一种变压器油火专用水成膜泡沫灭火剂及其制备方法

1.本发明涉及灭火剂技术领域，具体涉及一种变压器油火专用水成膜泡沫灭火剂及其制备方法。


背景技术：

2.水成膜泡沫灭火剂从喷头中喷射出来后，在可燃液体的表面铺展开一层水膜和泡沫层进而实现灭火。水成膜泡沫灭火剂应用对象为各种类型b类火灾，通用灭火性能可以扑救无铅车用汽油或兼有油类和极性溶剂混杂的b类燃料火灾。
3.水成膜泡沫灭火剂的灭火作用机理主要包括泡沫的隔离作用、窒息作用、遮断作用和水的冷却作用：
4.(1)隔离作用。由于泡沫的相对密度较小，可漂浮于可燃液体的表面，或粘附在可燃固体的表面，形成泡沫覆盖层，使燃烧物表面与空气隔离。
5.(2)窒息作用。吸收热量后的液体汽化稀释燃液面上空气的含氧量，对燃烧液体产生窒息作用，阻止了燃液的继续升温、汽化和燃烧。
6.(3)遮断作用。水成膜泡沫液在油表面形成的水成膜能有效地覆盖在燃料表面，泡沫层可以遮挡火焰对燃烧物表面的热辐射，降低可燃液体的蒸发速度或固体的热分解速度，抑制燃料分子的挥发，使可燃气体难以进入燃烧区，对泡沫的破坏作用变弱，增强泡沫的封闭性能和抗复燃能力。
7.(4)冷却作用。水成膜泡沫灭火剂经高速喷射后，在可燃液体的表面铺展开一层泡沫和水膜。泡沫对可燃物表面产生润湿作用，吸收燃烧过程中产生的热量，再通过水的蒸发带走热量。
8.如公开号为cn111054009a的专利申请公开一种水成膜泡沫灭火剂及其制备方法，其组成包括重量百分比的组合碳氢表面活性剂8-20％、环保型氟碳表面活性剂3-8％、泡沫稳定剂5-8％、抗冻剂20-50％、增溶剂3-5％和水20-40％，但其性能仍有待于进一步改善。


技术实现要素：

9.本发明所要解决的技术问题在于提供一种变压器油火专用水成膜泡沫灭火剂及其制备方法，其能够在有限空气吸入量和压力条件下，更快速地产生更稳定的泡沫层和水膜。
10.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
11.一种变压器油火专用水成膜泡沫灭火剂，主要由以下重量百分比的原料制成：6-15％氟碳表面活性剂、3-13％碳氢表面活性剂、2-7％溶剂、7-12％助溶剂、5-10％稳泡剂、2-7％抗腐蚀剂、2-7％抗冻剂、0.1-0.5％螯合剂、0.1-0.5％增稠剂、50-80％水。
12.有益效果：本发明的水成膜泡沫针对水雾喷头不能吸入充足空气使泡沫液充分发泡的不足，通过多种原料与不同配比比例的组合比对后，优选出最佳原料、配比比例区间。
13.本发明中的水成膜泡沫灭火剂与传统水成膜泡沫灭火剂在通过水雾喷头喷射后
对比，性能更优异，泡沫更稳定，水膜铺展速度更快，灭火时间更短，具有显著的使用价值。
14.本发明所用的材料简单易获取，性能稳定，同时对环境、大气、土壤的污染性极低，生物降解度极高，更加绿色环保。
15.优选地，所述氟碳表面活性剂是季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂。
16.有益效果：季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂能在液体表面生成一层薄膜，提高液体的流动性和分散性，自封能力强且便宜易得。
17.优选地，所述季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂的型号为intechem-01或intechem-02或intechem-04。
18.优选地，所述碳氢表面活性剂是十二烷基硫酸钠或α-烯基磺酸钠。
19.有益效果：十二烷基硫酸钠具有固定的亲水亲油基团，能在液体表面形成单分子层，在溶液的表面能定向排列，并能显著地降低两种液体间界面张力，使表面张力显著下降。
