本發(fā)明涉及一種滅火劑，本發(fā)明還涉及該滅火劑的制備方法，本發(fā)明屬于滅火劑開發(fā)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在目前用于撲滅油類火災(zāi)的滅火劑中，水成膜泡沫滅火劑由于其水膜及泡沫的雙重滅火作用而具有最佳滅火效果。
水成膜泡沫滅火劑的滅火作用是由漂浮于油面上的水膜層和泡沫層共同承擔(dān)的。當(dāng)將滅火劑噴射到燃油表面時，泡沫迅速在油面上散開，并析出液體冷卻油面。析出的液體同時在油面上鋪展形成一層水膜，與泡沫層共同抑制燃油蒸發(fā)，這不僅使油與空氣隔絕，而且泡沫受熱蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸汽還可降低油面上氧氣含量，抑制燃燒。同時，水溶液的鋪展作用又可帶動泡沫迅速流向尚未滅火的區(qū)域進(jìn)行滅火，抗復(fù)燃能力強(qiáng)。陰離子型、陽離子型、兩性型氟碳表面活性劑在現(xiàn)有的水成膜泡沫滅火劑中有較多應(yīng)用。
海水中含有較高濃度的氯化鎂、氯化鈣、硫酸鈉和氯化鈉等電解質(zhì)，與陰離子型/陽離子型氟碳表面活性劑間存在較強(qiáng)的相互作用，降低其表面活性，使得部分水成膜泡沫滅火劑不能用海水稀釋后使用。對于海上作業(yè)平臺、油輪和軍艦等區(qū)域發(fā)生的火災(zāi)，在沒有淡水供應(yīng)時普通水成膜泡沫滅火劑不能發(fā)揮作用，易導(dǎo)致較大損失。因此，開發(fā)能用海水稀釋的水成膜泡沫滅火劑，具有重要的戰(zhàn)略意義及商業(yè)價值。
兩性氟碳表面活性劑和非離子氟碳表面活性劑的表/界面活性受電解質(zhì)的影響較小，可應(yīng)用于耐海水型水成膜泡沫滅火劑。CN103463790A、CN102284171A和CN1743031A均以美國杜邦公司1157N型或1203型表面活性劑。非離子型氟碳表面活性劑國內(nèi)已有優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品供應(yīng)，不依賴進(jìn)口，且產(chǎn)品價格較低，適于在耐海水型水成膜泡沫滅火劑中的應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種滅火劑及其制備方法，以解決現(xiàn)有滅火劑組分需要從國外進(jìn)口，產(chǎn)品價格高，滅火性能需要加強(qiáng)的技術(shù)問題。
為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
滅火劑，其特征在于，由以下組分按質(zhì)量百分比組成：非離子型碳氟表面活性劑1.5-3％，泡沫穩(wěn)定劑0.1-1％，碳?xì)浔砻婊钚詣?-4％，增稠劑0.1-0.5％、抗燒劑0.1-0.5％、助溶劑2-5％、有機(jī)溶劑1-5％、緩沖溶液0.2-2％、金屬緩蝕劑0.1-0.5％、抗凍劑4-10％、抑菌劑0.2-0.5％、螯合劑0.5-2.5％，余量為水。
前述的滅火劑，其特征在于，所述非離子型碳氟表面活性劑為ω-全氟烷基磺酰氨基醇CnF2n+1SO2NH(CH2)mOH，結(jié)構(gòu)式如下所示：
其中n＝6或8，m＝2-4。
前述的滅火劑，其特征在于，所述泡沫穩(wěn)定劑為CaF2a+1SO2NH(CH2)b(R1)(R2)O，結(jié)構(gòu)如下所示：
其中a＝6或8，b＝2-4，R1、R2為-CpH2p+1，p為1-4。
前述的滅火劑，其特征在于，所述碳?xì)浔砻婊钚詣橥榛鸩藟ACcH2c+1N+(CH3)2-CH2COO-或烷基磺基甜菜堿CdH2d+1N+(CH3)2-(CH2)3SO3-，烷基甜菜堿的結(jié)構(gòu)如下所示：
