阅读说明：本技术 高效低粘易降解型抗溶压缩空气泡沫灭火剂及其制备方法 (high-efficiency low-viscosity easily-degradable anti-dissolving compressed air foam extinguishing agent and preparation method thereof ) 是由 张宪忠 靖立帅 包志明 胡成 傅学成 赵婷婷 陈旸 陈涛 夏建军 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高效低粘易降解型抗溶压缩空气泡沫灭火剂及其制备方法。该灭火剂各组分及其重量百分比为：碳氢表面活性剂5～25%,不含全氟辛基磺酸盐的氟碳表面活性剂3～10%,低粘抗溶组分1.5～10%,泡沫稳定剂3～15%,抗冻剂5～15%,防腐剂0.2～2%,余量为水。本发明产品具有高效、低粘、低混合比、易降解的特点,针对不同的灭火对象灵活选择混合比,快速扑救各类火灾。产品各组分均可在环境中快速生物降解,对环境无污染。其制备方法有效避免了传统添加方法中高分子多糖物质粉剂在水中易于团聚结块、溶胀耗时长、组分难以混匀的问题,并有效控制了生产过程中产品的发泡情况,显著提升了生产效率。(The invention discloses a high-efficiency low-viscosity easily-degradable anti-dissolving compressed air foam extinguishing agent and a preparation method thereof. The fire extinguishing agent comprises the following components in percentage by weight: 5-25% of a hydrocarbon surfactant, 3-10% of a fluorocarbon surfactant without perfluorooctyl sulfonate, 1.5-10% of a low-viscosity anti-dissolving component, 3-15% of a foam stabilizer, 5-15% of an antifreeze agent, 0.2-2% of a preservative, and the balance of water. The product of the invention has the characteristics of high efficiency, low viscosity, low mixing ratio and easy degradation, and can flexibly select the mixing ratio according to different fire extinguishing objects and quickly extinguish various fires. All components of the product can be quickly biodegraded in the environment, and the product has no pollution to the environment. The preparation method effectively avoids the problems that the polymer polysaccharide substance powder in the traditional addition method is easy to agglomerate and agglomerate in water, long in swelling time and difficult to uniformly mix components, effectively controls the foaming condition of the product in the production process, and obviously improves the production efficiency.)

高效低粘易降解型抗溶压缩空气泡沫灭火剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及灭火剂，尤其涉及一种高效低粘易降解型抗溶压缩空气泡沫灭火剂及其制备方法。

背景技术

抗溶型泡沫灭火剂是指所产生的泡沫施放到醇类或其他极性可燃、易燃液体表面时，可抵抗其对泡沫破坏性的泡沫灭火剂,广泛用于醇、酯、醚、酮类极性可燃、易燃液体火灾扑救。目前常用的抗溶泡沫灭火剂混合比为3%和6%，其中6%高混合比的产品使用最多，与常规的高混合比泡沫产品相比，高浓缩的低混合比泡沫灭火剂产品具有高浓缩、占地少、储存期限长等优点，是未来泡沫灭火剂产品的发展趋势。但现有的抗溶泡沫灭火剂产品普遍添加黄原胶等多糖类物质作为抗溶组分，这类物质具有较高的粘度，进而导致抗溶泡沫灭火剂产品的粘度较高，通常在900-1500mPa·s，易出现难以抽吸、比例混合不准的问题，影响其正常使用。因此，由于粘度问题，现有的抗溶型泡沫灭火剂产品均无法制成混合比较低的高浓缩型产品，限制了其实际应用效果和应用范围。

ZL200310105381.1中报道了一种低粘度抗溶水成膜泡沫灭火剂，具有低粘度特征，但该产品的使用混合比也是常规的3%或6%，目前尚未发现混合比为1%的高浓缩型低混合比抗溶泡沫灭火剂产品。

