專利名稱：一種水成膜泡沫滅火劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滅火劑，特別是涉及一種水成膜泡沫滅火劑。
背景技術(shù)：
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成膜及泡沫的雙重滅火作用具有最佳滅火效果。而且由于水成膜泡沫滅火劑中絕大部分成分是水，在國(guó)際范圍的“淘汰哈龍行動(dòng)”中做為哈龍滅火劑的理想替代品，成為國(guó)際上重點(diǎn)發(fā)展的滅火劑。
水成膜泡沫滅火劑的原理基于很低濃度的氟表面活性劑水溶液可在油面上的鋪展。碳氟表面活性劑是普通表面活性劑(碳?xì)浔砻婊钚詣?分子碳?xì)滏溨械臍湓硬糠只蛉坑梅尤〈纬傻囊活愄胤N表面活性劑，是目前所有表面活性劑中表面活性最高的一類，其最突出的性質(zhì)之一是它能把水的表面張力降到很低，以致水溶液可在油面上鋪展形成一層水膜。這種能夠在油面上鋪展形成的水膜的碳氟表面活性劑水溶液俗稱“輕水”。若將“輕水”制成泡沫，即為水成膜泡沫滅火劑(或稱“輕水”泡沫滅火劑)。
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)把輕水泡沫噴射到燃油表面時(shí)，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(shí)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)生的水蒸汽還可以降低油面上氧的濃度。水溶液的鋪展作用又可帶動(dòng)泡沫迅速流向尚未滅火的區(qū)域進(jìn)行滅火。
水成膜泡沫滅火劑難以推廣的主要原因是氟表面活性劑合成困難，價(jià)格昂貴。而碳氟表面活性劑是其制約的瓶頸(碳氟表面活性劑占水成膜泡沫滅火劑總成本的80-85％以上)。欲使水成膜泡沫滅火劑大量推廣使用，選擇和制備性能優(yōu)異而且價(jià)格低廉的碳氟表面活性劑是關(guān)鍵因素之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低廉的水成膜泡沫滅火劑。
本發(fā)明所提供的水成膜泡沫滅火劑(AFFF)包括碳氟表面活性劑，碳?xì)浔砻婊钚詣┖退?；所述碳氟表面活性劑為具有下述分子式的化合物中的至少一種(1)[CF3-(CF2)n-1-SO3]NH(CmH2m+1)3，其中n＝6-10，m＝1-4；
(2)[CnF2n+1SO3NH(CmH2m+1)3]a·[CpH2p+1N(CqH2q+1)3X]b，其中a＝1-50，b＝1-50，n＝6-10，m＝1-4，p＝6-12，q＝0-4，X＝Cl，Br。
碳?xì)浔砻婊钚詣┳饔檬墙档洼p水泡沫水溶液與油之間的界面張力，增加其與油之間的親和力，從而有助于水膜的形成和擴(kuò)散，同時(shí)又可起到增強(qiáng)“輕水”起泡性能的作用。所述碳?xì)浔砻婊钚詣┛梢赃x自具有下述分子式的化合物中的任意一種(1)CnH2n+1OSO3M，其中n＝6-12，M＝Na、K、Li、NH4、N(CH3)4、N(C2H5)4、N(C3H7)4、N(C4H9)4、NH(CH3)3、NH(C2H5)3、NH(C3H7)3、NH(C4H9)3、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2或(CH2CH2OH)3；(2)CnH2n+1SO3M，其中n＝6-12，M＝Na、K、Li、NH4、N(CH3)4、N(C2H5)4、N(C3H7)4、N(C4H9)4、NH(CH3)3、NH(C2H5)3、NH(C3H7)3、NH(C4H9)3、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2或NH(CH2CH2OH)3；(3)CnH2n+1-PhSO3M，Ph＝苯基，n＝6-12，M＝Na、K、Li、NH4、N(CH3)4、N(C2H5)4、N(C3H7)4、N(C4H9)4、NH(CH3)3、NH(C2H5)3、NH(C3H7)3，NH(C4H9)3、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2或NH(CH2CH2OH)3。
水成膜泡沫滅火劑中碳氟表面活性劑、碳?xì)浔砻婊钚詣┖退哪柋葹樘挤砻婊钚詣锰細(xì)浔砻婊钚詣盟?∶0.1-1∶1000-1600。
為了使滅火劑的性能更好，在滅火劑中還可以加入添加劑，添加劑包括有泡沫穩(wěn)定劑、增稠劑、抗燒劑、助溶劑、緩沖溶液、金屬緩蝕劑、抗凍劑、抑菌劑、螯合劑中的一種或幾種，具體的加入種類可以根據(jù)滅火劑的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)所而定。1噸6％型水成膜泡沫滅火劑中碳氟表面活性劑、碳?xì)浔砻婊钚詣⑴菽€(wěn)定劑、增稠劑、抗燒劑、助溶劑、有機(jī)溶劑、緩沖溶液、抗凍劑、金屬緩蝕劑、抑菌劑和螯合劑的重量份數(shù)比為8-25∶1-3∶1-5∶1-5∶1-5∶5-35∶100-250∶1-5∶40-100∶1-5∶2-5∶1-5，其余為水。
