一种水成膜泡沫灭火剂及其制备方法与流程

1.本发明属于灭火剂技术领域，具体涉及了一种水成膜泡沫灭火剂及其制备方法。


背景技术：

2.水成膜泡沫(afff)灭火剂又称“轻水”泡沫灭火剂，是一种以含氟表面活性剂与碳氢表面活性剂为主要原料并能够在某些烃类液体表面形成一层水膜的泡沫灭火剂。水成膜泡沫灭火剂的灭火机理是在烃类液体表面形成水膜和凝聚的泡沫漂浮层，使烃类液体与空气隔绝，起到覆盖、封闭、冷却作用，能迅速扑灭液体火灾，尤其是油火，是目前扑救b类火灾最有效的灭火剂之一。由于水成膜泡沫灭火剂在扑灭b类火上的显著优势，其被广泛用于扑灭油田、炼油厂、油库、船舶、码头和飞机场等场所的火灾。
3.然而，现有水成膜泡沫灭火剂的生产中，氟碳表面活性剂大多都选用c8类氟碳表面活性剂，如全氟辛烷磺酸盐(pfos)和全氟辛酸铵(pfoa)等。当使用泡沫灭火剂灭火后，灭火剂残夜将随水一起排入环境中，而c8类氟碳表面活性剂是目前世界上发现的最难降解的有机污染物之一，能够在人及动物体内累积，且不易排出。
4.因此，急需开发一种灭火效率高且环保无污染的水成膜泡沫灭火剂。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种水成膜泡沫灭火剂及其制备方法，本发明中的水成膜泡沫灭火剂中不含pfos和pfoa，绿色环保，对环境没有污染，且本发明中的水成膜泡沫灭火剂具有较好的灭火效果、较好的耐海水性、较好的抗烧结性能和较好的抗冻结和融化性能，且制备方法简单，条件易于控制，适于大规模的工业化生产。
6.本发明的第一方面，提供了一种水成膜泡沫灭火剂，所述水成膜泡沫灭火剂包括c6短链氟碳表面活性剂、c6含氟聚合物、发泡剂以及有机溶剂。
7.根据本发明第一方面的内容，在本发明的一些实施方式中，以重量百分比计，所述灭火剂中包括2～10％的c6短链氟碳表面活性剂。
8.在本发明的一些更优选实施方式中，所述c6短链氟碳表面活性剂包括全氟烷基氧化胺、全氟烷基聚氧乙烯醚中的一种或其组合。
9.在本发明的一些更优选的实施方式中，所述全氟烷基氧化胺的型号为fsc-111。
10.在本发明的一些更优选的实施方式中，所述全氟烷基氧化胺购自三明市海斯福化工有限责任公司。
11.在本发明的一些更优选的实施方式中，所述全氟烷基聚氧乙烯醚的型号为cf16400。
12.在本发明的一些更优选的实施方式中，所述全氟烷基聚氧乙烯醚购自齐氟新材料技术有限公司。
13.在本发明的一些优选实施方式中，以重量百分比计，所述灭火剂中包括1～5％的
c6含氟聚合物。
14.在本发明的一些优选实施方式中，所述c6含氟聚合物包括全氟烷基聚丙烯酰胺。
15.在本发明的一些更优选的实施方式中，所述全氟烷基聚丙烯酰胺的型号为yy-1069。
16.在本发明的一些更优选的实施方式中，所述全氟烷基聚丙烯酰胺购自上海羽阳化工有限公司。
17.在本发明的一些优选实施方式中，以重量百分比计，所述灭火剂中包括2～13％的发泡剂。
18.在本发明的一些更优选实施方式中，所述发泡剂中包括非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂和两性离子型表面活性剂。
19.在本发明的一些更优选实施方式中，所述发泡剂中非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂和两性离子型表面活性剂的质量份数比为(1～5)：(1～5)：(2～10)。