作为一种新型的灭火装备，与传统的低倍数泡沫产生系统相比，压缩空气泡沫灭火系统通过向泡沫溶液中主动充入压缩空气，具有混合比、气液比灵活可调的特点，近年来得到了广泛的应用。但现有的抗溶泡沫灭火剂均是依据低倍数泡沫产生系统的特点而研发，产品的混合比和发泡倍数均是固定的，适用的灭火对象单一，无法适应多种类型灭火对象的扑救需求。因此，如果依据压缩空气泡沫灭火系统的特点，研发相应的灭火剂产品，将充分发挥其灭火对象广泛、灭火效能高、针对不同的火灾类型调整适宜泡沫状态的优势。

此外，由于泡沫灭火剂是多种化学物质组成的混合物，因此其长期大量使用后进入环境后所引发的环境问题已经引起了社会各界的广泛关注。泡沫灭火剂组分如不能快速生物降解从而在环境中长期存在，会对自然造成环境污染和破坏。常用于水成膜泡沫灭火剂产品的PFOS（全氟辛基磺酸盐）类物质由于难以生物降解，已经被国际公约限制使用。因此泡沫灭火剂新产品的研发中需注重产品的快速生物降解性能，降低环境风险。

传统的抗溶泡沫灭火剂生产过程中，通常是将抗溶组分直接添加到水中，导致抗溶组分在水中易结块、难以快速溶解、搅拌时间长，产品的生产周期长，生产效率低，能耗大。

发明内容

针对现有产品存在的不足，本发明提供一种高效低粘易降解型抗溶压缩空气泡沫灭火剂，本发明能够针对不同的灭火对象选择1%、3%和6%等不同的混合比与水混合发泡使用，最低使用混合比可降至1%，产品与各类型压缩空气泡沫灭火系统结合使用，在不同的发泡倍数条件下均具有优异的泡沫性能，能够快速扑救各类水溶性、非水溶性液体火灾，抗复燃效果优异。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种高效低粘易降解型抗溶压缩空气泡沫灭火剂，其特征在于：由碳氢表面活性剂、不含全氟辛基磺酸盐的氟碳表面活性剂、低粘抗溶组分、泡沫稳定剂、抗冻剂、防腐剂和水组成，所述各组分的重量百分比组成为：碳氢表面活性剂5～25%，氟碳表面活性剂3～10%，低粘抗溶组分1.5～10%，泡沫稳定剂3～15%，抗冻剂5～15%，防腐剂0.2～2%,余量为水；

所述低粘抗溶组分由含氟丙烯酸酯共聚物、N-甲基吡咯烷酮和高分子多糖物质组成；含氟丙烯酸酯共聚物、N-甲基吡咯烷酮和高分子多糖的重量比为1:0.1～2.5：0.2～1.2。

一种高效低粘易降解型抗溶压缩空气泡沫灭火剂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤一、按照配方比例称取各组分，并且把总量的泡沫稳定剂分成均等的两份；

步骤二、把其中的一份泡沫稳定剂装入容器，在250～300转/分钟搅拌状态下依次将低粘抗溶组分中的高分子多糖物质、含氟丙烯酸酯共聚物和N-甲基吡咯烷酮加入，持续在250～300转/分钟搅拌分散，形成均匀的混合液备用；

步骤三、在另外的盛水的容器里，在200～250转/分钟搅拌状态下缓慢加入步骤二所产生的混合液，搅拌0.5～1小时，混合均匀后依次加入剩余的泡沫稳定剂、抗冻剂、碳氢表面活性剂、氟碳表面活性剂和防腐剂，在200～250转/分钟搅拌状态下搅拌至各组分均匀混合，过滤包装，即为本发明产品。

本发明的有益效果是：

本发明所述泡沫灭火剂，能够针对不同的灭火对象选择1%、3%和6%等不同的混合比与水混合发泡使用，最低使用混合比可降至1%。产品与各类型压缩空气泡沫灭火系统结合使用，在不同的发泡倍数条件下均具有优异的泡沫性能，能够快速扑救各类水溶性、非水溶性液体火灾，抗复燃效果优异，同时还可用于固体火灾的扑救，产品的灭火范围广，灭火效能高。产品在适用于压缩空气泡沫系统的基础上，还可兼顾传统的低倍数泡沫灭火系统，适用的灭火装备类型广泛。

本发明采用的制备方法有效避免了传统添加方法中高分子多糖物质粉剂在水中易于团聚结块、溶胀耗时长、组分难以混匀的问题，并有效控制了生产过程中产品的发泡情况，显著提升了生产效率。

