《AFFF1高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂的研究.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《AFFF1高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂的研究.doc（7页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、AFFF1高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂的研究李汉明广东铭达科技实业有限责任公司, 广东 揭阳522000摘要：水成膜泡沫灭火剂是目前世界公认性能最佳的油类环保型灭火剂。针对目前该类产品大多为淡水型，耐寒耐盐性较差的特点，本文详细阐述了可弥补这些不足的高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂的技术原理，研究方法，应用优势，并对研究成果进行了系统的分析。关键词：消防；泡沫灭火剂；超高浓缩；水成膜Abstract: Aqueous filming foam-extinguishing agent is the best performance of the oil-type environmen
2、tally friendly extinguishing agent that world recognized . Most of these products for the current type are of fresh water, poor cold tolerance, this paper can be elaborated to address these deficiencies of the high concentration and low freezing point of water-based and water-resistant film-forming
3、foam fire extinguishing agent of the technical principles, methods, applications advantage, and the results were systematically analyzed.Keywords: fire protection； foam fire extinguishing agent; high concentration; water filming 1 研究背景水成膜泡沫灭火剂是国际上重点发展的环保型灭火剂。目前世界上用于扑灭油类火灾的灭火剂主要有卤代烷（如1211等）、氟蛋白泡沫灭火剂及
4、水成膜泡沫灭火剂等。卤代烷具有毒性并对大气环境造成污染，国际上在1995年已规定取消1211等卤代烷灭火剂的使用，我国也于2005年停止1211的生产。而氟蛋白泡沫灭火剂所用蛋白质大多由动物的蹄角、毛类经水解而成，内含较多的硫化氢、硫醇等恶臭物质，故产品在生产和使用过程中造成污染，在贮存过程中极易为细菌所感染而产生腐败，贮存稳定性差。而水成膜泡沫灭火剂的主要成分及加入的各种添加剂具有无毒无污染等特点。水成膜泡沫灭火剂同时是目前世界上公认的、性能最佳的油类灭火剂。在发达国家，油类灭火剂市场所占份额已达到75%，我国水成膜泡沫灭火剂研究、生产、推广还处于起步阶段，所占油类灭火剂的市场份额不足30%
5、，发展空间巨大。在扑救油类火灾时，水成膜泡沫灭火剂由于其水成膜及泡沫的双重作用，具有极佳的灭火效果。较早开发出水成膜泡沫灭火剂的国外机构是美国3M公司。我国最近几年投入了大量的人力物力，研制生产出AFFF3及AFFF6型水成膜泡沫灭火剂，不过主要是淡水型产品，而且大部分存在着耐寒性及耐盐性较差等缺陷。用于海上油田、军舰、油轮等作业的水成膜泡沫灭火剂更是少之又少，效果也不理想。针对水成膜泡沫灭火剂存在的技术问题和海上作业的特殊环境（有限使用空间少、多寒气候、无淡水），也立足于社会的需求，研制开发超高浓缩耐寒海水型高效泡沫灭火剂“AFFF1高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂（原液：水=1：99）