20.在本发明的一些更优选实施方式中，所述非离子型表面活性剂包括烷基糖苷apg0810和脂肪醇聚氧乙烯醚aeo-9中的一种或其组合。
21.在本发明的一些更优选实施方式中，所述阴离子型表面活性剂包括辛基硫酸钠sos和癸基硫酸钠sds1030中的一种或其组合。
22.在本发明的一些更优选实施方式中，所述两性离子型表面活性剂包括n-月桂基-β-亚氨基二丙酸钠160c、椰油酰胺丙基甜菜碱cab-35中的一种或其组合。
23.在本发明的一些优选实施方式中，以重量百分比计，所述灭火剂包括3～15％的有机溶剂。
24.在本发明的一些优选实施方式中，所述有机溶剂包括二丙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚、二丙二醇单丁醚中的一种或其组合。
25.在本发明的一些优选实施方式中，所述灭火剂中还包括防冻剂。
26.在本发明的一些更优选实施方式中，所述防冻剂包括乙二醇、丙二醇、丙三醇、尿素、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、1,2-二乙基亚醇中的一种或组合。
27.在本发明的一些更优选实施方式中，以重量百分比计，所述防冻剂的含量为10～20％。
28.在本发明的一些优选实施方式中，所述灭火剂中还包括防腐剂。
29.在本发明的一些更优选实施方式中，所述防腐包括苯甲酸钠、山梨酸钾、羟基苯甲酸甲酯中的一种或其组合。
30.在本发明的一些更优选实施方式中，以重量百分比计，所述防腐剂的含量为0.3～0.4％。
31.在本发明的一些优选实施方式中，所述灭火剂中还包括水。
32.本发明第二方面的内容，提供了一种本发明第一方面所述的水成膜泡沫灭火剂的制备方法，具体步骤为：按照相应的重量百分比将c6短链氟碳表面活性剂、c6含氟聚合物、发泡剂以及有机溶剂搅拌混合制得所述灭火剂。
33.根据本发明第二部分的内容，在本发明的一些实施方式中，所述灭火剂的制备中还包括防冻剂。
34.在本发明的一些优选实施方式中，所灭火剂的制备过程中还包括防腐剂。
35.在本发明的一些优选实施方式中，所灭火剂的制备过程中还包括水。
36.本发明的第三方面，提供了一种本发明第一方面所述的水成膜泡沫灭火剂在a、b、c、d、e与f类火灾中的应用。
37.根据本发明第三方面的内容，在本发明的一些实施方式中，以重量百分比计，所述灭火剂中包括2～10％的c6短链氟碳表面活性剂。
38.在本发明的一些优选实施方式中，以重量百分比计，所述灭火剂中包括1～5％的c6含氟聚合物。
39.在本发明的一些优选实施方式中，以重量百分比计，所述灭火剂中包括2～13％的发泡剂。
40.在本发明的一些优选实施方式中，以重量百分比计，所述灭火剂包括3～15％的有机溶剂。
41.在本发明的一些更优选实施方式中，所述的水成膜泡沫灭火剂用于b类火灾中。
