一种纳米改性有机硅泡沫灭火剂

本发明涉及泡沫灭火剂，特别是指一种擅长扑灭液体火灾的纳米改性有机硅泡沫灭火剂。

背景技术：

1、对于液体火灾，传统的水灭火难以发挥作用，甚至容易引发二次灾害，而泡沫灭火剂对液体火灾的扑救具有较好的效果。泡沫灭火剂可以分为化学泡沫灭火剂、空气泡沫灭火剂、抗溶性泡沫灭火剂、氟蛋白泡沫灭火剂和水成膜泡沫灭火剂等。灭火泡沫的种类很丰富，但并不是所有的都适用于扑救液体火灾。其中，水成膜泡沫灭火剂可以快速扑灭大部分的液体火灾，因此被广泛用于易燃液体火灾高发的场所。但近年来一些研究表明水成膜泡沫灭火剂会导致严重的自然环境破坏。一些研究人员研制出的新型短链氟碳表面活性剂虽然较长链氟碳表面活性剂有所改进，但其尚未得到广泛的应用。由硅酮表面活性剂或碳氢表面活性剂制备的无氟泡沫灭火剂虽然减少了对环境的破坏，但其灭火性能及储存稳定性不佳。因此，为了解决大多数水成膜泡沫灭火剂的环保问题和新型无氟泡沫灭火剂的性能问题，提高液体火灾的灭火效率，在现有液体火灾泡沫灭火剂的基础上研究更加环保、高效的泡沫灭火剂具有重要的现实意义和应用前景。

技术实现思路

1、本发明旨在通过将环保表面活性剂和纳米粒子相结合，研制出一种用于扑灭液体火灾的纳米改性有机硅泡沫灭火剂，利用聚醚改性七甲基三硅氧烷，α-烯基磺酸钠，改性硅树脂聚醚乳液，改性纳米二氧化硅，氯化钙等材料制作出具有优异灭火性能和环保性能的泡沫灭火剂，能有效隔绝液体燃料和氧气接触，提高灭火效率，且该材料对环境无害，成本较低，能适应各种复杂的液体火灾环境。

2、该纳米改性有机硅泡沫灭火剂包括有机硅表面活性剂、碳氢表面活性剂、稳泡剂、纳米颗粒、抗冻剂和水，其中，按质量比，有机硅表面活性剂占1wt％-3wt％，碳氢表面活性剂占0.2wt％-0.8wt％，稳泡剂占0.6wt％-1.8wt％，纳米颗粒占0.5wt％-1.5wt％，抗冻剂占1wt％-3wt％，水余量。

3、进一步地，所述有机硅表面活性剂为聚醚改性七甲基三硅氧烷。

4、进一步地，所述碳氢表面活性剂为α-烯基磺酸钠。

5、进一步地，所述稳泡剂为改性硅树脂聚醚乳液。

6、进一步地，所述纳米颗粒为改性纳米二氧化硅。

7、进一步地，所述抗冻剂为氯化钙。

8、进一步地，将聚醚改性七甲基三硅氧烷，α-烯基磺酸钠和氯化钙按比例混合，形成组分a。按比例将改性硅树脂聚醚乳液与水混合并搅拌，待其充分溶解后，加入一定量改性纳米二氧化硅并搅拌，使其均匀分散后形成组分b。将组分a和组分b充分混合并倒入孔盘发泡装置中进行发泡，制得纳米改性有机硅泡沫灭火剂。制备过程如图1所示。

9、本发明通过加入纳米颗粒，使得泡沫灭火剂的结构稳定性和热稳定性得到提高，改善了普通水成膜泡沫灭火剂泡沫析液速率较快，在高温条件下隔氧和降温作用下降等问题，提高了液体火灾的灭火效率。

10、本发明首先确定有机硅表面活性剂、环保碳氢表面活性剂、稳泡剂、纳米改性颗粒和抗冻剂等各组分材料的选取，然后采用响应面分析法设计实验方案，进行发泡实验和析液实验，利用二次多项式模型对各组分的添加配比进行优化并验证，最终得出各组分的最优添加比例。