6、具有重要的战略意义及商业价值。 作者简介：李汉明，男，工程师，广东铭达科技实业有限责任公司总经理，广东铭达科技实业有限公司是集科研、生产、销售、服务为一体的高新技术企业，由铭达表面工业研究所和铭达消防材料厂组成。主要从事表面处理剂及消防泡沫灭火剂的研发生产。2 研究内容2.1 研究目标我们产品研制的目标是立足于高效的灭火效果、超高浓缩原液、优良的耐寒性及耐海水性能。其生产过程要求具有良好的环保性能以及原料来源易、生产投资相对少、能耗低、生产工艺简便等基本条件。产品要具有良好的灭火性能、较强的储存稳定性，同时储存空间较小，能够具备超倍的防火灭火效能，特别注重于海上的多寒气候，适应于海军舰艇、远洋
7、巨轮、海上油井等作业。也可广泛应用于大型油田、油库、油船、机库等单位的固定灭火装置，还可适用各种移动式泡沫车、泡沫枪、泡沫钩管或手提式灭火器等设备，并能采用“液下喷射”方式来扑救大型油罐火灾。2.2 产品应达到的性能指标和技术要求高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂必须具有良好的耐海水稳定性，对自动系统及储存设备无损害、腐蚀作用，设备容易检修、维护、储存质量稳定、有效期长等性能。在技术要求上，高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂既能按比例用高倍数（99倍量）的海水配制，也能用淡水配制，能够产生丰富及稳定的泡沫，在各类非水溶性可燃、易燃液体的表面上形成一层水膜。当把泡沫喷射到燃油表面时，泡沫在油
8、面上散开，并析出液体冷却油面；同时在油面上形成一层水膜与泡沫层共同抑制燃油蒸发，使燃油与空气隔绝，并能使水膜和泡沫迅速向尚未着火的区域进一步铺展和覆盖，达到快速扑灭火灾，并防止复燃。主要技术指标满足：（1）原液与水配比1：99；（2）检测条件下灭火时间3min；（3）冻点10以下；（4）发泡倍数5倍；（5）耐海水性能。3 研究方法3.1 研究所需设备主要生产设备有：合成反应釜、溶解罐、中和罐、沉降池、浓缩池、高压锅炉、板框压滤机等。主要检测设备有：可控温冷冻箱、老化箱、表面张力仪、水质测量仪、泡沫接收器、精密密度计、精细PH计、沉淀离心机、灭火试验盘、空气压缩机等。3.2 研究技术原理AFFF
9、1高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂由氟碳表面活性剂（简称FC）、碳氢表面活性剂（简称CH）为主要成份，加入为提高物质溶解度的增溶剂和改进泡沫性能的添加剂（含硅表面活性剂、泡沫稳定剂、偶合剂、抗烧剂、铺展剂以及螯合剂等）及水组成。FC表面活性剂是“轻水”泡沫中的主要成份，其作用是降低水的表面张力，以使泡沫水溶液可以铺展在油面上，形成一层水膜而对油面实施密封，从而达到灭火并增强其抗复燃能力。它与CH的恰当组合决定着水成膜泡沫灭火剂的基本性能。FC在原液中的比例为210%，它可以是一种，也可以是多种按比例混合。FC亲水基团可以为阴离子型或阳离子型的，也可以为两性型，其疏水基团也可多种类型。通过上
10、百次的实验筛选，我们选用的FC表面活性剂有多种，其中两种分别具有如下分子式：C8F11SO2NHC3H6N+（CH3）2CH3I 及C8F11SO2NHC3H6N+（CH3）2CH2COO FC的商品代号有FC3，FC1157N及FC134，DF921等。“轻水”泡沫灭火剂原液中使用的CH表面活性剂是主发泡剂，用量为1050%，它的主要作用是提供丰富的泡沫，降低“轻水”泡沫水溶液与油表面之间的界面张力，增加其与油料之间的亲合力，有助于水膜的形成和扩散。选择具有较好抗盐能力的阴离子型脂肪醇聚氧乙烯醚：a烯烃磺酸盐、月桂醇硫酸钠，也可以是咪唑啉型或甜菜碱型两性表面活性剂。为了提高“轻水”泡沫在油类
11、表面上快速铺展成膜，产品原液加入15%有机硅表面活性剂，它在水溶液或非水体系中都有很高的表面活性，能够降低泡沫溶液表面张力，也可以降低泡沫水溶液与油面间的界面张力，提高了泡沫的铺展及灭火速度。“轻水”泡沫在油类表面上成膜、铺展的条件遵遁Harkins公式：Sw/o= o（wow） 式中： Sw/o 铺展系数（mN/m）； o 油的表面张力（mN/m）； w AFFF1水溶液表面张力（mN/m）； ow 油表面与AFFF1之间的界面张力（mN/m）。 Sw/o必须大于零，“轻水”泡沫才有可能在油类表面上铺展。Sw/o数值大，则铺展快。据Harkins公式，为了使AFFF1水溶液的表面张力w，油与
