一種環(huán)保型高效水系滅火添加劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及滅火劑技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水系滅火劑及其制備方法，該水系滅火劑可應(yīng)用于灌裝水系滅火器、手拋式滅火瓶(裝置)、灌裝消防車、儲(chǔ)油罐滅火、森林消防滅火、艦船滅火等眾多消防領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水系滅火劑是80年代以來來發(fā)展起來的一類新型高效滅火劑，這類泡沫滅火劑的主要組分由表面活性劑和穩(wěn)定劑、助溶劑、抗凍劑、阻燃劑、產(chǎn)氣劑及水配制而成。當(dāng)將水系滅火劑噴射到燃燒的油面時(shí)，其泡沫可以在油面快速展開，形成一層水膜，抑制油品的蒸發(fā)并隔絕空氣，從而達(dá)到撲滅油品燃燒的目的。目前使用的泡沫滅火劑大多含有PFOA/PFOS類含氟表面活性劑，雖然效果好，但是對(duì)環(huán)境危害大；部分不含這類含氟表面活性劑的滅火劑，配方中含有氟化蛋白，其滅火效果并不能達(dá)到理想狀態(tài)。復(fù)配一類不含有持久有機(jī)污染物的含氟水系滅火劑十分必要。
[0003]現(xiàn)有水系滅火劑中普遍使用的含氟表面活性劑中含有PFOS或PF0A，含有長(zhǎng)全氟烷基鏈的含氟表面活性劑也具有高度的生物代謝穩(wěn)定性、遠(yuǎn)距離迀移特性、高的生物蓄積性、以及潛在的生物毒性，在環(huán)境和生態(tài)保護(hù)方面引起了廣泛的關(guān)注。例如全氟辛基磺酸(PFOS)及其衍生物已被國(guó)際斯德哥爾摩公約列為持久有機(jī)污染物(POPS)之一，受到限制和禁止使用。其它的含有全氟長(zhǎng)烷基鏈的表面活性劑如全氟辛酸(PFOA)及其衍生物的應(yīng)用而帶來的環(huán)境生態(tài)問題也受到人們的高度重視。在現(xiàn)有國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和以上國(guó)際背景下發(fā)展使用新型的環(huán)境友好型的含氟表面活性劑，替代含有長(zhǎng)鏈全氟烷基含氟表面活性劑，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義，是大勢(shì)所趨。
[0004]近年來，國(guó)內(nèi)外有關(guān)替代PFOS和PFOA的含氟表面活性劑研宄有較多負(fù)面的報(bào)道。這些報(bào)道的含氟表面活性劑大致分類為:1)全氟聚醚鏈類(H.Horietal./AppliedCatalysis B:Environmental82 (2008) 58 - 66) ;2)部分氟化的長(zhǎng)鏈類(Journal of FluorineChemistryl30 (2009) 1192-1199) ；3)支鏈化的全氟烯烴類，如六氟丙烯三聚體類(Col1idsandSurfacesA:Physicochem.Eng.Aspects384(2011) 331-336) ；4)簡(jiǎn)單的全氟丁基磺酸鉀、全氟己基磺酸鉀也可以作為表面活性劑；5)將短全氟烷基鏈的全氟丁基或全氟己基磺酰氟與氨基醇或多胺衍生，得到的各種全氟丁基或全氟己基磺酰胺的含氟表面活性劑(例如專利:W02001030873 ；US6664354 ;US7662896);這些衍生的全氟丁基或全氟己基磺酰胺可以進(jìn)一步嵌入各種高分子，制備具有抗污疏水的涂層材料(例如專利:US8030430 ；US20100227148)。在這些已報(bào)道的含氟表面活性劑中，全氟聚醚表面活性合成工藝復(fù)雜，反應(yīng)條件苛刻；含有部分烷基醚鏈的表面活性劑，極端條件下分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差；簡(jiǎn)單含氟表面活性劑，其表面張力活性都不高，難以滿足實(shí)用要求。雙子型表面活性劑是將兩個(gè)表面活性劑單體進(jìn)行連接，形成的表面活性劑。雙子型表面活性劑往往更易在氣液界面上吸附，表現(xiàn)出更好的表面活性(專利如:US7164014B1，US6706923B2，論文如Journal of Colloidand Interface Science, 379 (2012)，72)。全氟丁基磺酰氟和全氟己基磺酰氟可以通過電解氟化法方便獲得。以全氟丁基磺酰氟或全氟己基磺酰氟為含氟前體材料，設(shè)計(jì)合成新型的含氟表面活性劑，是替代傳統(tǒng)含有PFOS和PFOA表面活性劑的一種有效的途徑。這樣的含氟表面活性由于其全氟烷基鏈較短，不具有PF0S/PF0A的持久有機(jī)污染物的危害特性，不受國(guó)際斯德哥爾摩公約的使用限制。然而，由于其較短的全氟烷基鏈，表面活性相對(duì)較差，需要進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，提高含這類全氟烷基結(jié)構(gòu)單元化合物的表面活性。
