一种三相水成膜泡沫灭火剂、其制备方法及应用

本发明属于b类火灾用泡沫灭火剂，尤其涉及一种三相水成膜泡沫灭火剂、其制备方法及应用。

背景技术：

1、现阶段的泡沫灭火剂主要为气液两相灭火剂，主要由泡沫浓缩液与空气在一定比例下混合通过泡沫产生装置进行发泡，而水成膜泡沫灭火剂因其铺展速度快，能够在在燃料表面形成一层“水膜”，凭借冷却和窒息的双重作用，拥有灭火效率高、泡沫稳定性好等特点，是目前扑灭露天液体火灾最有效的灭火剂。而传统的水成膜泡沫灭火剂具有一定的环境污染性，在实际灭火过程中，灭火剂中的核心成分长链氟碳表面活性剂会受热分解，释放出全氟辛烷磺酰基化合物(pfos)等难分解的物质，对人体和环境造成严重危害。随着各国环保政策法规的日益完善，传统水成膜泡沫灭火剂逐渐被市场淘汰。

2、目前新型环保水成膜泡沫灭火剂主要以短链氟碳(碳链长度<c6)取代长链氟碳表面活性剂，大量研究表明，短链氟碳能够在保持长链氟碳表面活性剂优异性能的基础上，极大地减小对环境的污染，而且在灭火过程中不会分解出全氟辛烷磺酰基化合物(pfos)等污染物，可作为长链氟碳表面活性剂的替代品使用，因此目前环保型水成膜泡沫灭火剂大部分采用将其核心成分短链氟碳和碳氢表面活性剂复配使用，不仅满足国际环保法规要求，而且性能基本接近传统水成膜泡沫灭火剂。

3、中国专利cn116173456a提出一种用于泡沫灭火器发泡稳泡的有机硅表面活性剂复合体系，该专利以硅表面活性剂复配体系为基础,推导出复合配方下泡沫浓度的最佳组合，创新使用了有机硅表面活性剂作为泡沫的表面活性剂，减少了对环境的污染，但是有机硅表面活性剂易于水解，其性能还远远达不到采用氟碳表面活性剂的效果，同时采用黄原胶作稳泡剂也不利于提升泡沫液其他理化性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种三相水成膜泡沫灭火剂、其制备方法及应用，本发明中的三相水成膜泡沫灭火剂能够在保证泡沫液的优异起泡性能、粘度低、表面活性好等优点的基础上，其稳泡性能也优于使用传统水溶性聚合物为稳泡剂的泡沫灭火剂。

2、本发明提供了一种三相水成膜泡沫灭火剂，包括以下重量份数的组分：

3、短链氟碳表面活性剂：1～10份，碳氢表面活性剂：10～20份，气凝胶稳泡剂：0.5～3份；有机溶剂：8～13份，抗冻剂：1～10份，抗烧剂：1～10份；

4、所述气凝胶稳泡剂为经过热处理的二氧化硅气凝胶。

5、优选的，所述二氧化硅气凝胶的热处理的温度为500～700℃，所述热处理的保温时间为1～2小时。

6、优选的，所述短链氟碳表面活性剂为fs-50、cap1157、cap1440、cap1203g、cap1470、cap1460、smf730、fs3100的一种或几种。

7、优选的，所述碳氢表面活性剂为月桂基磺化琥珀酸单酯二钠、脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠、酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠、单十二烷基磷酸酯钾、醇醚磷酸酯、月桂醇醚磷酸酯钾、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、椰油酸单乙醇酰胺、椰油酸二乙醇酰胺、十二烷基硫酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、月桂酰胺丙基氧化胺、月桂基两性醋酸钠中的一种或几种。

8、优选的，所述有机溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、环己烷、环己酮、甲苯环己酮、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚、环氧丙烷、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、乙腈、吡啶、苯酚、苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚乙二醇、乙二醇丁醚、乙二醇叔丁醚、异丙醇以及二乙二醇单丁醚的一种或几种；

9、所述抗冻剂为蔗糖、麦芽糖、乳糖、山梨醇、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、尿素、聚磷酸铵、磷酸氢二钠和磷酸二氢钠中的一种或几种；

10、述抗烧剂尿素、聚磷酸铵、磷酸氢二钠和磷酸二氢钠中的一种或几种。

11、优选的，所述三相水成膜泡沫灭火剂还包括水，

12、以重量份数计，所述短链氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、气凝胶稳泡剂、有机溶剂、抗冻剂、抗烧剂和水的总量为100份。