所述添加劑與所述碳氟表面活性劑的重量份數(shù)比一般為5-15∶1。
所述泡沫穩(wěn)定劑一般選用海藻酸鈉或黃原膠，作用是增強(qiáng)泡沫的穩(wěn)定性和粘度，延緩泡沫排液速度；所述增稠劑一般選用黃原膠，作用是增強(qiáng)泡沫粘度，降低泡沫排液速度，同時(shí)又可增強(qiáng)泡沫的穩(wěn)定性；所述抗燒劑一般選用黃原膠，作用是增強(qiáng)輕水泡沫及水膜對(duì)油面的密封性能，從而增強(qiáng)其抗復(fù)燃能力；所述助溶劑一般選用乙二醇單丁醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、尿素中的至少一種，作用是在配制濃縮液時(shí)，增強(qiáng)碳氟表面活性劑和高分子物質(zhì)的水溶性，同時(shí)還可起到增泡作用；所述緩沖溶液一般選用三羥甲基氨基甲烷(ATM)，作用是維持溶液的pH值為7；所述金屬緩蝕劑一般選用苯并三氮唑，作用是防止設(shè)備的腐蝕；所述抗凍劑一般選用乙二醇，作用是降低凝固點(diǎn)；所述抑菌劑一般選用甲醛，作用是防止輕水泡沫在長(zhǎng)期存放過程中腐敗變質(zhì)；所述螯合劑一般選用乙二胺四乙酸鈉(EDTA)，作用是降低硬水的硬度及去除有害離子。
生產(chǎn)過程中所用的鹵代烷、叔胺、全氟烷基磺酰氟的純度為工業(yè)級(jí)即可；所述水為去離子水或工業(yè)軟水。
本發(fā)明的滅火劑可以采用常規(guī)方法生產(chǎn)，將幾種組分進(jìn)行混合配制即可，其中，分子式為[CF3-(CF2)n-1-SO3]NH(CmH2m+1)3，其中n＝6-10，m＝1-4的碳氟表面活性劑，其制備方法是向叔胺的水溶液中添加全氟烷基磺酰氟，反應(yīng)得到產(chǎn)品；所述全氟烷基磺酰氟、叔胺及水的摩爾比為1∶2-6∶1-80；分子式為[CnF2n+1SO3NH(CmH2m+1)3]a·[CpH2p+1N(CqH2q+1)3X]b，其中a＝1-50，b＝1-50，n＝6-10，m＝1-4，p＝6-12，q＝0-4，X＝Cl，Br的碳氟-碳?xì)鋸?fù)配型表面活性劑，其制備方法包括以下步驟1)在容器中加入鹵代烷、叔胺和溶劑，加熱回流；2)向其中添加水和全氟烷基磺酰氟，反應(yīng)得到產(chǎn)品。所述溶劑為以下工業(yè)溶劑中的至少一種乙二醇單丁醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、乙醇、甲醇、異丙醇、正丁醇和乙二醇。所述全氟烷基磺酰氟、鹵代烷、叔胺、溶劑及水的摩爾比為1∶0.1-2∶2-8∶1-80∶1-80。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為1、原料易得、成本低碳氟表面活性劑是本發(fā)明滅火劑最重要的成分，其作用是降低水的表面張力，使水溶液可以在油面上鋪展，該碳氟表面活性劑采用本發(fā)明發(fā)明人發(fā)明的方法合成，生產(chǎn)成本低，又利于工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)。
2、性能穩(wěn)定、滅火速度快本滅火劑已經(jīng)國(guó)家消防質(zhì)量檢測(cè)中心檢測(cè)，達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)滅火級(jí)別的IA級(jí)(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的最高級(jí))，且多項(xiàng)重要指標(biāo)均超過了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)；3、本滅火劑可直接與普通滅火設(shè)備配套使用，既可用于大型滅火設(shè)備，也可將其直接裝入通用低倍數(shù)泡沫滅火器中使用。此外，本AFFF的濃縮液還可用于水噴淋、泡沫噴淋和固定式泡沫系統(tǒng)等消防工程領(lǐng)域。