[0005]現(xiàn)有的水系滅火劑是在生產(chǎn)制備中將一定比例的水、阻燃劑、抗凍劑、表面活性劑、耦合劑等物質(zhì)按一定比例混合在一起，在使用中再按一定比例和水進(jìn)行預(yù)混使用，或直接灌裝使用。由于是液體狀態(tài)使得本系滅火劑在運(yùn)輸上存在著體積大、重量大、包裝成本高等弊病。水是傳統(tǒng)的滅火介質(zhì)，但由于自然水的表面張力大、流動(dòng)性過好也造成了水在固體物質(zhì)上的附著力差等必然問題。有研宄表明在滅火過程中有80%的水由于以上原因被白白浪費(fèi)掉了，這在當(dāng)今的水資源日益緊缺的遠(yuǎn)景背景下是越來越不被接受的。在資源占用和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重的社會(huì)問題大背景下，水系滅火劑由于自身的特性本身是具有很強(qiáng)的可塑性的，但是現(xiàn)有水系滅火劑由于配方和自身理化性能等問題，普遍需要考慮包裝及運(yùn)輸成本，再加上我國(guó)消防權(quán)威部門對(duì)于水系滅火劑的滅火級(jí)別要求不高，就勢(shì)必造成了水系滅火劑在使用過程中的滅火效率低下的問題。這也困擾著水系滅火劑這個(gè)行業(yè)和消防部門的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保型高效水系滅火添加劑及其制備方法，解決了現(xiàn)有水系滅火劑滅火效率低、并且其中含有的氟碳表面活性劑含有PF0S/PF0A持久有機(jī)污染物的問題。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種水系滅火劑，它包括產(chǎn)氣劑、阻燃劑、抗凍劑、助溶劑、耦合劑、表面活性劑，其中: 產(chǎn)氣劑包括:聚磷酸銨0-30份、碳酸氫銨0-20份、碳酸氫鈉0-20份；
阻燃劑包括:硫酸銨0-30份、氯化銨0-30份；
抗凍劑包括:碳酰胺0-30份、乙二醇0-30份、丙三醇0-30份；
助溶劑包括:二乙二醇丁醚或二乙二醇單丁醚0-10份；
耦合劑包括:瓜兒膠0-10份、黃原膠0-10份；
表面活性劑包括:雙子型全氟烷基磺酰氧基芐基陽離子表面活性劑0-20份、陽離子表面活性劑0-20份、陰離子表面活性劑0-20份、椰油酰胺丙基甜菜堿0-20份。
[0008]水系滅火劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)選取產(chǎn)氣劑、阻燃劑、抗凍劑、助溶劑、耦合劑、表面活性劑這些主要固體物料預(yù)先經(jīng)過高度粉碎至150至300目；
(2)配備液體物料，包括水、乙醇；
(3)將步驟(I)中粉碎好的固體物料和步驟(2)中配備的液體物料進(jìn)行充分的攪拌融合；
(4)將步驟(3)攪拌融合形成的混合物進(jìn)行烘干。
[0009]本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:本水系滅火劑可達(dá)到的滅火級(jí)別為4A\89B，要遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB17835-2008《水系滅火劑》所規(guī)定的1A\55B的最低要求。本發(fā)明所涉及的水系滅火劑具有可在于固體物上附著力高的特點(diǎn)，大大提高本水系滅火劑的A類火滅火級(jí)別。雙子型全氟烷基磺酰氧基芐基陽離子表面活性劑來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氟碳表面活性劑，它既克服了具有PFOS/PFOA的持久有機(jī)污染物的危害特性，不受國(guó)際斯德哥爾摩公約的使用限制，又解決了表面活性差的問題，并且對(duì)水質(zhì)的要求低，可普遍應(yīng)用于海水、高硬度的地下水等惡劣水源。由此制備生產(chǎn)方法所生產(chǎn)的水系滅火劑可靈活根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的起火程度和使用成本靈活調(diào)整和水的混合比例，具有運(yùn)輸方便、包裝成本低、生產(chǎn)過程環(huán)保零排放、現(xiàn)場(chǎng)使用方便等特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
[0011]實(shí)施例一
(1)選取產(chǎn)氣劑(聚磷酸銨5份、碳酸氫銨10份、碳酸氫鈉15份);阻燃劑(硫酸銨5份、氯化銨10份)；抗凍劑(碳酰胺5份、乙二醇10份、丙三醇18份)；助溶劑(二乙二醇丁醚5份)；耦合劑(瓜兒膠5份、黃原膠5份)；表面活性劑(雙子型全氟烷基磺酰氧基芐基陽離子表面活性劑I份、陽離子表面活性劑5份、陰離子表面活性劑10份、椰油酰胺丙基甜菜堿20份)，并將這些主要固體物料預(yù)先經(jīng)過高度粉碎至150目；
(2)配備液體物料，包括水、乙醇；
(3)將步驟(I)中