CN110193163B - 一种可调配比例的水系灭火剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种可调配比例的水系灭火剂，水系灭火剂包括A组分、B组分及水；A组分包括如下重量份的原料：5‑20份灭火组分、0.5‑3份表面活性剂、0.01‑0.1份水溶性天然香精及2‑5份EDTA金属盐；B组分包括如下重量份的原料：8‑15份阻燃剂、5‑10份防冻剂、1‑3份乙二肟。本发明灭火剂中当A、B组分的组合比例≤1时，灭火剂适用于A类火，当上述比例＞1时，灭火剂适用B类火，这种灭火剂可以根据火灾的实际情况灵活配制，既可高效率灭火还可避免资源的浪费；原料季戊四醇的加入一方面可有效阻止回火复燃，另一方面还可以使防冻剂的用量低于常规用量，即在较低的用量下就可达到防冻效果；最后，还预料不到地发现乙二肟的加入可协同灭火剂和阻燃剂更进一步地提高灭火效果。

Description

一种可调配比例的水系灭火剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及灭火剂领域，尤其是一种可调配比例的环保高效水系灭火剂及其制备方法。

背景技术

自从人类掌握和使用火后，生活和生产得到快速发展，与此同时，火还会造成人身和财产的损失，即火灾带来的危害。为了有效防控火灾，保护人民生命安全，减少损失，灭火剂的出现与发展顺应了人类的消防需求。现阶段灭火剂包括气体灭火剂、固体灭火剂、泡沫灭火剂及水系灭火剂等几类，其中由于水作为不然液体，是最充足的天然灭火剂，在发生的众多火灾中，其实用性是最广泛的。水有很高的的流动性，为了提高水系灭火剂的灭火性能，提高水的综合利用率，减少水资源浪费，人们展开了大量的研究，比如早期为了提高灭火剂的灭火效率以及抗复燃性能，专利CN03109134.2公开了包含阴离子和含氟阳离子表面活性剂的水成膜泡沫灭火剂，该专利选用表面活性剂使灭火剂形成可以隔氧隔热的泡沫，又添加抗烧剂聚磷酸铵增强其抗复燃性能；专利CN03119118.5公开了环保型强化水系灭火剂，配方是多种成分混合，主要成分是氟碳表面活性剂(25-40％)，其他添加剂有泡沫稳定剂(20-40％)，阻燃剂(2-8％)，复合抗冻剂(10-25％)，该专利在可成泡沫的基础上有使用了阻燃剂，进一步提高了灭火剂的灭火效能。

近年来，随着人们环保意识的提高，也为了火灾现场人员的安全着想，人们对灭火剂的要求越来越高，灭火剂的研发开始转向环境友好，人畜无害。专利CN201811005182.6公开了一种水系灭火剂，水系灭火剂由下列重量组分的物质组成：阻燃剂7-15份；增稠剂5-10份；防腐剂1-5份；表面活性剂1.0-1.5份；去离子水63-86份；所述的阻燃剂为锌铝水滑石、镁铝水滑石或者两种任意比例的组合；表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基二甲基胺乙内酯或两种及以上的混合物。该专利避免使用难降解的含氟表面活性剂，不会对环境造成伤害，但是该灭火剂灭火效果不理想；专利CN201710935720.0公开了一种水系灭火剂，包括以下重量分数的组分：起泡剂10-24份，稳泡剂3-8份，调质剂0.5-1.5份，增稠剂0.5-2份，还包含溶解上述组分的水。该专利的缺点是使用灭火剂灭火后，火场易回火复燃，且不能满足在零下低温寒冷气候条件下正常储存使用的需要。

另外，以上所述水系灭火剂的辅剂较多，组分复杂，长期储存会出现分层或分相的现象，严重影响灭火效果。

因此，针对以上所述缺陷，迫切需要研发一类既灭火效率高、灭火效果好，不易回火复燃，储存稳定，低温寒冷气候条件下可以正常使用，又环境友好的灭火剂。

此外，现有技术中的灭火剂往往对不同类型的火的适用性不同，用户为了防止不同类型的火，往往需要选择不同种类的灭火剂，有时还会出现买错的现象。

发明内容

本发明为了解决现有技术中灭火剂灭火效率低、灭火效果差，易回火复燃，不适合长期储存，耐低温性能差，环境不友好等问题，本发明提供了一种可调配比例的环保高效水系灭火剂及其制备方法，本发明灭火剂灭火效率高，灭火效果好，不易回火复燃，低温下可正常使用，不污染环境；同时本发明还可以根据发生的火灾的类型、火势大小及发生火灾的环境灵活配制灭火剂，在高效率灭火的基础上可避免资源的浪费，这种灭火剂制备方法简单，原料价廉易得，便于生产，便于灭火携带。

