水成膜泡沫灭火剂及其制备方法
阅读说明：本技术 水成膜泡沫灭火剂及其制备方法 (Aqueous film-forming foam extinguishing agent and preparation method thereof ) 是由 王晓 于 2021-07-01 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种水成膜泡沫灭火剂及其制备方法。本申请中,含氟表面活性剂、抗烧剂、碳氢表面活性剂、发泡剂和泡沫稳定剂；其中,所述含氟表面活性剂包含经氧化的式Ⅰ化合物作为活性成分。本发明所述的水成膜泡沫灭火剂中,含氟表面活性剂分子的绝对含量可以达到1％以下,成本低且环境污染小；本发明所述的水成膜泡沫灭火剂,相比市售的水成膜泡沫灭火剂表面张力更低,可以达到18达因/厘米以下；具有更优的灭活效果,灭活时间低至40～60秒；抗烧性能和发泡性能均更佳。(The application discloses an aqueous film-forming foam extinguishing agent and a preparation method thereof. In the present application, a fluorine-containing surfactant, an anti-burning agent, a hydrocarbon surfactant, a foaming agent and a foam stabilizer; wherein the fluorosurfactant comprises an oxidized compound of formula i as active ingredient. In the aqueous film-forming foam extinguishing agent, the absolute content of fluorine-containing surfactant molecules can reach below 1%, the cost is low, and the environmental pollution is small; compared with the commercially available aqueous film-forming foam extinguishing agent, the aqueous film-forming foam extinguishing agent has lower surface tension which can reach below 18 dyne/cm; the inactivation time is as low as 40-60 seconds; the burning resistance and the foaming performance are better.)
技术领域
本发明实施例涉及消防用品制备领域，特别涉及水成膜泡沫灭火剂及其制备方法。
背景技术
水成膜泡沫灭火剂是一类可以用于有效地扑灭非极性溶剂液体火灾的灭火剂，其在使用中与燃料接触时，可在燃烧的燃料顶部形成一层水性膜，并自发地在燃烧的燃料表面铺展开来，从而可有效地防止燃料再次燃烧，进而达到灭火作用。水成膜灭火剂的成膜特性是由于内部添加了含氟表面活性剂，使溶液表面张力值大幅降低，从而自发地在烃类液体表面上铺展出一层水性膜。然而现有技术中常使用的含氟表面活性剂为全氟辛烷磺酸(PFOS)，全氟辛烷磺酸被认为是最难分解的有机物染物，需要在高温条件下焚烧才能降解，其毒性高，在不利于环保。近年来，含氟表面活性剂逐步向环境友好型、高表面活性、低成本方向发展，国际上正在寻找能够替代PFOS的性能更优异的新型含氟表面活性剂。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的替代PFOS的含氟表面活性剂制备的水成膜灭火剂灭火时间仍然较长，且由于其中含氟表面活性剂用量都在5％以上，而含氟表面活性剂占水成膜泡沫灭火剂总成本的八成以上，因此制备成本较高。因此，开发一种环保的、低含氟表面活性剂用量、高灭火性能的水成膜泡沫灭火剂尤为重要。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种环保的、低含氟表面活性剂用量、高灭火性能的水成膜泡沫灭火剂。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种水成膜泡沫灭火剂，含氟表面活性剂、抗烧剂、碳氢表面活性剂、发泡剂和泡沫稳定剂；其中，所述含氟表面活性剂包含经氧化的式Ⅰ化合物作为活性成分：
在一些优选的方案中，所述水成膜泡沫灭火剂的制备方法包括步骤：
(A)将抗烧剂、碳氢表面活性剂、发泡剂和水混合搅拌得混合物；
(B)在所述混合物中加入含氟表面活性剂和泡沫稳定剂，搅拌后静置，即得所述水成膜泡沫灭火剂。
在一些优选的方案中，所述水成膜泡沫灭火剂的制备原料包括：
其中，所述含氟表面活性剂包含经氧化的式Ⅰ化合物作为活性成分：
在一些优选的方案中，所述碳氢表面活性剂为烷基糖苷。
在一些优选的方案中，所述泡沫稳定剂为C5～9的醇醚，例如乙二醇丁醚。
在一些优选的方案中，所述发泡剂为YM-309(购自上海雨木化工有限公司)。
在一些优选的方案中，所述抗烧剂为尿素。
在一些优选的方案中，所述含氟表面活性剂的制备方法如下：
将式Ⅰ化合物和二乙二醇单丁醚混合，降温至0～10℃，滴加双氧水，搅拌，即得所述含氟表面活性剂。
作为优选，所述式Ⅰ化合物和所述二乙二醇单丁醚以重量比为1:(1～2)的比例混合，例如：1:1.4。
作为优选，所述双氧水的用量与所述式Ⅰ化合物的用量的重量比为1:(7～15)。
作为优选，所述搅拌在20～30℃下进行。
作为优选，搅拌的时间不小于10小时，更优选为不小于15小时，更优选为20小时。