本发明采用的最重要的技术手段，是将含氟丙烯酸酯共聚物、N-甲基吡咯烷酮和高分子多糖物质组成低粘抗溶组分，来代替传统抗溶泡沫灭火剂中的高分子多糖抗溶组分。抗溶组分中含氟丙烯酸酯共聚物和高分子多糖物质具有协同交联增效作用，含氟丙烯酸酯共聚物的加入可使高分子多糖物质在水溶性液体表面析水形成的高分子胶体膜结构更加紧致，降低了高分子多糖的用量，提升了高分子多糖物质的成膜效果； N-甲基吡咯烷酮的添加进一步控制泡沫灭火剂中抗溶组分的粘度，达到低粘效果。本发明的粘度普遍在100-300 mPa·s，远低于传统抗溶泡沫灭火剂的粘度。另外N-甲基吡咯烷酮对于金属离子还有络合作用，可有效降低海水对泡沫性能的影响，提升泡沫灭火剂的耐海水性能。

本发明中选用的碳氢表面活性剂均为天然或再生资源加工的绿色表面活性剂，具有天然性、温和性、对人体刺激小和易于生物降解的特点。其中非离子表面活性剂选择的是不同碳链长度的烷基多糖苷，烷基多糖苷具有生物降解性能优异、起泡性能强的特点，其对溶液的pH 值的变化和电解质的存在不敏感，对高温和盐度耐受性好，且与离子型表面活性剂相容性较好，适合在泡沫灭火剂中使用，可有效提升泡沫灭火剂的耐海水性能。本发明选用非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂复配的形式，能够充分发挥两类表面活性剂的性能优势，保证产品在不同的发泡倍数条件下均具有优异的泡沫性能，起到复配增效的结果，同时二者复配还可有效降低溶液的界面张力，有助于泡沫灭火剂在非水溶性易燃液体表面形成水膜。

本发明选用的氟碳表面活性剂不含PFOS（全氟辛基磺酸盐）类组分，确保泡沫灭火剂在油面上具有快速铺展能力，提高了灭火效果，且该组份比传统水成膜泡沫灭火剂中使用的PFOS组分更易于生物降解，没有环境持久性，能在高效灭火的同时显著降低产品使用对环境造成的影响。通过调整氟表面活性剂与碳氢表面活性剂的配比关系，能够显著降低了配方中各组分的用量，尤其是氟碳表面活性剂的用量，从而大幅度降低了产品的配方成本。

本发明中的泡沫稳定剂为醚类物质，能够使产生的泡沫均匀、稳定，确保泡沫灭火剂在不同发泡倍数条件下均具有优异的泡沫性能。

本发明中所选用的各组分均经过快速生物降解性能测试，28天快速生物降解率均大于80%，均为易于生物降解物质，确保了本发明产品具有很高的生物降解性能。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明：

高效低粘易降解型抗溶压缩空气泡沫灭火剂，由碳氢表面活性剂、不含全氟辛基磺酸盐的氟碳表面活性剂、低粘抗溶组分、泡沫稳定剂、抗冻剂、防腐剂和水组成，所述各组分的重量百分比组成为：碳氢表面活性剂5～25%，氟碳表面活性剂3～10%，低粘抗溶组分1.5～10%，泡沫稳定剂3～15%，抗冻剂5～15%，防腐剂0.2～2%,余量为水；

所述低粘抗溶组分由含氟丙烯酸酯共聚物、N-甲基吡咯烷酮和高分子多糖物质组成；含氟丙烯酸酯共聚物、N-甲基吡咯烷酮和高分子多糖的重量比为1:0.1～2.5：0.2～1.2。

所述含氟丙烯酸酯共聚物是甲基丙烯酸四氢吡喃酯-甲基丙烯酸全氟烷基甲酯嵌段共聚物、丙烯酸酯—苯乙烯甲基丙烯酸全氟烷基乙酯共聚物中的一种，高分子多糖是黄原胶、瓜尔胶、桃胶、槐树豆胶、***胶等分子量大于18000的水溶性多聚糖中的一种。