12、AFFF1界面张力ow二者之和尽可能小，我们通过多次复配实验，反复筛选，确定了AFFF1的最佳组成和各组份的最佳含量。 “轻水”泡沫灭火剂原液中的泡沫稳定剂、助溶剂及偶合剂是本产品中最重要的成份。在配制高浓缩液时，它们能够提高氟碳表面活性剂与其它物质的溶解度及互溶性，同时增强泡沫原液与水的混溶结合能力，并可增强泡沫的稳定性和降低泡沫液的凝固点。它们是尿素、正辛醇、正壬醇、正丁醇，也可以是十二醇、异丙醇、异丁醇、癸醇、乙二醇醚。为了改进产品在海水中的发泡及稳泡性能，产品原液中含有15%的螯合剂。它与其它表面活性剂具有优异的配伍性，能明显地提高混合体系的耐盐性和抗硬水性，同时，具有很好的表面活性及
13、螯合力。它可以是羟基乙叉二磷酸盐或EDTA或EDTA二钠或N酰基乙二胺三乙酸。“轻水”泡沫灭火剂原液中还含有0.51.5% 的高分子表面活性剂，用在改进泡沫的抗复燃能力和自封能力。它们可以是甲基纤维素、羟乙基纤维素、改性黄原胶、聚氧乙烯、聚乙烯醇等。4 研究成果与分析4.1产品配方成果AFFF1高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂原液配方如下：FC表面活性剂210% CH表面活性剂1050% 含硅表面活性剂15% 泡沫稳定剂310% 助溶剂515% 偶合剂28%螯合剂15% 抗烧剂0.51.5%抑菌剂0.51.5% 铺展剂0.51.5%4.2 产品生产应用流程AFFF1高浓度低冻点耐海水型水成
14、膜泡沫灭火剂原液生产主要工艺流程如下：水 碳氢表面活性剂 泡沫稳定剂、偶合剂、增溶剂 中控 停止加热溶解罐 溶解罐 溶解罐 90 搅拌 搅拌 泡沫偶合剂、增溶剂 氟碳表面活性剂 含硅表面活性剂合成反应釜 加温90左右 保温90 降温60搅拌混合 搅拌溶解 慢慢加入搅拌 搅拌均匀 抑菌剂、高分子表面活性剂、螯合剂 成品抽检合格压滤溶解罐 3.3 产品主要性能指标 表（1）序号检验项目名称标准要求及标准条款号实测结果本项结论备注1抗冻结、融化性能（不受冻结、融化影响的泡沫液）无可见分层和非均相（4.1）无可见分层和非均相合格2PH值6.09.5（4.1）9.5合格3沉淀物，（体积%）老化前0.25
15、；沉淀物能通过180um筛。（4.1）0.04；沉淀物能通过180um筛合格老化后1.00；沉淀物能通过180um筛。（4.1）0.04；沉淀物能通过180um筛合格4流动性泡沫液在最低使用温度时的流量应大于标准参比液体流量。（4.1）在17时，泡沫液流量大于标准参比液体流量。合格5扩散系数，mN/m正值（4.1）2.7合格6发泡倍数5.0（4.1）8.5合格725%析液时间，min2.5（4.1）3.0合格8灭火级别（ID级别）缓施加灭火时间5min（4.2.1）淡水3min 合格海水3min25%抗烧时间5min（4.2.1）淡水13min合格海水8min强施加灭火时间3min（4.2.1
16、）淡水2min合格海水2min合格产品经国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验测试中心检验合格。4.3 产品质量分析4.3.1 产品执行标准产品生产执行国家标准GB17427-1998。4.3.2 产品自检结果符合国家标准要求AFFF1高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂自检结果如下表（2）所示： 表（2）检验项目标准要求1号样2号样3号样抗冻结、融化性能（不受冻结、融化影响的泡沫液）无可见分层和非均相无可见分层和非均相无可见分层和非均相无可见分层和非均相PH值（20）6.09.58.57.59.0沉淀物，%（20）0.25沉淀物能通过180um筛0.05沉淀物能通过180um筛0.04沉淀物
17、能通过180um筛0.03沉淀物能通过180um筛老化后1.00沉淀物能通过180um筛0.05沉淀物能通过180um筛0.3沉淀物能通过180um筛0.04沉淀物能通过180um筛流动性最低温度时，流量大于标准参比液体在15时，泡沫液流量大于标准参比液体在14时，泡沫液流量大于标准参比液体在18时，泡沫液流量大于标准参比液体扩散系数正值2.552.03.10发泡倍数5.08.38.08.525%析液时间，min2.53.53.03.5灭火时间，min52. 03. 01. 525%抗烧时间，min5111015根据产品自检的结果，AFFF1高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂的灭火时间、抗烧