烷基磺基甜菜堿的結(jié)構(gòu)如下所示：
其中c＝10-14，d＝10-14。
前述的滅火劑，其特征在于，增稠劑為黃原膠；抗燒劑為黃原膠；助溶劑為尿素；有機(jī)溶劑為二乙二醇單丁醚、二乙二醇乙醚、正丙醇、異丙醇、正丁醇、正戊醇中的一種或多種混合物；緩沖溶液為三羥甲基氨基甲烷水溶液；金屬緩蝕劑為苯并三氮唑；抗凍劑為乙二醇或丙三醇；抑菌劑為甲醛；螯合劑為乙二胺四乙酸鈉。
前述的滅火劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
步驟一：向反應(yīng)容器中加入水、助溶劑、增稠劑、抗燒劑、金屬緩蝕劑、螯合劑、抑菌劑、緩沖溶液，攪拌均勻；
步驟二：向反應(yīng)容器中加入碳?xì)浔砻婊钚詣?，攪拌均勻?/p>
步驟三：向反應(yīng)容器中加入有機(jī)溶劑、抗凍劑、攪拌均勻；
步驟四：向反應(yīng)容器中加入非離子型碳氟表面活性劑、泡沫穩(wěn)定劑，攪拌均勻；
步驟五：調(diào)節(jié)反應(yīng)容器內(nèi)液體的pH值，然后加水至各組分符合對應(yīng)質(zhì)量百分比。前述的滅火劑的制備方法，其特征在于，所述步驟四中，通過醋酸或氨水調(diào)節(jié)反應(yīng)容器內(nèi)液體的pH值至6.0～9.5。
本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明滅火劑泡沫豐富穩(wěn)定，在油面鋪展迅速，按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 15308-2006(《泡沫滅火劑》)進(jìn)行自檢，性能合格，滅火性能優(yōu)異。此外，本發(fā)明滅火劑組分不依賴進(jìn)口，產(chǎn)品價格較低，可以用淡水或海水稀釋使用，適用范圍大，具有很好的市場前景。
附圖說明
圖1是本發(fā)明滅火劑的制備方法的流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。
參照圖1所示，本發(fā)明提供的6％型耐海水型滅火劑由以下組分按質(zhì)量百分比組成：非離子型氟碳表面活性劑1.5-3％，泡沫穩(wěn)定劑0.1-1％，碳?xì)浔砻婊钚詣?-4％，增稠劑0.1-0.5％、抗燒劑0.1-0.5％、助溶劑2-5％、有機(jī)溶劑1-5％、緩沖溶液0.2-2％、金屬緩蝕劑0.1-0.5％、抗凍劑4-10％、抑菌劑0.2-0.5％、螯合劑0.5-2.5％，余量為水。
其中非離子型氟碳表面活性劑為ω-全氟烷基磺酰氨基醇，結(jié)構(gòu)如式1所示(FnHmA)，其中n＝6或8，m＝2-4；優(yōu)選n＝8，p＝2，3。ω-全氟烷基磺酰氨基醇具有優(yōu)異的表面活性，在本發(fā)明中的主要作用是降低水溶液的表面張力。ω-全氟烷基磺酰氨基醇具有良好的泡沫性能，但水溶性較差，經(jīng)助溶劑加溶后，水溶性提高，水溶液泡沫豐富，但泡沫穩(wěn)定性稍差。
泡沫穩(wěn)定劑為CaF2a+1SO2NH(CH2)b(R1)(R2)O[FaHbN(R1)(R2)O]，結(jié)構(gòu)如式2所示，其中a＝6或8，b＝2-4，R1、R2為-CpH2p+1，p為1-4，R1、R2可相同亦可不同；優(yōu)選a＝8，b＝2或3，R1為-CH3或-C2H5，R2為-CH3或-C2H5。CaF2a+1SO2NH(CH2)b(R1)(R2)O在水溶液中起泡性能較差，但泡沫持久，穩(wěn)定性較好，在本發(fā)明中主要起穩(wěn)泡劑作用。另外，它的表面活性劑亦很高，在本發(fā)明中與ω-全氟烷基磺酰氨基醇協(xié)同起到降低水溶液表面張力的作用。