11、按照最优配比制备出泡沫灭火剂样品，并进行灭火性能测试和环保性能测试。通过灭火时间和抗烧时间对其灭火效果进行分析，证明了该泡沫灭火剂高效的灭火效果。通过气体产物分析，泡沫灭火剂和灭火残留物对土壤和水质的影响分析，证明了该泡沫良好的环保性。

12、本发明的上述技术方案的有益效果如下：

13、本发明扑灭液体火时不会析出大量的泡沫液，从而能更好地隔绝燃料与氧气并防止液体燃料流动，在达到高效灭火要求的同时，也兼顾了环保特性，可以为应用于液体火灾的泡沫灭火剂的研制提供思路，对液体火灾扑救的研究和进步具有一定意义。

技术特征：

1.纳米改性有机硅泡沫灭火剂，其特征在于：包括有机硅表面活性剂、碳氢表面活性剂、稳泡剂、纳米颗粒、抗冻剂，其中，按质量比，有机硅表面活性剂占1wt％-3wt％，碳氢表面活性剂占0.2wt％-0.8wt％，稳泡剂占0.6wt％-1.8wt％，纳米颗粒占0.5wt％-1.5wt％，抗冻剂占1wt％-3wt％，水余量。

2.根据权利要求1所述的纳米改性有机硅泡沫灭火剂，其特征在于：所述有机硅表面活性剂为聚醚改性七甲基三硅氧烷。

3.根据权利要求1所述的纳米改性有机硅泡沫灭火剂，其特征在于：所述碳氢表面活性剂为α-烯基磺酸钠。

4.根据权利要求1所述的纳米改性有机硅泡沫灭火剂，其特征在于：所述稳泡剂为改性硅树脂聚醚乳液。

5.根据权利要求1所述的纳米改性有机硅泡沫灭火剂，其特征在于：所述纳米颗粒为改性纳米二氧化硅。

6.根据权利要求1所述的纳米改性有机硅泡沫灭火剂，其特征在于：所述抗冻剂为氯化钙。

7.根据权利要求1所述的纳米改性有机硅泡沫灭火剂，其特征在于：将聚醚改性七甲基三硅氧烷，α-烯基磺酸钠和氯化钙按比例混合，形成组分a，按比例将改性硅树脂聚醚乳液与水混合并搅拌，待其充分溶解后，加入一定量改性纳米二氧化硅并搅拌，使其均匀分散后形成组分b，将组分a和组分b充分混合并倒入孔盘发泡装置中进行发泡，制得纳米改性有机硅泡沫灭火剂。

技术总结
本发明提供了一种用于扑救液体火灾的纳米改性有机硅泡沫灭火剂，属于消防泡沫灭火技术领域。该泡沫灭火剂包括有机硅表面活性剂、碳氢表面活性剂、稳泡剂、纳米改性颗粒和抗冻剂等组分，通过对比实验选取聚醚改性七甲基三硅氧烷为有机硅表面活性剂，α‑烯基磺酸钠为碳氢表面活性剂，改性硅树脂聚醚乳液为稳泡剂，改性纳米二氧化硅为纳米改性颗粒，氯化钙为抗冻剂，五个组分添加量依次为1wt％‑3wt％，0.2wt％‑0.8wt％，0.6wt％‑1.8wt％，0.5wt％‑1.5wt％，1wt％‑3wt％。在最优添加比例下，该泡沫灭火剂发泡倍数为11.5，25％析液时间为278.6s。纳米颗粒的加入使该泡沫在使用时不会析出大量泡沫液，从而能更好地隔绝燃料与氧气接触并降低燃料流动性。本发明能提高液体火灾的灭火效率，并解决传统泡沫灭火剂的环保问题。

技术研发人员：李金洋,黄志安,权赛南,彭仕杰,陶彦丹,于荣霞,凌子为,胡志丹,王瑞祥,杨雍睿,孟可盈,丁浩,王宏升
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15