42.本发明中的水成膜泡沫灭火剂含有c6短链氟碳表面活性剂、c6含氟聚合物、发泡剂以及有机溶剂。在本发明中，c6短链氟碳表面活性剂在水成膜泡沫灭火剂中能够迅速降低水溶液的表面张力，将其表面张力降到15～20mn/m，从而使得在泡沫析出的液体中形成一层水膜，起到隔离可燃物和空气的作用。在用于燃油灭火时，所形成的水膜和泡沫层共同起到了抑制燃油蒸发的作用，此外，泡沫析出的水吸热变为水蒸气，既起到了冷却油面的作用，也起到了稀释可燃物周围空气，降低油面上方氧浓度的作用，且水的铺展作用带动泡沫迅速流向尚未灭火的区域，因此，本发明的水成膜泡沫灭火剂具有更快的灭火速度。除此之外，c6短链氟碳表面活性剂的存在可以降低泡沫在液体表面上流动的剪切力，从而提高了泡沫的流动性，疏油性的氟碳链可以进一步提高泡沫的耐油性，从而进一步提高了水成膜泡沫灭火剂的灭火性能。c6含氟聚合物主要起到了稳泡的作用，在较低的浓度(0.2～1wt％)溶于水后会立刻使得泡沫液的粘度大大增加，因此可以达到稳泡的效果。通过c6短链氟碳表面活性剂和c6含氟聚合物的相互配合，可以增加灭火剂在海水中的析液时间，提高灭火剂在海水中的发泡倍率，使得泡沫更加稳定致密，能够更好得在固体和液体表面铺展黏附，使得所制备的水成膜泡沫灭火剂具有更长的抗烧时间。
43.此外，本发明中的发泡剂为烷基糖苷apg0810、癸基硫酸钠sds1030和n-月桂基-β-亚氨基二丙酸钠160c复配而成，非离子型表面活性剂apg0810主要能降低水和油之间的界面张力，使其控火速度大大加快，阴离子型表面活性剂癸基硫酸钠sds1030可以大大提高泡沫的发泡性能，两性离子型表面活性剂n-月桂基-β-亚氨基二丙酸钠160c可以与海水中的钙镁离子络合，从而大大的提高了泡沫液的耐海水性能。因此三种发泡剂复配之后各自发挥出自己的优势作用，提高了本发明中的灭火剂的灭火速度和灭火性能。此外，复配后的发泡剂可以进一步降低水成膜泡沫液的表面张力，使得泡沫更加细腻，进一步有利于提高水成膜泡沫灭火剂的灭火速度和抗烧性能。且本发明中使用的有机溶剂较传统的有机溶剂具有更高的环保性；本发明中通过调节防冻剂中各组分的比例，降低了水成膜泡沫液的凝固点。综合上述优点，本发明中的水成膜泡沫灭火剂可以广泛应用于a、b、c、d、e与f类火灾，尤其在熄灭b类油火中具有显著的作用。
44.本发明的有益效果是：
45.(1)本发明中的水成膜泡沫灭火剂采用的氟碳表面活性剂和含氟聚合物都是c6类
的氟碳原料，不含有pfos和pfoa，并且采用了环保型溶剂，因此，本发明中的水成膜泡沫灭火剂绿色环保，不会对环境造成危害。
46.(2)本发明中的水成膜泡沫灭火剂具有较好的灭火效果和较低的表面张力，灭火速度快，在3min内可以将火扑灭，且抗烧时间长，抗烧时间为10min以上，此外，本发明中的水成膜泡沫灭火剂在海水中具有较高的发泡倍数和较长的海水析液时间，具有较好的耐海水性。
47.(3)本发明中的水成膜泡沫灭火剂无可见分层和非均相，不受冻结和融化的影响，表明本发明中的水成膜泡沫灭火剂具有较好的抗冻结性能和抗融化性能，且本发明中的水成膜泡沫灭火剂的制备方法操作过程简单、条件易于控制，适于大规模的工业生产。
具体实施方式
48.下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
49.本发明实施例中的所用到的材料的型号和具体来源见表1。
50.表1本发实施例中的所用到的材料的型号和具体来源
51.材料来源型号全氟烷基氧化胺三明市海斯福化工有限责任公司fsc-111全氟烷基聚氧乙烯醚齐氟新材料技术有限公司cf16400全氟烷基聚丙烯酰胺上海羽阳化工有限公司yy-1069烷基糖苷扬州晨化新材料股份有限公司apg0810癸基硫酸钠索尔维化工(上海)有限公司sds1030n-月桂基-β-亚氨基二丙酸钠索尔维化工(上海)有限公司160c