碳?xì)浔砻婊钚詣閮尚孕捅砻婊钚詣┩榛鸩藟ACcH2c+1N+(CH3)2-CH2COO-(Hc)或烷基磺基甜菜堿CdH2d+1N+(CH3)2-(CH2)3SO3-(Sd)，結(jié)構(gòu)分別如式3、式4所示，其中c＝10-14，d＝10-14；優(yōu)選c＝10或12，d＝10或12。兩性型表面活性劑受海水中電解質(zhì)影響較小，起泡性較好，在本發(fā)明中主要起發(fā)泡劑作用。另一方面，烷基甜菜堿/烷基磺基甜菜堿可有效降低滅火劑與油之間的界面張力，可彌補(bǔ)氟碳表面活性劑通常由于氟碳鏈的憎油性而不易降低油水界面張力的缺陷，從而使滅火劑在油面迅速鋪展；同時也使滅火劑起泡迅速。
黃原膠溶于水后，可以通過氫鍵作用使溶液粘度增大，起泡后泡膜強(qiáng)度增加，泡膜液體流失速度變慢，氣體透過性降低，提高了滅火劑的抗燒性，在本發(fā)明中作為增稠劑和抗燒劑使用。
本發(fā)明中應(yīng)用的非離子型氟碳表面活性劑ω-全氟烷基磺酰氨基醇水溶性較低，制備高濃度的濃縮液需要加入助溶劑進(jìn)行增溶。本發(fā)明中采用的助溶劑為尿素。
適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑可以提高水成膜泡沫滅火劑濃縮液的穩(wěn)定性，本發(fā)明中使用的有機(jī)溶劑為二乙二醇單丁醚、二乙二醇乙醚、正丙醇、異丙醇、正丁醇、正戊醇中的一種或多種混合物；本發(fā)明中的有機(jī)溶劑同時也具有抗凍劑的作用。
抗凍劑可降低水成膜泡沫滅火劑濃縮液的凝固點(diǎn)，使滅火劑可在較低溫度下保存和使用。本發(fā)明中使用的抗凍劑為乙二醇或丙三醇。本發(fā)明中的抗凍劑同時也具有溶劑的作用。
緩沖溶液可使滅火劑的pH值在儲存過程中保持穩(wěn)定，保證了滅火劑的性能穩(wěn)定。本發(fā)明中使用的緩沖溶液為三羥甲基氨基甲烷水溶液。
滅火劑在儲存中可能對金屬容器內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕作用，需加入金屬緩蝕劑降低該作用。本發(fā)明中使用的金屬緩蝕劑為苯并三氮唑。
滅火劑儲存中，細(xì)菌會降解滅火劑中的有機(jī)物組分導(dǎo)致滅火性能下降，需要加入抑菌劑抑制細(xì)菌增長。本發(fā)明中使用的抑菌劑為甲醛。
自來水或海水中的電解質(zhì)較多，會影響滅火劑中表面活性劑的性能，本發(fā)明在使用性能不易受電解質(zhì)影響的非離子型氟碳表面活性劑和兩性碳?xì)浔砻婊钚詣┑耐瑫r，使用螯合劑結(jié)合一些高價金屬離子，降低電解質(zhì)對滅火劑性能的影響。本發(fā)明中使用的螯合劑為乙二胺四乙酸鈉。
下面結(jié)合實施例來進(jìn)行說明。
實施例1。
向2000L攪拌反應(yīng)釜中加入700kg淡水、30kg尿素、黃原膠4kg、苯并三氮唑1kg、乙二胺四乙酸鈉8kg、甲醛2kg、三羥甲基氨基甲烷水溶液5kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入十二烷基甜菜堿(簡稱H12)30kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入10kg二乙二醇單丁醚、正丁醇30kg、乙二醇50kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入ω-全氟辛基磺酰氨基乙醇(簡稱F8H2A)30kg和C8F17SO2NH(CH2)3N(CH3)2O(簡稱F8H3N(CH3)(CH3)O)1kg，攪拌均勻；用醋酸或氨水調(diào)節(jié)pH值至7.5-8.5任一值，添加淡水至溶液質(zhì)量為1000kg，即為本發(fā)明的水成膜泡沫滅火劑。
實施例2。