20.优选地，所述溶剂是二乙二醇丁醚。
21.优选地，所述助溶剂为2-甲基-2,4-戊二醇。
22.优选地，所述抗腐蚀剂是辛基-beta-d-吡喃葡萄糖苷。
23.优选地，所述稳泡剂是二丁基硫酸酯。
24.优选地，所述抗冻剂是乙二醇。
25.优选地，所述螯合剂是乙二胺四乙酸二钠。
26.优选地，所述增稠剂是明胶。
27.一种制备上述变压器油火专用水成膜泡沫灭火剂的方法，包括以下步骤：
28.s1、预加水、溶剂、抗腐蚀剂：按质量分数配比称取水、溶剂、抗腐蚀剂，加入到反应釜中，在搅拌速度400-550r/min下充分搅拌，使其完全溶解；
29.s2、加助溶剂、氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、稳泡剂：按质量分数配比称取并向反应釜中加入助溶剂、氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、稳泡剂后，加热，在搅拌速度400-550r/min下充分搅拌；
30.s3、加抗冻剂、螯合剂、增稠剂：待步骤s2中的组分全部溶解后，按质量分数配比称取并向反应釜中加抗冻剂、螯合剂、增稠剂，继续在搅拌速度400-550r/min下充分搅拌；
31.s4、静置过滤：溶剂静置待泡沫消散后，过滤，获得变压器油火专用水成膜泡沫灭火剂。
32.有益效果：本发明制备方法简单，原料简单易获取，制得的水成膜泡沫灭火剂与传统水成膜泡沫灭火剂在通过水雾喷头喷射后对比，性能更优异，泡沫更稳定，水膜铺展速度更快，灭火时间更短，具有显著的使用价值。通过制备过程试验发现，若转速低于400r/min，水成膜泡沫灭火剂难溶性原料难以溶于水中并与他原料充分混合；若转速大于550r/min，会使已混合均匀的水成膜泡沫灭火剂溶液中的原料在离心力的作用下分层，导致混合不均，同时会使水成膜泡沫灭火剂提前发泡，影响产品在实际使用该过程中的发泡性能。
33.本发明的优点在于：本发明的水成膜泡沫针对水雾喷头不能吸入充足空气使泡沫液充分发泡的不足，通过多种原料与不同配比比例的组合比对后，优选出最佳原料、配比比例区间。
34.本发明中的水成膜泡沫灭火剂与传统水成膜泡沫灭火剂在通过水雾喷头喷射后
对比，性能更优异，泡沫更稳定，水膜铺展速度更快，灭火时间更短，具有显著的使用价值。
35.本发明所用的材料简单易获取，性能稳定，同时对环境、大气、土壤的污染性极低，生物降解度极高，更加绿色环保。
36.本发明制备方法简单，原料简单易获取，制得的水成膜泡沫灭火剂与传统水成膜泡沫灭火剂在通过水雾喷头喷射后对比，性能更优异，泡沫更稳定，水膜铺展速度更快，灭火时间更短，具有显著的使用价值。通过制备过程试验发现，若转速低于400r/min，水成膜泡沫灭火剂难溶性原料难以溶于水中并与他原料充分混合；若转速大于550r/min，会使已混合均匀的水成膜泡沫灭火剂溶液中的原料在离心力的作用下分层，导致混合不均，同时会使水成膜泡沫灭火剂提前发泡，影响产品在实际使用该过程中的发泡性能。
具体实施方式
37.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
39.实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
40.本发明针对泡沫喷雾，对材料与混合配比进行对比实验。按照表1的材料与配比混合制成：
41.表1为水成膜泡沫灭火剂中各原料配比范围
[0042][0043]
通过对实施例进行优选，上述水成膜泡沫灭火剂各原料的配比如表2所示：
[0044]
表2为水成膜泡沫灭火剂各原料的优选范围
[0045][0046][0047]