具体的技术方案如下：

一种可调配比例的水系灭火剂，所述水系灭火剂包括A组分、B组分及水；

所述A组分包括如下重量份的原料：5-20份灭火组分、0.5-3份表面活性剂、0.01-0.1份水溶性天然香精及2-5份EDTA金属盐；

所述B组分包括如下重量份的原料：8-15份阻燃剂、5-10份防冻剂、1-3份乙二肟。

优选的，所述B组分还包括2-4份季戊四醇。

所述A组分、B组分的组合比例为1:5-3:1，A、B组分总和占所述水系灭火剂的15-60wt％。

当A、B组分的组合比例≤1时，所述灭火剂用于扑灭A类火，当A、B组分的组合比例＞1时，所述灭火剂用于扑灭B类火。

所述阻燃剂为加热可生成无机酸的无卤阻燃剂。阻燃剂的例子包括但不限于聚磷酸铵、聚磷酸酯及膦酸酯中的至少一种。

本发明的阻燃剂的工作原理是：阻燃剂在高温条件下生成无机酸，季戊四醇在无机酸的催化下发生酯化、脱水反应生成致密碳层，同时起火现场的大量水蒸汽填充到碳层中使致密碳层膨胀发泡，膨胀碳层覆盖在燃烧物表面可以阻氧隔热，还能有效防止回火复燃。阻燃剂还和其灭火成分发挥协同作用，不仅能够阻燃，还起到一定的灭火作用。

所述灭火组分为水溶性的钾盐，具体的的例子包括但不限于硝酸钾、醋酸钾和氯化钾中的至少一种。

燃烧是一类有氧参与的剧烈氧化反应，燃烧过程是一种链式反应，在高温、氧气条件下可燃物分子被激活产生活性自由基，活性自由基能量很高，一旦生成立即参与下一步反应，产生更多的活性自由基，如此循环可燃物逐渐裂解。当有水溶性钾盐存在时，水溶性钾盐受火加热产生自由基抑制物，自由基抑制物可捕捉燃烧过程产生的活性自由基，终止链式反应，阻止循环的进行。

优选的，所述表面活性剂为碳氢表面活性剂；更为优选的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基二甲基甜菜碱或羟基磺丙基甜菜碱中的至少一种。表面活性剂溶于水系灭火剂后，一方面可以降低水的表面张力，促使形成更小的液滴，相当于提高了液滴的比表面积，火灾中具有大的比表面积意味着液滴和火或热气流的接触面积也就越大，接触面积的增大有利于水蒸发所需热量的吸收，从而加快了水的蒸发和火灾现场热量的散发；另一方面水的表面张力的降低提高了水的湿润能力，可以更好的渗透进着火材料，使水系灭火剂发挥优异的灭火效果。

所述防冻剂为低碳多元醇类防冻剂，优选为乙二醇、丙二醇及丙三醇中的至少一种。防冻剂能够降低水的凝固点，使水系灭火剂在零下环境下也可正常使用。

所述EDTA金属盐选自EDTA钠盐、EDTA钾盐及EDTA铵盐中的至少一种。

水溶性阻燃剂与低碳多元醇类防冻剂的相容性比较差，长期贮存可能发生分层现象，低温环境下水溶性阻燃剂甚至会析出，降低灭火效率，EDTA金属盐可以提高水溶性阻燃剂与低碳多元醇类防冻剂中的相容性，提高水系灭火剂体系的稳定性。

所述天然香精为从植物中提取的水溶性香精，优选的为从月季、桂花及海棠中的至少一种中提取的水溶性香精。本发明中使用香精可以降低燃烧产生刺激性气体给人体带来的不适感。

本发明所述灭火剂A组分还包括1-2份增稠剂、1-2份乳化剂，所述增稠剂为水溶性的包括聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚马来酸酐、聚苯乙烯磺酸钠、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸盐、水性氨基树脂及水性酚醛树脂中的至少一种；所述乳化剂包括硬脂酰乳酸钠、三聚甘油酯、丙二醇脂肪酸酯、蔗糖酯、大豆磷脂及月桂酸单甘油酯中的至少一种。

增稠剂是一类亲水性高分子化合物，加入后可以使水的粘度增加，显著提高水在燃烧物表面的粘附性能，有利于在燃烧物表面形成具有冷却、窒息作用的粘液覆盖层，减少了水的流失，提高水的有效利用率。

本发明提供的水系灭火剂中各组分不是各自发挥各自的作用，而是协同一起作为一个整体发挥了协同的作用，因此，本发明提供的灭火剂是一种各组分发挥协同作用的高效，可靠的灭火剂。