在一些优选的方案中，所述水成膜泡沫灭火剂的制备原料还包括常规的泡沫灭火剂添加剂，例如抗冻剂、助溶剂、防腐剂、螯合剂和/或增稠剂等。
本发明的实施方式还提供了一种水成膜泡沫灭火剂的制备方法，所述方法包括步骤：
(A)将尿素、碳氢表面活性剂、发泡剂和水混合搅拌得混合物；
(B)在所述混合物中加入所述含氟表面活性剂和泡沫稳定剂，搅拌后静置，即得所述水成膜泡沫灭火剂。
在一些优选的方案中，所述方法包括步骤：(A)将1～6重量份尿素、1～10重量份烷基糖苷和1～10重量份发泡剂溶于74～96重量份水并搅拌得混合物；
(B)在所述混合物中加入0.07～5重量份所述含氟表面活性剂和1～5重量份泡沫稳定剂，搅拌后静置，即得所述水成膜泡沫灭火剂。
在一些优选的方案中，所述方法包括步骤：(A)将3～6重量份尿素、3～10重量份烷基糖苷和3～6重量份发泡剂溶于75～85重量份水并搅拌得混合物；
(B)在所述的混合物中加入1～3重量份所述含氟表面活性剂和1～3重量份泡沫稳定剂，搅拌后静置，即得所述水成膜泡沫灭火剂。
作为优选，步骤(A)中，所述搅拌的时间不小于10分钟，更优选地，所述搅拌的时间为20～40分钟，例如30分钟。
作为优选，步骤(B)中，所述搅拌的时间不小于30分钟，更优选地，所述搅拌的时间为40～80分钟，例如60分钟。
作为优选，步骤(B)中，所述静置的时间不少于60分钟，更优选地，所述静置的时间为90～130分钟，例如120分钟。
本发明实施方式相对于现有技术而言，至少具有下述优点：
(1)本发明所述的水成膜泡沫灭火剂所用的各原辅料均为市售或可工业化原料，价格低廉且容易获得；
(2)本发明所述的水成膜泡沫灭火剂中，含氟表面活性剂分子的绝对含量可以达到1％以下，成本低且环境污染小；
(3)本发明所述的水成膜泡沫灭火剂，相比市售的水成膜泡沫灭火剂表面张力更低，可以达到18达因/厘米以下；
(4)本发明所述的水成膜泡沫灭火剂，相比市售的水成膜泡沫灭火剂具有更优的灭活效果，灭活时间低至40～60秒；
(5)本发明所述的水成膜泡沫灭火剂，相比市售的水成膜泡沫灭火剂抗烧性能和发泡性能均更佳。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。以下实施例中所用的实验材料和试剂如无特别说明均可从市售渠道获得。
除非另有指明，本文所用的技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义，需要注意的是，本文所用的术语仅为了描述具体实施方式，而非意图限制本申请的示例性实施方式。
除非另有指明，本文实施例所述操作均在室温下进行，所述室温为20～30℃。
实施例1
在搅拌釜中，将1份N-(3-(二甲基氨基)丙基)-2-((3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛基)巯基)乙酰胺与1.4份二乙二醇单丁醚混合均匀后，降温至0～10℃。维持此温度，搅拌下滴加0.13份双氧水。滴毕，室温搅拌24小时。静置至气泡完全消散，得到含氟表面活性剂。
实施例2
在搅拌釜中，将1份N-(3-(二甲基氨基)丙基)-2-((3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛基)巯基)乙酰胺与1份二乙二醇单丁醚混合均匀后，降温至0～10℃。维持此温度，搅拌下滴加0.1份双氧水。滴毕，室温搅拌24小时。静置至气泡完全消散，得到含氟表面活性剂。
实施例3
在搅拌釜中，将1份N-(3-(二甲基氨基)丙基)-2-((3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛基)巯基)乙酰胺与2份二乙二醇单丁醚混合均匀后，降温至0～10℃。维持此温度，搅拌下滴加0.07份双氧水。滴毕，室温搅拌24小时。静置至气泡完全消散，得到含氟表面活性剂。
实施例4
将80份蒸馏水加入搅拌釜中，然后将6份尿素加入釜中搅拌溶解。再依次加入5份烷基糖苷活性剂APG(购自扬州晨化)，6份发泡剂YM-309(购自上海雨木化工)，持续搅拌30分钟。再加入2份实施例1制得的含氟活性剂，搅拌30分钟。最后加入1份乙二醇丁醚，搅拌1小时后，静置2小时后得到水成膜泡沫灭火剂。
实施例5
将75份蒸馏水加入搅拌釜中，然后将8份尿素加入釜中搅拌溶解。再依次加入3份烷基糖苷活性剂APG(购自扬州晨化)，8份发泡剂YM-309(购自上海雨木化工)，持续搅拌30分钟。再加入3份实施例2制得的含氟活性剂，搅拌30分钟。最后加入3份乙二醇丁醚，搅拌1小时后，静置2小时后得到水成膜泡沫灭火剂。
实施例6
将82份蒸馏水加入搅拌釜中，然后将3份尿素加入釜中搅拌溶解。再依次加入10份烷基糖苷活性剂APG(购自扬州晨化)，3份发泡剂YM-309(购自上海雨木化工)，持续搅拌30分钟。再加入1份实施例3制得的含氟活性剂，搅拌30分钟。最后加入1份乙二醇丁醚，搅拌1小时后，静置2小时后得到水成膜泡沫灭火剂。
测试例
取实施例4、实施例5和实施例6制得的水成膜泡沫灭火剂，与市售高端水成膜泡沫灭火剂(生产厂家为Dynax；型号为DX1025)，按照《GB-15308水成膜灭火测试方法》测试其表面张力、发泡倍数、灭活时间和抗烧时间等主要性能指标，测得结果见下表1。
表1
根据上表1的测试结果，可得：
本发明所述的水成膜泡沫灭火剂，相比市售的水成膜泡沫灭火剂表面张力更低，可以达到18达因/厘米以下；
本发明所述的水成膜泡沫灭火剂，相比市售的水成膜泡沫灭火剂具有更优的灭活效果，灭活时间低至40～60秒；
本发明所述的水成膜泡沫灭火剂，相比市售的水成膜泡沫灭火剂抗烧性能和发泡性能均更佳。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
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