其中季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂的型号为intechem-01或intechem-02或intechem-04；碳氢表面活性剂是十二烷基硫酸钠或α-烯基磺酸钠；溶剂是二乙二醇丁醚；助溶剂为2-甲基-2,4-戊二醇；抗腐蚀剂是辛基-beta-d-吡喃葡萄糖苷；稳泡剂是二丁基硫酸酯；抗冻剂是乙二醇；螯合剂是乙二胺四乙酸二钠；增稠剂是明胶。
[0048]
本发明一种变压器油火专用水成膜泡沫灭火剂的制备步骤如下：将水、溶剂和抗腐蚀剂混合搅拌加热溶解，再加入助溶剂、氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂和稳泡剂，待溶解后，停止加热，再加入抗冻剂、螯合剂和增稠剂，继续搅拌，静置待泡沫消散后，过滤，获得变压器油火专用水成膜泡沫灭火剂。
[0049]
本发明中的水成膜泡沫灭火剂的实施喷头为水雾喷头，水雾喷头不能吸入足够的空气使泡沫灭火剂充分发泡，但本发明中的灭火剂能够在有限空气吸入量和压力条件下，更快速地产生更稳定的泡沫层和水膜。
[0050]
泡沫喷头根据油浸电力变压器进行选择：
[0051]
1、当单组变压器的额定容量大于600mv
·
a时，宜采用由泡沫消防水泵通过比例混合装置输送泡沫混合液经离心雾化型水雾喷头喷洒泡沫的形式；
[0052]
2、当单组变压器的额定容量不大于600mv
·
a时，可采用由压缩氮气驱动储罐内的泡沫液经离心雾化型水雾喷头喷洒泡沫的形式。
[0053]
本发明针对水雾喷头使用条件，将优选的季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂intechem-01、intechem-02、intechem-04与碳氢表面活性剂十二烷基硫酸钠和α-烯基磺酸钠进行复配，通过实验测试分析不同的复配体系对灭火性能的影响，得到最佳表面活性剂组合。
[0054]
实施例1
[0055]
将10％的季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂intechem-01分别与5％、8％、10％的碳氢表面活性剂十二烷基硫酸钠、5％、8％、10％的碳氢表面活性剂α-烯基磺酸钠复配组合得到6组表面活性剂。水、溶剂、抗冻剂、抗腐蚀剂、助溶剂、稳泡剂、螯合剂和增稠剂按照优选
的配比比例进行细微调整。
[0056]
具体配比比例如表3所示：
[0057]
表3为本实施例中各原料配比
[0058][0059]
本实施例水成膜泡沫灭火剂的制备方法，包括以下步骤：首先将水、溶剂和辛基-beta-d-吡喃葡萄糖苷放入恒温水浴锅，将温度设定为90℃，用磁力搅拌器以500r/min的转速搅拌，等到完全溶解，再加入2-甲基-2,4-戊二醇、二丁基硫酸酯、intechem-01型号季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂和不同浓度的十二烷基硫酸钠或α-烯基磺酸钠，用磁力搅拌器以500r/min的转速搅拌等到充分溶解后，停止加热，再加入乙二醇、乙二胺四乙酸二钠和明胶，继续用磁力搅拌器以500r/min的转速搅拌1.5h以上。在搅拌过程以及溶液配制过程中，会产生大量泡沫，所以需要静置24h，待泡沫消散后，过滤提取成品，得到实施例1水成膜泡沫灭火剂。
[0060]
实施例2
[0061]
将10％的季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂intechem-02分别与5％、8％、10％的碳氢表面活性剂十二烷基硫酸钠、5％、8％、10％的碳氢表面活性剂α-烯基磺酸钠复配组合得到6组表面活性剂。水、溶剂、抗冻剂、抗腐蚀剂、助溶剂、稳泡剂、螯合剂和增稠剂按照优选的配比比例进行细微调整。