本发明可调配比例的水系灭火剂的制备方法包括如下步骤：

步骤一：制备A组分，按照重量份称取原料，并在高速混合机内进行混合，得到混合物A组分；

步骤二：制备B组分，首先按照重量份称取乙二肟，防冻剂及任选的季戊四醇，将乙二肟逐渐滴加至防冻剂和任选的季戊四醇的混合物，搅拌至均匀，再按照重量份称取阻燃剂，将阻燃剂加入上述混合物混合至均匀；

步骤三：制备所述水系灭火剂，按照所述组合比例及A、B组分在水中的含量分别称取A组分、B组分及水，均匀混合，即可。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明可调配比例的环保高效水系灭火剂中当A、B组分的组合比例≤1时，所述灭火剂用于扑灭A类火，当A、B组分的组合比例＞1时，所述灭火剂用于扑灭B类火，可以根据发生的火灾的类型、火势大小及发生火灾的环境灵活配制灭火剂，在各成分的复配所取得的高效率灭火的基础上还避免了资源的浪费；同时本发明所述灭火剂制备方法简单，原料廉价易得，便于生产，便于灭火携带。

2.本发明阻燃剂和季戊四醇在高温下部分地形成高度环化的膨胀致密不燃碳层，该碳层具有隔热隔氧作用，有利于灭火，还有效阻止回火复燃，进一步提高灭火剂的灭火效率；同时预料不到地发现原料乙二肟的加入可协同灭火剂和阻燃剂更进一步地提高灭火效果。

3.本发明通过各组分的复配，在较低的防冻剂用量下即可有效达到防冻效果，使其在较低温度下也能正常使用，由于防冻剂用量少，阻燃灭火的活性成分含量多，有助于提高灭火剂的阻燃灭火性能。

4.本发明水系灭火剂绿色环保：各组分无毒，各组分在灭火过程无毒性物质释放。

5.本发明灭火剂该水系灭火剂透明、储存稳定无分层、对灭火器和灭火剂覆盖金属的腐蚀性小，对环境友好，且该灭火剂的灭火效率高，在低温环境中使用稳定，适用于灭A类火和B类火，适用范围广。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于说明书上的内容。若无特殊说明，所用试剂份数均为重量份数。所用试剂若无特殊说明，均为本领域可商购的试剂。

特别强调的是，本发明实施例中所用的具体灭火剂，EDTA金属盐，表面活性剂，水溶性天然香精，季戊四醇，阻燃剂，防冻剂的物质是为了探究乙二肟的用量等因素对灭火剂的性能影响，因此，实施例中使用的具体物质并不应构成对本发明保护范围的一种限制，本领域技术人员可以了解，具有类似功能的灭火剂，EDTA金属盐及阻燃剂等其它具体物质也均可实现本发明的目的，也在本发明的保护范围内。

实施例1

本实施例灭火剂组成，A组分：10份氯化钾、3份十二烷基硫酸钠、0.05份水溶性月季香精及2份EDTA二钠；

B组分：10.6份聚磷酸铵、3份季戊四醇、5份乙二醇及1份乙二肟；

A组分、B组分的组合比例为0.2:1，A、B组分总和占所述水系灭火剂的30wt％。

可调配比例的环保高效水系灭火剂的制备方法步骤：

步骤一：制备A组分，按照重量份称取原料，并在高速混合机内进行混合，得到混合物A组分；

步骤二：制备B组分，首先按照重量份称取乙二肟，防冻剂及季戊四醇，将乙二肟逐渐滴加至防冻剂和季戊四醇的混合物，搅拌至均匀，再按照重量份称取阻燃剂，将阻燃剂加入上述混合物混合至均匀；