4、基本無毒害、無污染生產(chǎn)過程中無廢氣、廢水的排放，對(duì)環(huán)境基本無危害。且由于本AFFF絕大部分成分為水，碳氟表面活性劑的含量很小，因而使用過程中也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；本發(fā)明的AFFF按GB 17427-1998“國(guó)家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心”的標(biāo)準(zhǔn)鑒定，滅火性能達(dá)到IA級(jí)，特別適用于撲滅各種油類(特別是輕油類)火災(zāi)，且該滅火劑自封能力強(qiáng)，抗復(fù)燃性能好，滅火迅速，不易腐敗變質(zhì)，適用于普通泡沫滅火器，廣泛適用于機(jī)場(chǎng)，油庫(kù)，船舶，倉(cāng)庫(kù)，加油站，石化企業(yè)及家庭等，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1、水成膜泡沫滅火劑濃縮液的制備(1噸6％型)1)在容器中加入15Kg叔胺和30Kg水；2)向其中滴加20Kg全氟烷基磺酰氟，同時(shí)不斷攪拌反應(yīng)液；3)向其中添加700Kg水，110Kg乙二醇單丁醚，110Kg乙二醇，4Kg海藻酸鈉，2Kg黃原膠，3Kg乙二胺四乙酸鈉，3Kg檸檬酸和3Kg甲醛，攪拌使其混勻即可得到產(chǎn)品。
實(shí)施例2、水成膜泡沫滅火劑濃縮液的制備(1噸6％型)1)將1Kg溴代烷、8.6Kg叔胺和10Kg乙二醇單丁醚混合后加熱回流；2)加入20Kg水后滴加13.36Kg全氟烷基磺酰氟，同時(shí)不斷攪拌；3)向其中添加785Kg水，42Kg乙二醇單丁醚，50Kg乙二醇，30Kg正丁醇，1.7Kg K12，31Kg尿素，3Kg黃原膠，0.25Kg苯并三氮唑，2.5Kg三乙醇胺，2Kg甲醛，攪拌使其混勻即可得到產(chǎn)品。
實(shí)施例3、本發(fā)明滅火劑的理化性質(zhì)及性能指標(biāo)1)加速老化試驗(yàn)分別將本發(fā)明實(shí)施例1及實(shí)施例2的水成膜泡沫滅火劑100℃加熱72小時(shí)(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為65℃存放72小時(shí))后，冷卻至25℃，測(cè)定其各項(xiàng)性能指標(biāo)；再將水成膜泡沫滅火劑-10℃冷凍72小時(shí)后，置于25℃放置72小時(shí)，再次測(cè)定其各項(xiàng)性能指標(biāo)。結(jié)果分別如表1、表2所示，表明經(jīng)上述加速老化試驗(yàn)后的水成膜泡沫滅火劑的輕水泡沫性能基本保持不變。
表1 實(shí)施例1水成膜泡沫滅火劑的物理化學(xué)性能指標(biāo)


表2 實(shí)施例2水成膜泡沫滅火劑的物理化學(xué)性能指標(biāo)


2)存放穩(wěn)定性試驗(yàn)分別將本發(fā)明實(shí)施例1及實(shí)施例2的水成膜泡沫滅火劑存放3年后測(cè)定其各項(xiàng)性能指標(biāo)，結(jié)果表明該水成膜泡沫滅火劑的各項(xiàng)性能基本保持不變，具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，可長(zhǎng)期存放。
3)抗硬水試驗(yàn)將本發(fā)明實(shí)施例1及實(shí)施例2的水成膜泡沫滅火劑的濃縮液分別用去離子水、自來水、黃浦江水和普通硬水(硬度為5000mg/L)四種不同硬度的水進(jìn)行稀釋(6％型的濃縮液稀釋16.67倍)后，測(cè)量其物化性能指標(biāo)。結(jié)果表明用不同硬度的水稀釋獲得的水成膜泡沫滅火劑的性能基本保持不變，證明其性能不受除海水以外的其他水質(zhì)的限制。
權(quán)利要求
1.一種水成膜泡沫滅火劑，它包括碳氟表面活性劑，碳?xì)浔砻婊钚詣┖退凰鎏挤砻婊钚詣榫哂邢率龇肿邮降幕衔镏械闹辽僖环N(1)[CF3-(CF2)n-1-SO3]NH(CmH2m+1)3，其中n＝6-10，m＝1-4；(2)[CnF2n+1SO3NH(CmH2m+1)3]a·[CpH2p+1N(CpH2q+1)3X]b，其中a＝1-50，b＝1-50，n＝6-10，m＝1-4，p＝6-12，q＝0-4，X＝Cl，Br。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水成膜泡沫滅火劑，其特征在于所述碳?xì)浔砻婊钚詣榫哂邢率龇肿邮降幕衔镏械娜我庖环N(1)CnH2n+1OSO3M，其中n＝6-12，M＝Na、K、Li、NH4、N(CH3)4、N(C2H5)4、N(C3H7)4、N(C4H9)4、NH(CH3)3、NH(C2H5)3、NH(C3H7)3、NH(C4H9)3、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2或NH(CH2CH2OH)3；(2)CnH2n+1SO3M，其中n＝6-12，M＝Na、K、Li、NH4、N(CH3)4、N(C2H5)4、N(C3H7)4、N(C4H9)4、NH(CH3)3、NH(C2H5)3、NH(C3H7)3、NH(C4