[0062]
具体配比比例如表4所示：
[0063]
表4为本实施例中各原料配比
[0064][0065]
本实施例水成膜泡沫灭火剂的制备方法，包括以下步骤：首先将水、溶剂和辛基-beta-d-吡喃葡萄糖苷放入恒温水浴锅，将温度设定为90℃，用磁力搅拌器以500r/min的转速搅拌，等到完全溶解，再加入2-甲基-2,4-戊二醇、二丁基硫酸酯、intechem-02型号季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂和不同浓度的十二烷基硫酸钠或α-烯基磺酸钠，用磁力搅拌器以500r/min的转速搅拌，等到充分溶解后，停止加热，再加入乙二醇、乙二胺四乙酸二钠和明胶，继续用磁力搅拌器以500r/min的转速搅拌1.5h以上。在搅拌过程以及溶液配制过程中，会产生大量泡沫，所以需要静置24h，待泡沫消散后，过滤提取成品，得到实施例2水成膜泡沫灭火剂。
[0066]
实施例3
[0067]
将10％的季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂intechem-04分别与5％、8％、10％的碳氢表面活性剂十二烷基硫酸钠、5％、8％、10％的碳氢表面活性剂α-烯基磺酸钠复配组合得到6组表面活性剂。水、溶剂、抗冻剂、抗腐蚀剂、助溶剂、稳泡剂、螯合剂和增稠剂按照优选的配比比例进行细微调整。
[0068]
具体配比比例如表5所示：
[0069]
表5为本实施例中各原料配比
[0070][0071]
本实施例水成膜泡沫灭火剂的制备方法，包括以下步骤：首先将水、溶剂和辛基-beta-d-吡喃葡萄糖苷放入恒温水浴锅，将温度设定为90℃，用磁力搅拌器以500r/min的转速搅拌，等到完全溶解，再加入2-甲基-2,4-戊二醇、二丁基硫酸酯、intechem-04型号季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂和不同浓度的十二烷基硫酸钠或α-烯基磺酸钠，用磁力搅拌器以500r/min的转速搅拌，等到充分溶解后，停止加热，再加入乙二醇、乙二胺四乙酸二钠和明胶，继续用磁力搅拌器以500r/min的转速搅拌1.5h以上。在搅拌过程以及溶液配制过程中，会产生大量泡沫，所以需要静置24h，待泡沫消散后，过滤提取成品，得到实施例3水成膜泡沫灭火剂。
[0072]
实施例4
[0073]
一种变压器油火专用水成膜泡沫灭火剂，各重量组分的原料如表6所示：
[0074]
表6为本实施例各原料配比
[0075][0076]
本实施例水成膜泡沫灭火剂的制备方法，包括以下步骤：首先将水、溶剂和辛基-beta-d-吡喃葡萄糖苷放入恒温水浴锅，将温度设定为90℃，用磁力搅拌器以400r/min的转速搅拌，等到完全溶解，再加入2-甲基-2,4-戊二醇、intechem-04型号季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂、十二烷基硫酸钠和二丁基硫酸酯，用磁力搅拌器以400r/min的转速搅拌，等到充分溶解后，停止加热，再加入乙二醇、乙二胺四乙酸二钠和明胶，继续用磁力搅拌器以400r/min的转速搅拌1.5h以上。在搅拌过程以及溶液配制过程中，会产生大量泡沫，所以需要静置24h，待泡沫消散后，过滤提取成品，得到实施例4水成膜泡沫灭火剂。
[0077]
实施例5
[0078]
一种变压器油火专用水成膜泡沫灭火剂，各重量组分的原料如表7所示：
[0079]
表7为本实施例各原料配比
[0080][0081]