步骤三：制备所述水系灭火剂，按照所述组合比例及A、B组分在水中的含量分别称取A组分、B组分及水，均匀混合，即可。

实施例2

其余与实施例1相同，不同在于B组分中乙二肟为2份。

实施例3

其余与实施例1相同，不同在于B组分中乙二肟为3份。

实施例4

其余与实施例1相同，不同在于B组分中乙二肟为5份。

对比实施例1

其余与实施例1相同，不同在于B组分中乙二肟为0份。

实施例5

其余与实施例2相同，不同在于A、B组分总和占所述水系灭火剂的15wt％。

实施例6

其余与实施例2相同，不同在于A、B组分总和占所述水系灭火剂的60wt％。

实施例7

其余与实施例2相同，不同在于A、B组分总和占所述水系灭火剂的5wt％。

实施例8

其余与实施例2相同，不同在于A、B组分总和占所述水系灭火剂的80wt％。

实施例9

其余与实施例1相同，不同在于A组分、B组分的组合比例为2:1，B组分中乙二肟为1份。

实施例10

其余与实施例9相同，不同在于B组分中乙二肟为2份。

实施例11

其余与实施例9相同，不同在于B组分中乙二肟为3份。

实施例12

其余与实施例9相同，不同在于B组分中乙二肟为5份。

对比实施例2

其余与实施例9相同，不同在于B组分中乙二肟为0份。

实施例13

其余与实施例11相同，不同在于A、B组分总和占所述水系灭火剂的15wt％。

实施例14

其余与实施例11相同，不同在于A、B组分总和占所述水系灭火剂的60wt％。

实施例15

其余与实施例11相同，不同在于A、B组分总和占所述水系灭火剂的5wt％。

实施例16

其余与实施例11相同，不同在于A、B组分总和占所述水系灭火剂的80wt％。

实施例17

其余与实施例1相同，不同在于B组分中不含季戊四醇。

实施例18

其余与实施例9相同，不同在于B组分中不含季戊四醇。

根据GB 17835-2008对上述实施例和对比例制备所得灭火剂产品进行理化性能和灭火性能进行测试，结果见表1和续表1。

表1

续表1

由上表可知，本发明可调配比例的环保高效水系灭火剂水系灭火剂复合国家标准，本发明水系灭火剂当A、B组分的组合比例≤1时，灭火剂适用于扑灭A类火，当A、B组分的组合比例＞1时，灭火剂适用于扑灭B类火，灭火剂的A、B组分的组合比例及A、B组分总和在水系灭火剂中的含量可调，因此可以根据发生的火灾类型、火势大小及发生火灾的环境灵活选择配方，在各成分的复配所取得的高效率灭火的基础上还避免了资源的浪费；同时本发明所述灭火剂制备方法简单，原料廉价易得，便于生产，便于灭火携带。

由上表还可以看出，季戊四醇的加入一方面有利于灭火，有效阻止回火复燃，进一步提高了灭火剂的灭火效率，另一方面季戊四醇的加入可以使防冻剂的用量远远低于常规水系灭火剂中15％的用量，即在较低的防冻剂用量下即可有效达到防冻效果，使其在较低温度下也能正常使用。

本发明优选的实施例中乙二肟的使用可以进一步提高灭火剂的灭火性能，尤其体现在灭火时间和灭火次数上。在本发明优选实施例的A、B组分配方基础上提高A和B组分在水系灭火剂中的总含量，一定程度上可以提高灭火剂的灭火性能，但由实验结果可以看出这时候灭火剂已经出现可见分层和非均相，不适长时间储存再使用，否则会严重影响灭火效果。

上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种可调配比例的水系灭火剂，其特征在于，所述水系灭火剂包括A组分、B组分及水；

所述A组分包括如下重量份的原料：5-20份灭火组分、0.5-3份表面活性剂、0.01-0.1份水溶性天然香精及2-5份EDTA金属盐；

所述B组分包括如下重量份的原料：8-15份阻燃剂、5-10份防冻剂、1-3份乙二肟；2-4份季戊四醇；

所述灭火组分为水溶性的钾盐；

所述阻燃剂选自聚磷酸铵、聚磷酸酯及膦酸酯中的至少一种；

所述EDTA金属盐选自EDTA钠盐、EDTA钾盐及EDTA铵盐中的至少一种；

所述防冻剂为乙二醇、丙二醇及丙三醇中的至少一种；

所述A组分、B组分的组合比例为1:5-3:1，A、B组分总和占所述水系灭火剂的15-60wt％。

2.如权利要求1所述一种水系灭火剂，其特征在于，所述灭火组分为硝酸钾、醋酸钾及氯化钾中的至少一种。

3.如权利要求1所述一种水系灭火剂，其特征在于，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基二甲基甜菜碱或羟基磺丙基甜菜碱中的至少一种；和/或所述天然香精为从植物中提取的水溶性香精。

4.如权利要求1所述一种水系灭火剂，其特征在于，所述灭火剂A组分还包括1-2份增稠剂、1-2份乳化剂，所述增稠剂为水溶性的包括聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚马来酸酐、聚苯乙烯磺酸钠、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸盐、水性氨基树脂及水性酚醛树脂中的至少一种；所述乳化剂包括硬脂酰乳酸钠、三聚甘油酯、丙二醇脂肪酸酯、蔗糖酯、大豆磷脂及月桂酸单甘油酯中的至少一种。

5.如权利要求1-3任一项所述水系灭火剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：制备A组分，按照重量份称取原料，并在高速混合机内进行混合，得到混合物A组分；

步骤二：制备B组分，首先按照重量份称取乙二肟，防冻剂及季戊四醇，将乙二肟逐渐滴加至防冻剂和季戊四醇的混合物，搅拌至均匀，再按照重量份称取阻燃剂，将阻燃剂加入上述混合物混合至均匀；

步骤三：制备所述水系灭火剂，按照所述组合比例及A、B组分在水中的含量分别称取A组分、B组分及水，均匀混合，即可。