H9)3、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2或NH(CH2CH2OH)3；(3)CnH2n+1-PhSO3M，Ph＝苯基，n＝6-12，M＝Na、K、Li、NH4、N(CH3)4、N(C2H5)4、N(C3H7)4、N(C4H9)4、NH(CH3)3、NH(C2H5)3、NH(C3H7)3，NH(C4H9)3、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2或NH(CH2CH2OH)3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水成膜泡沫滅火劑，其特征在于所述水成膜泡沫滅火劑中碳氟表面活性劑、碳?xì)浔砻婊钚詣┖退哪柋葹樘挤砻婊钚詣锰細(xì)浔砻婊钚詣盟?∶0.1-1∶1000-1600。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的水成膜泡沫滅火劑，其特征在于所述水成膜泡沫滅火劑中還包括添加劑，所述添加劑為泡沫穩(wěn)定劑，增稠劑，抗燒劑，助溶劑，緩沖溶液，金屬緩蝕劑，抗凍劑，抑菌劑和螯合劑中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水成膜泡沫滅火劑，其特征在于所述添加劑與所述碳氟表面活性劑的重量份數(shù)比為5-15∶1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水成膜泡沫滅火劑，其特征在于所述泡沫穩(wěn)定劑為海藻酸鈉或黃原膠；所述增稠劑為黃原膠；所述抗燒劑為黃原膠；所述助溶劑為乙二醇單丁醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、乙醇、甲醇、異丙醇、正丁醇、乙二醇、尿素中的至少一種；所述緩沖溶液為三羥甲基氨基甲烷；所述金屬緩蝕劑為苯并三氮唑；所述抗凍劑為乙二醇；所述抑菌劑為甲醛；所述螯合劑為乙二胺四乙酸鈉、乙二胺四乙酸和檸檬酸鈉中的任意一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水成膜泡沫滅火劑，其特征在于所述1噸6％型水成膜泡沫滅火劑中碳氟表面活性劑、碳?xì)浔砻婊钚詣?、泡沫穩(wěn)定劑、增稠劑、抗燒劑、助溶劑、有機(jī)溶劑、緩沖溶液、抗凍劑、金屬緩蝕劑、抑菌劑和螯合劑的重量份數(shù)比為8-25∶1-3∶1-5∶1-5∶1-5∶5-35∶100-250∶1-5∶40-100∶1-5∶2-5∶1-5，其余為水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水成膜泡沫滅火劑，其特征在于所述分子式為[CF3-(CF2)n-1-SO3]NH(CmH2m+1)3，其中n＝6-10，m＝1-4的碳氟表面活性劑，其制備方法是向叔胺的水溶液中添加全氟烷基磺酰氟，反應(yīng)得到產(chǎn)品；所述全氟烷基磺酰氟、叔胺及水的摩爾比為1∶2-6∶1-80。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水成膜泡沫滅火劑，其特征在于所述分子式為[CnF2n+1SO3NH(CmH2m+1)3]a·[CpH2p+1N(CqH2q+1)3X]b，其中a＝1-50，b＝1-50，n＝6-10，m＝1-4，p＝6-12，q＝0-4，X＝Cl，Br的碳氟表面活性劑，其制備方法包括以下步驟1)在容器中加入鹵代烷、叔胺和溶劑，加熱回流；2)向其中添加水和全氟烷基磺酰氟，反應(yīng)得到產(chǎn)品。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水成膜泡沫滅火劑，其特征在于所述溶劑為乙二醇單丁醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、乙醇、甲醇、異丙醇、正丁醇、乙二醇中的至少一種；所述全氟烷基磺酰氟、鹵代烷、叔胺、溶劑及水的摩爾比為1∶0.1-2∶2-8∶1-80∶1-80。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水成膜泡沫滅火劑。本發(fā)明的水成膜泡沫滅火劑包括碳氟表面活性劑，碳?xì)浔砻婊钚詣┖退凰鎏挤砻婊钚詣榫哂邢率龇肿邮降幕衔镏械闹辽僖环N(1)[CF
文檔編號(hào)A62D1/00GK1759905SQ200410083658
公開日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2004年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者肖進(jìn)新 申請(qǐng)人:北京大學(xué)