本实施例水成膜泡沫灭火剂的制备方法，包括以下步骤：首先将水、二乙二醇丁醚和辛基-beta-d-吡喃葡萄糖苷放入恒温水浴锅，将温度设定为90℃，用磁力搅拌器以450r/min的转速搅拌，等到完全溶解，再加入2-甲基-2,4-戊二醇、intechem-04型号季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂、十二烷基硫酸钠和二丁基硫酸酯，用磁力搅拌器以450r/min的转速搅拌，等到充分溶解后，停止加热，再加入乙二醇、乙二胺四乙酸二钠和明胶，继续用磁力搅拌器以450r/min的转速搅拌1.5h以上。在搅拌过程以及溶液配制过程中，会产生大量泡沫，所以需要静置24h，待泡沫消散后，过滤提取成品，得到实施例5水成膜泡沫灭火剂。
[0082]
实施例6
[0083]
一种变压器油火专用水成膜泡沫灭火剂，各重量组分的原料如表8所示：
[0084]
表8为本实施例各原料配比
[0085][0086]
本实施例水成膜泡沫灭火剂的制备方法，包括以下步骤：首先将水、二乙二醇丁醚和辛基-beta-d-吡喃葡萄糖苷放入恒温水浴锅，将温度设定为90℃，用磁力搅拌器以550r/min的转速搅拌，等到完全溶解，再加入2-甲基-2,4-戊二醇、intechem-04型号季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂、十二烷基硫酸钠和二丁基硫酸酯，用磁力搅拌器以550r/min的转速搅拌，等到充分溶解后，停止加热，再加入乙二醇、乙二胺四乙酸二钠和明胶，继续用磁力搅拌器以550r/min的转速搅拌1.5h以上。在搅拌过程以及溶液配制过程中，会产生大量泡沫，所以需要静置24h，待泡沫消散后，过滤提取成品，得到实施例6水成膜泡沫灭火剂。
[0087]
对比例1
[0088]
按照公开号为cn111054009a的专利申请实施例1中记载的方法，调整水的配比，使其质量百分比总和为100％，配制水成膜泡沫灭火剂。
[0089]
表9为本对比例各原料配比
[0090][0091]
本实施例水成膜泡沫灭火剂的制备方法，包括以下步骤：先将组合碳氢表面活性剂15％(月桂醇硫酸钠10％+辛基磺酸钠5％)加纯水充分溶解形成组分a；再将环保型氟碳
表面活性剂6％加入组分a中混合形成组分b；接着，将泡沫稳定剂7％、抗冻剂33.5％与增溶剂3.5％混合均匀形成组分c，并将组分c缓慢加入至组分b中，组分c与组分b混合均匀后导入搅拌罐中进行充分搅拌形成反应液，调节反应液ph值为6.8-7.2，控制温度约为40℃，静置消泡，得到对比例1水成膜泡沫灭火剂。
[0092]
对各实施例制备出的水成膜泡沫灭火剂在水雾喷头使用条件下进行铺展性能、发泡性能、灭火性能检测，结果如表10所示。
[0093]
表10各实施例中水成膜泡沫灭火剂的性能检测表
[0094]
[0095][0096]
从表10可以看出，在水雾喷头使用条件下，优选出的表面活性剂组成的复配体系中，intechem-04/十二烷基硫酸钠复配体系铺展性能、发泡性能、灭火性能最好。随着十二烷基硫酸钠含量的增加，intechem-04/十二烷基硫酸钠复配体系所制水成膜泡沫灭火剂的铺展速度稳定增加，发泡倍数达到低倍数泡沫溶液标准，灭火时间有效缩短。因此，本发明使用的季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂的型号为intechem-04，碳氢表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
[0097]
水成膜泡沫灭火剂中氟碳表面活性剂是众多表面活性剂中最重要的一类，具有“三高”、“两憎”的特性：高表面活性、高耐热稳定性和高化学稳定性以及憎水憎油性。由于氟碳链对水的亲和力小，使表面活性剂在溶液表面大量聚集，形成较强的表面吸附，增大了饱和吸附量，从而使得表面活性剂分子由溶液内部迁移至表面所需的能量减少，故表面张力降低。