向2000L攪拌反應(yīng)釜中加入700kg淡水、20kg尿素、黃原膠3kg、苯并三氮唑1kg、乙二胺四乙酸鈉8kg、甲醛5kg、三羥甲基氨基甲烷水溶液5kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入癸基磺基甜菜堿(簡稱S10)40kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入15kg二乙二醇乙醚、正戊醇25kg、丙三醇40kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入ω-全氟辛基磺酰氨基丙醇(簡稱F8H3A)15kg和C8F17SO2NH(CH2)3N(C2H5)2O(簡稱F8H3N(C2H5)(C2H5)O)10kg，攪拌均勻；用醋酸或氨水調(diào)節(jié)pH值至7.5-8.5任一值，添加淡水至溶液質(zhì)量為1000kg，即為本發(fā)明的水成膜泡沫滅火劑。
實施例3。
向2000L攪拌反應(yīng)釜中加入700kg淡水、25kg尿素、黃原膠4kg、苯并三氮唑1kg、乙二胺四乙酸鈉8kg、甲醛5kg、三羥甲基氨基甲烷水溶液5kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入癸基甜菜堿(簡稱H10)35kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入15kg二乙二醇單丁醚、正戊醇30kg、乙二醇60kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入ω-全氟辛基磺酰氨基乙醇(簡稱F8H2A)20kg和C8F17SO2NH(CH2)2N(C2H5)2O(簡稱F8H2N(C2H5)(C2H5)O)8kg，攪拌均勻；用醋酸或氨水調(diào)節(jié)pH值至7.5-8.5任一值，添加淡水至溶液質(zhì)量為1000kg，即為本發(fā)明的水成膜泡沫滅火劑。
實施例4。
向2000L攪拌反應(yīng)釜中加入700kg淡水、50kg尿素、黃原膠2kg、苯并三氮唑1kg、乙二胺四乙酸鈉25kg、甲醛2kg、三羥甲基氨基甲烷水溶液2kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入癸基甜菜堿(簡稱H10)20kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入15kg二乙二醇單丁醚、異丙醇35kg、丙三醇60kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入ω-全氟辛基磺酰氨基乙醇(簡稱F8H2A)20kg和C8F17SO2NH(CH2)2N(C2H5)2O(簡稱F8H2N(C2H5)(C2H5)O)8kg，攪拌均勻；用醋酸或氨水調(diào)節(jié)pH值至6.0，添加淡水至溶液質(zhì)量為1000kg，即為本發(fā)明的水成膜泡沫滅火劑。
實施例5。
向2000L攪拌反應(yīng)釜中加入700kg淡水、25kg尿素、黃原膠10kg、苯并三氮唑3kg、乙二胺四乙酸鈉5kg、甲醛5kg、三羥甲基氨基甲烷水溶液10kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入癸基甜菜堿(簡稱H10)20kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入15kg二乙二醇單丁醚、正丙醇30kg、乙二醇100kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入ω-全氟辛基磺酰氨基乙醇(簡稱F8H2A)20kg和C8F17SO2NH(CH2)2N(C2H5)2O(簡稱F8H2N(C2H5)(C2H5)O)8kg，攪拌均勻；用醋酸或氨水調(diào)節(jié)pH值至9.5，添加淡水至溶液質(zhì)量為1000kg，即為本發(fā)明的水成膜泡沫滅火劑。