13、本发明提供如上文所述的三相水成膜泡沫灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

14、将短链氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、有机溶剂与水搅拌溶解，得到混合溶液a；

15、将气凝胶稳泡剂、抗冻剂、抗烧剂与水搅拌溶解，得到混合溶液b；

16、将混合溶液a和混合溶液b混合，加入水，得到三相水成膜泡沫灭火剂。

17、本发明提供如上文所述的三相水成膜泡沫灭火剂在b类火灾中的应用。

18、优选的，使用淡水将所述三相水成膜泡沫灭火剂稀释后，通过压缩空气泡沫发生装置用于b类火灾的灭火。

19、优选的，所述三相水成膜泡沫灭火剂与淡水按照(1～10)：(99～90)的体积比进行稀释。

20、本发明提供了一种三相水成膜泡沫灭火剂，包括以下重量份数的组分：短链氟碳表面活性剂：1～10份，碳氢表面活性剂：10～20份，气凝胶稳泡剂：0.5～3份；有机溶剂：8～13份，抗冻剂：1～10份，抗烧剂：1～10份；所述气凝胶稳泡剂为经过热处理的二氧化硅气凝胶。本发明以热处理后的二氧化硅气凝胶为稳泡剂，热处理后的二氧化硅气凝胶为固体纳米孔隙结构，拥有很高的表面吸附能，较高的吸附能会导致气凝胶不可逆地附着在空气/水界面上，并形成固体状表面吸附层以减缓气泡粗化和聚并。当气凝胶聚集在普朗特边界，受限气凝胶分子的堵塞作用会导致泡沫析液变慢，从而显著提高泡沫稳定性。同时二氧化硅气凝胶在能够保证泡沫液的优异起泡性能、粘度低、表面活性好等优点的基础上，其稳泡性能也优于采用传统水溶性聚合物(如黄原胶)作为稳泡剂。

21、热处理后的二氧化硅气凝胶是一种三维纳米材料，具有高孔隙率结构和优异的隔热疏水性能以及极低的热导率，将其加入到水成膜泡沫灭火剂中，形成的固-液-气三相泡沫灭火剂，不仅泡沫铺展速度快，能够迅速扑灭火灾，同时优异的稳泡性能够很好的抑制火势蔓延，进一步提升控火效果，在用于泡沫灭火剂中同样拥有出色的灭火性能和抗烧性能。

技术特征：

1.一种三相水成膜泡沫灭火剂，包括以下重量份数的组分：

2.根据权利要求1所述的三相水成膜泡沫灭火剂，其特征在于，所述二氧化硅气凝胶的热处理的温度为500～700℃，所述热处理的保温时间为60～120min。

3.根据权利要求1所述的三相水成膜泡沫灭火剂，其特征在于，所述短链氟碳表面活性剂为fs-50、cap1157、cap1440、cap1203g、cap1470、cap1460、smf730、fs3100的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的三相水成膜泡沫灭火剂，其特征在于，所述碳氢表面活性剂为月桂基磺化琥珀酸单酯二钠、脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠、酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠、单十二烷基磷酸酯钾、醇醚磷酸酯、月桂醇醚磷酸酯钾、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、椰油酸单乙醇酰胺、椰油酸二乙醇酰胺、十二烷基硫酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、月桂酰胺丙基氧化胺、月桂基两性醋酸钠中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的三相水成膜泡沫灭火剂，其特征在于，所述有机溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、环己烷、环己酮、甲苯环己酮、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚、环氧丙烷、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、乙腈、吡啶、苯酚、苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚乙二醇、乙二醇丁醚、乙二醇叔丁醚、异丙醇以及二乙二醇单丁醚的一种或几种；

6.根据权利要求1所述的三相水成膜泡沫灭火剂，其特征在于，所述三相水成膜泡沫灭火剂还包括水，

7.如权利要求1～6任意一项所述的三相水成膜泡沫灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

8.如权利要求1～6任意一项所述的三相水成膜泡沫灭火剂在b类火灾中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，使用淡水将所述三相水成膜泡沫灭火剂稀释后，通过压缩空气泡沫发生装置用于b类火灾的灭火。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述三相水成膜泡沫灭火剂与淡水按照(1～10)：(99～90)的体积比进行稀释。

技术总结本发明提供了一种三相水成膜泡沫灭火剂、其制备方法及应用，所述三相水成膜泡沫灭火剂包括以下重量份数的组分：短链氟碳表面活性剂：1～10份，碳氢表面活性剂：10～20份，热处理的气凝胶稳泡剂：0.5～3份；有机溶剂：8～13份，抗冻剂：1～10份，抗烧剂：1～10份。本发明以热处理后的二氧化硅气凝胶为稳泡剂，拥有很高的表面吸附能，较高的吸附能会导致气凝胶不可逆地附着在空气/水界面上，并形成固体状表面吸附层以减缓气泡粗化和聚并。当气凝胶聚集在普朗特边界，受限气凝胶分子的堵塞作用会导致泡沫析液变慢，从而显著提高泡沫稳定性。其稳泡性能也优于采用传统水溶性聚合物稳泡剂(如黄原胶)。技术研发人员：张和平,陈方,陶久龙,程旭东受保护的技术使用者：中国科学技术大学技术研发日：技术公布日：2024/3/21