[0098]
氟碳表面活性剂具有优良的润湿性、增溶性、抗静电性、热稳定性等，以及良好的配伍性和抗静电等优点。季铵盐型阳离子氟碳表面活性剂耐热，耐硬水，有优良的起泡性和分散性。阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠具有优异的发泡力、表面张力低，其生物降解度》90％,能在液体表面生成一层薄膜，提高液体的流动性和分散性，自封能力强，能迅速灭火。阳离子表面活性剂与阴离子、非离子表面活性剂有良好的配位性，化学稳定性好，耐热、耐光、耐强酸强碱。氟碳表面活性剂结合碳氢表面活性剂进行应用，具有极佳的协同效应，不但可以使溶液表面张力减小，而且能够降低水油界面张力。
[0099]
二乙二醇丁醚具有较高的沸点，较低的挥发速度，可溶于水和醇，是一种稳定的溶剂。2-甲基-2,4-戊二醇是无色无味有毒，与水完全混溶，溶解性特强的高级有机溶剂。辛
基-beta-d-吡喃葡萄糖苷是新型非离子表面活性剂apg的一种，兼具普通非离子和阴离子表面活性剂的特性，表面张力低，使生成的泡沫丰富、细腻而稳定，耐强碱强酸、润湿力强、可与各种表面活性剂复配，协同效果明显，而且具有无毒、无害、无刺激、生物降解迅速、完全和杀菌等独特性能，是一种性能全面的绿色表面活性剂。乙二胺四乙酸二钠具有广泛的配位性能，几乎能与所有的金属离子形成稳定的螯合物。明胶是大分子亲水胶体，提高溶液黏度。
[0100]
二丁基硫酸酯作为稳泡剂、抗烧剂，其价格较低、稳泡效果好、抗烧性能好、应用广泛；选择乙二醇作为抗冻剂、助溶剂，乙二醇作为最主要的抗冻剂具有化学性能好、便宜、粘度小等特点，可以有效的降低灭火剂的凝固点。乙二醇易溶于水，又可以与其他有机物互溶，提高了表面活性剂的溶解度。
[0101]
表面活性剂和溶剂等均具有良好的发泡能力，在稳泡剂的作用下，大大提高了泡沫的稳定性，继而提高本发明水成膜泡沫灭火剂的灭火效果。
[0102]
本发明一种变压器油火专用水成膜泡沫灭火剂的制备步骤如下：将水、溶剂和抗腐蚀剂混合搅拌加热溶解，再加入助溶剂、氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂和稳泡剂，待溶解后，停止加热，再加入抗冻剂、螯合剂和增稠剂，继续搅拌，静置待泡沫消散后，过滤，获得变压器油火专用水成膜泡沫灭火剂。对实施例4-实施例6、对比例1制备出的水成膜泡沫灭火剂在水雾喷头的使用条件下进行性能指标检测，结果如表11所示。
[0103]
表11实施例4-实施例7的性能检测表
[0104]
[0105][0106]
根据表11可发现，本发明的水成膜泡沫灭火剂在优选的原料配比范围内，所有性能符合gb15308-2006《泡沫灭火剂》。随着表面活性剂的增加和搅拌速度的提高，制备出的水成膜泡沫灭火剂经过水雾喷头形成的水膜和泡沫液在可燃液面的表面张力显著降低，同时水膜和泡沫层铺展速度也明显提高，从而实现高效快速地灭火工作。在水雾喷头的使用条件下，公开号为cn111054009a的专利申请提供的配比和制备方法所制备的水成膜泡沫灭火剂所检测的性能参数在发泡倍数、灭火时间和铺展速率上均比本发明的水成膜泡沫灭火剂逊色。
[0107]
因此，本发明的一种变压器油火专用水成膜泡沫灭火剂较传统水成膜泡沫灭火剂不仅能够有效地降低表面张力，具有可观的发泡倍数，稳定的泡沫层，快速的灭火时间和铺展时间，而且喷射出的泡沫液绿色环保，可被高效生物降解。
[0108]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。