52.实施例1
53.按照重量百分比计，实施例1中的水成膜泡沫灭火剂由2％的全氟烷基氧化胺、1％的全氟烷基聚丙烯酰胺、0.5％的烷基糖苷apg0810、2％的癸基硫酸钠sds1030、8％的n-月桂基-β-亚氨基二丙酸钠160c、5％的二丙二醇单甲醚、3％的乙二醇、3％的尿素、0.2％的苯甲酸钠以及75.3％的水制备得到。
54.具体步骤为：在搅拌罐中加入75.3kg的水，在300r/min的机械搅拌下依次加入0.2kg苯甲酸钠、3kg乙二醇、3kg尿素、5kg二丙二醇单甲醚、0.5kg烷基糖苷apg0810、2kg癸基硫酸钠sds1030、8kgn-月桂基-β-亚氨基二丙酸钠160c、1kg全氟烷基聚丙烯酰胺和2kg全氟烷基氧化胺搅拌30min。最后用氢氧化钠或柠檬酸调节上述混合物的ph值在7～8之间，并继续搅拌10min，静置消泡120min后进行产品装桶。
55.实施例2
56.按照重量百分比计，实施例2中的水成膜泡沫灭火剂由5％的全氟烷基氧化胺、3％的全氟烷基聚丙烯酰胺、1％的烷基糖苷apg0810、3％的癸基硫酸钠sds1030、7％的n-月桂基-β-亚氨基二丙酸钠160c、7％的二丙二醇单丁醚、5％的乙二醇、8％的尿素、0.3％的山梨酸钾以及60.7％的水制备得到。
57.具体步骤为：在搅拌罐中加入60.7kg的水，在300r/min的机械搅拌下依次加入0.3kg山梨酸钾、5kg乙二醇、8kg尿素、7kg二丙二醇单丁醚、1kg烷基糖苷apg0810、3kg癸基硫酸钠sds1030、7kgn-月桂基-β-亚氨基二丙酸钠160c、3kg全氟烷基聚丙烯酰胺和5kg全氟烷基氧化胺搅拌30min。最后用氢氧化钠或柠檬酸调节上述混合物的ph值在7～8之间，并继续搅拌10min，静置消泡120min后进行产品装桶。
58.实施例3
59.按照重量百分比计，实施例3中的水成膜泡沫灭火剂由8％的全氟烷基氧化胺、5％的全氟烷基聚丙烯酰胺、1.5％的烷基糖苷apg0810、1％的癸基硫酸钠sds1030、10％的n-月桂基-β-亚氨基二丙酸钠160c、3％的二丙二醇单甲醚、10％的二丙二醇单丁醚、10％的乙二醇、15％的尿素、0.3％苯甲酸钠、0.2％山梨酸钾以及36％的水制备得到。
60.具体步骤为：在搅拌罐中加入36kg的水，在300r/min的机械搅拌下依次加入0.3kg苯甲酸钠、0.2kg山梨酸钾、10kg乙二醇、15kg尿素、3kg二丙二醇单甲醚、10kg二丙二醇单丁醚、1.5kg烷基糖苷apg0810、1kg癸基硫酸钠sds1030、10kgn-月桂基-β-亚氨基二丙酸钠160c、5kg全氟烷基聚丙烯酰胺和8kg全氟烷基氧化胺搅拌30min。最后用氢氧化钠或柠檬酸调节上述混合物的ph值在7～8之间，并继续搅拌10min，静置消泡120min后进行产品装桶。
61.实施例4
62.按照重量百分比计，实施例4中的水成膜泡沫灭火剂由6％的全氟烷基聚氧乙烯醚、4％的全氟烷基聚丙烯酰胺、2％的烷基糖苷apg0810、2％的癸基硫酸钠sds1030、5％的n-月桂基-β-亚氨基二丙酸钠160c、5％的二丙二醇单甲醚、6％的二丙二醇单丁醚、8％的乙二醇、13％的尿素、0.2％苯甲酸钠、0.3％山梨酸钾以及48.5％的水制备得到。
