂直交错码垛建立a类火的标准试验模型(1m×1m×1m)，在加入适量汽油，点燃后，让木垛燃烧5min后，在灭火点1.5m处，从四周喷射水系灭火剂，通过红外热成像仪记录灭火过程的温度变化曲线，得到灭火所需的时间。减阻率的测试方法为：采用管式流变仪对水系灭火剂进行减阻性能测试，空白样为市售灭火剂，向市售灭火剂中加入一定量的水包水型聚丙烯酰胺乳液聚合物，选用相同管柱进行测试，记录流体通过管柱时的摩阻压降计算减阻百分比。表征粘度：在25℃的恒温水浴池中测试不同实施例中水系灭火剂的表观黏度。腐蚀速率：用单位时间单位面积上质量的变化来表示腐蚀速度。附图1可以得出，对比例1的水系灭火剂因流体阻力较大，搅拌后产生了明显的漩涡，而实施例1的水系灭火剂因流体阻力小，在同样的搅拌条件下没有明显的漩涡。由图2可知，添加了抗腐蚀剂的新型水系灭火剂未对钢片产生可见的腐蚀情况。通过对比上表可以得出，添加适量的减阻剂，尤其是实施例1(水包水型聚丙烯酰胺乳液作为减阻剂)，能够有效的提高灭火效率。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。当前第1页12