所述碳氢表面活性剂由非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂复配而成，所述的非离子表面活性剂为烷基多糖苷，具体为C_6-8APG、C_8-10APG、C_10-12APG或C_12-14APG中的一种；阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、α-磺基脂肪酸甲酯钠、α-烯烃磺酸钠、异辛基硫酸钠、正辛醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种，非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的复配重量比例范围为1：0.2～3.2。

所述氟碳表面活性剂是全氟己基磺酰基甜菜碱、全氟己基乙基甲基二羟乙基碘化铵中的一种。

所述泡沫稳定剂是乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、乙二醇***、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚中的一种。

所述抗冻剂是异丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇中的一种。

防腐剂是对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、氯化二甲酚中的一种。

实施例1：一种高效低粘易降解型抗溶压缩空气泡沫灭火剂，各组分的重量百分比组成为：C_10-12APG 10%，十二烷基硫酸钠15%,全氟己基磺酰基甜菜碱3%，甲基丙烯酸四氢吡喃酯-甲基丙烯酸全氟烷基甲酯嵌段共聚物0.8%，N-甲基吡咯烷酮2%，黄原胶0.6%，乙二醇甲醚8%，乙二醇10%，对羟基苯甲酸丙酯0.3%，余量水。

制备方法：

步骤一、按照配方比例称取各组分，并且把总量的泡沫稳定剂分两次均等的两份：

步骤二、把其中的一份泡沫稳定剂装入容器，在250～300转/分钟搅拌状态下依次将低粘抗溶组分中的高分子多糖物质、含氟丙烯酸酯共聚物和N-甲基吡咯烷酮加入，持续在250～300转/分钟搅拌分散，形成均匀的混合液备用；

步骤三、在另外的盛水的容器里，在200～250转/分钟搅拌状态下缓慢加入步骤二所产生的混合液，搅拌0.5～1小时，混合均匀后依次加入剩余的泡沫稳定剂、抗冻剂、碳氢表面活性剂、氟碳表面活性剂和防腐剂，在200～250转/分钟搅拌状态下搅拌至各组分均匀混合，过滤包装，即为本发明产品。

实施例2：一种高效低粘易降解型抗溶压缩空气泡沫灭火剂，各组分的重量百分比组成为：C_8-10APG 8%，α-磺基脂肪酸甲酯钠10%，全氟己基乙基甲基二羟乙基碘化铵4%，丙烯酸酯—苯乙烯甲基丙烯酸全氟烷基乙酯共聚物0.5%，N-甲基吡咯烷酮1.0%，瓜尔胶0.5%，乙二醇***10%，丙三醇10%，对羟基苯甲酸乙酯0.5%，余量水。

按照实施例1的步骤操作即可制备。

实施例3：一种高效低粘易降解型抗溶压缩空气泡沫灭火剂，各组分的重量百分比组成为：C_12-14APG 10%，α-烯烃磺酸钠10%，全氟己基磺酰基甜菜碱5%，甲基丙烯酸四氢吡喃酯-甲基丙烯酸全氟烷基甲酯嵌段共聚物0.9%，N-甲基吡咯烷酮1.8%，槐树豆胶1.0%，乙二醇丁醚6%，丙三醇10%，对羟基苯甲酸丙酯0.3%，余量水。

制备方法：按照实施例1的步骤操作即可制备。

采用GB 27897-2011《A类泡沫灭火剂》标准中规定的泡沫产生装置，结合GB15308-2006《泡沫灭火剂》标准中规定的理化性质测定方法及标准油盘火灭火试验方法，按照1%的混合比对以上实施例的高效低粘易降解型抗溶压缩空气泡沫灭火剂，开展了产品性能检测，结果如下表所示。

由表中数据可知，本发明产品相关指标满足标准要求，并且灭火性能远高于标准中规定的最高级别要求，体现了本发明高效灭火的特点。

另外，参照OECD 301F标准试验方法，对上述实施例中的产品开展了为期28的快速生物降解性能试验，结果表明三个实施例产品的降解率在96.5%-98.3%之间，远高于28天降解率需超过60%的标准要求，体现出产品易降解的特征。