63.具体步骤为：在搅拌罐中加入48.5kg的水，在300r/min的机械搅拌下依次加入0.2kg苯甲酸钠、0.3kg山梨酸钾、8kg乙二醇、13kg尿素、5kg二丙二醇单甲醚、6kg二丙二醇单丁醚、2kg烷基糖苷apg0810、2kg癸基硫酸钠sds1030、5kgn-月桂基-β-亚氨基二丙酸钠160c、4kg全氟烷基聚丙烯酰胺和6kg全氟烷基聚氧乙烯醚搅拌30min。最后用氢氧化钠或柠檬酸调节上述混合物的ph值在7～8之间，并继续搅拌10min，静置消泡120min后进行产品装桶。
64.对比例1
65.按照重量百分比计，对比例1中的水成膜泡沫灭火剂由3％的全氟烷基氧化胺、0.5％的烷基糖苷apg0810、2％的癸基硫酸钠sds1030、8％的n-月桂基-β-亚氨基二丙酸钠160c、5％的二丙二醇单甲醚、3％的乙二醇、3％的尿素、0.2％的苯甲酸钠以及75.3％的水制备得到。
66.具体步骤同实施例1。
67.对比例2
68.按照重量百分比计，对比例2中的水成膜泡沫灭火剂由3％的全氟烷基聚丙烯酰胺、0.5％的烷基糖苷apg0810、2％的癸基硫酸钠sds1030、8％的n-月桂基-β-亚氨基二丙酸钠160c、5％的二丙二醇单甲醚、3％的乙二醇、3％的尿素、0.2％的苯甲酸钠以及75.3％的水制备得到。
69.具体步骤同实施例1。
70.对比例3
71.按照重量百分比计，对比例3中的水成膜泡沫灭火剂由5％的全氟烷基氧化胺、3％的全氟烷基聚丙烯酰胺yy-1069、16％碳氢表面活性剂(磺酸钠bio-terge as-40)、7％的二丙二醇单丁醚、5％的乙二醇、8％的尿素、0.3％的山梨酸钾以及55.7％的水制备得到。
72.具体制备方法同实施例1。
73.对比例4
74.按照重量百分比计，对比例4中的水成膜泡沫灭火剂由3％的全氟烷基氧化胺、3％的全氟烷基聚丙烯酰胺yy-1069、20％碳氢表面活性剂(磺酸钠bio-terge as-40)、6％的二丙二醇单甲醚、4％的乙二醇、4％的尿素、0.3％的苯甲酸钠以及59.7％的水制备得到。
75.具体步骤同实施例1。
76.上述制备的灭火剂与水按照质量比为3：97的比例混合，配制成溶液用于灭火。本发明的产品按照《泡沫灭火剂》国家标准“gb15308-2006标准”进行自检，溶液的各项物化性能及灭火性能均达到标准要求，具体测试结果如下表2所示：
77.表2本发明实施例1～4和对比例1～4制备的灭火剂的性能测试结果
[0078][0079]
由以上实施例可知，在本发明实施例中制备的水成膜泡沫灭火剂中，通过c6短链氟碳表面活性剂和c6含氟聚合物的相互配合作用，可以降低水成膜泡沫灭火剂的表面张力，可以增加灭火剂在海水中的析液时间，提高水成膜泡沫液的耐海水性能，提高灭火剂的发泡倍数，使得泡沫更加稳定致密，能够更好的在固体、液体表面铺展黏附，使得制备的水成膜泡沫灭火剂具有更长的抗烧时间和更快的灭火速度。通过烷基糖苷apg0810、癸基硫酸钠sds1030和n-月桂基-β-亚氨基二丙酸钠160c的复配，可以进一步降低水成膜泡沫灭火剂的表面张力，此外还可以使得泡沫更加细腻，有利于进一步提高水成膜泡沫灭火剂的灭火性能。
[0080]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。