實施例6。
向2000L攪拌反應(yīng)釜中加入700kg淡水、25kg尿素、黃原膠10kg、苯并三氮唑5kg、乙二胺四乙酸鈉15kg甲醛3kg、三羥甲基氨基甲烷水溶液20kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入、癸基甜菜堿(簡稱H10)20kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入10kg二乙二醇單丁醚、丙三醇100kg，攪拌均勻；向反應(yīng)容器中加入ω-全氟辛基磺酰氨基乙醇(簡稱F8H2A)20kg和C8F17SO2NH(CH2)2N(C2H5)2O(簡稱F8H2N(C2H5)(C2H5)O)8kg，攪拌均勻；用醋酸或氨水調(diào)節(jié)pH值至6.5，添加淡水至溶液質(zhì)量為1000kg，即為本發(fā)明的水成膜泡沫滅火劑。
實施例7。
分別取實施例1、2和3所得水成膜泡沫滅火劑各6kg，分別添加94kg淡水或人工海水并混勻，得到預(yù)混液。參照文獻(xiàn)(“水成膜泡沫滅火劑性能的實驗室測定方法”，化學(xué)研究與應(yīng)用，20(5)：569-572，2008)方法測定預(yù)混液在油面的鋪展性能及對油面的密封性能。實驗所用人工海水參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB15308-2006(《泡沫滅火劑》)所述方法配置：在每1L淡水中加入25.0g氯化鈉、11.0g六水合氯化鎂、1.6g二水合氯化鈣和4.0g硫酸鈉，攪拌均勻即可。鋪展性能測試方法：在直徑為14.5cm的表面皿中盛放100mL 92#車用汽油，用注射器(針頭直徑已準(zhǔn)確測定)將水成膜泡沫滅火劑預(yù)混液(無泡沫)滴加到油表面，觀察鋪展情況；觀察時應(yīng)使視線與油面相平，記錄從液滴與油表面接觸至變成液膜的時間，以鋪展時間小于0.5秒作為迅速鋪展的標(biāo)準(zhǔn)。密封性能測試方法：在直徑4cm的燒杯中盛放30mL 92#車用汽油，用注射器將0.1mL預(yù)混液滴加到油表面，在離油面1cm高度處過明火，觀察汽油是否被點(diǎn)燃。測試結(jié)果如表1所示。
表1實施例1-3的耐海水型水成膜泡沫滅火劑在92#汽油表面的鋪展及密封性能
實施例8
取實施例1所得的水成膜泡沫滅火劑6kg，加入淡水94kg，混勻后得到淡水預(yù)混液，按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB15308-2006(《泡沫滅火劑》)所述方法進(jìn)行自檢，檢測結(jié)果如表2所示。
表2實施例1的耐海水型水成膜泡沫滅火劑經(jīng)淡水稀釋后的性能自檢結(jié)果
實施例9。
取實施例1所得的水成膜泡沫滅火劑6kg，加入人工海水94kg，混勻后得到海水預(yù)混液，按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB15308-2006(《泡沫滅火劑》)所述方法進(jìn)行自檢，檢測結(jié)果如表3所示。
表3實施例1的耐海水型水成膜泡沫滅火劑經(jīng)人工海水稀釋后的性能自檢結(jié)果
自檢結(jié)果表明：實施例1制備的水成膜泡沫滅火劑各項指標(biāo)均符合GB15308-2006《泡沫滅火劑》的要求，滅火等級達(dá)到ⅠA級，既可作為淡水型亦可作為耐海水型水成膜泡沫滅火劑。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。