18、时间等主要性能指标均达到或优于国家标准要求。4.4 产品成果优势特点“AFFF1高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂”的技术关键是选择了新颖的泡沫偶合剂、助溶剂及有机硅表面活性剂，提高了物质之间的互溶性及溶解度。同时，使用海水发泡也能产生极低的表面张力，能在燃油类表面上快速铺展覆盖，从而达到隔绝空气而灭火。它的创新点在于：首创国内外泡沫灭火剂溶液与海水最大比例达1：99的指标（国家现有6%及3%检验指标），能产生高达8.5倍的泡沫（国家标准5倍），小于3分钟灭火（国家标准5分钟）。同时，产品在如此高浓度上、流动性检测在17时，泡沫液体流量大于标准参比液体流量，更适用于在低温的环境下使用，也能保
19、持产品长时间储存的稳定性。据此说明，产品的使用价值比其他类型的水成膜泡沫灭火剂具有更高的综合竞争力。AFFF1研发所选用的FC和CH表面活性剂，不单是泡沫灭火剂的主要原料，也用于生产杀菌剂、洗涤剂、湿润剂、乳化剂等。从浓度看，灭火剂原液含FC 515%，以10%计，含CH 1050%，以25%计，经稀释后灭火剂浓度差不多下降到FC为0.1%，CH为0.25%。而我们日常生活中大量使用的洗涤用品，如洗洁精、洗发香波、洗衣粉等，其CH表面活性剂含量远高于上述数值。AFFF1高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂是无毒的环保产品。AFFF1高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂可与海水或淡水按1:99的
20、比例混合使用,可以在各种低倍数泡沫产生设备中发泡,其特点是在油类表面上能形成一层抑制油类蒸发的防护膜，靠泡沫和防护膜的双重作用，扑救油类火灾，具有灭火效率高、灭火速度快、防复燃性能和封闭性能好。同样，它又是扑救一般固体燃烧物的良好灭火剂，可以与干粉灭火剂联用灭火，亦可采用“液下喷射”的方式扑救大型油类贮罐火灾。广泛适用于海上油田、油轮、军舰及炼油厂、油库、船舶、码头，飞机场、机库等。4.5产品社会经济效益AFFF1高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂的研发成功，促进了消防产品行业技术的升级。其最大的社会经济效益还在于可以完全代替进口高档泡沫灭火剂产品，不但节约大量外汇，而且还极大地提升我国消防
21、产品研发的技术优势。同时通过产业的扩大，将为社会创造更多的就业机会。更高效的灭火效能为社会的安全保障增加了一道稳固的屏障，更环保的性能又促进了企业和社会的可持续发展，与世界潮流及国家战略相吻合。AFFF1高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂具有广阔的市场前景和良好的环境效益及社会经济效益。AFFF1填补国内空白。据消防监督部门和有关资料显示，我国对泡沫灭火剂的需求量每年达4万吨以上。因此该项产品，具有广阔的市场前景。产品的生产一旦形成规模化，如达到年产2500吨以上的生产能力，可创值1亿元以上，这将为社会提供更多就业机会，其经济效益、社会效益显著。5 结论防火、灭火是直接关系到国家财产和人民生
22、命安全的大事,不但受到各级政府、消防部门的高度重视，而且也已成为社会共识。而海上作业的各类油田、油轮、石油化工企业以及军舰、核电站等作为对经济社会有着举足轻重影响的重要行业及单位，它们的防火、灭火工作更不容忽视，耐海水型泡沫灭火剂的需求也日益增加。生产、提供技术先进、性能稳定、环保高效、可以广为推广使用的泡沫灭火剂已是大势所趋。据科技查新资料显示：目前未见到国内外有耐海水型且原液与海水配比为 199的泡沫灭火剂生产厂家。AFFF1高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂的成功开发，具有重大的创新意义，既填补了市场空缺，满足了消防行业的需求，又较好地解决了目前海上作业所用泡沫灭火剂占据空间大及低效等
23、缺陷，因此，使用该产品取代其他泡沫灭火剂，能更好地服务消防行业和国防工作。同时，AFFF1高浓度低冻点耐海水型水成膜泡沫灭火剂的研制成功，是消防行业的一项科技突破，是全体科研人员共同努力的结果。我们将继续努力，以更好、更新、更高的产品品质服务社会，创造更多社会效益和经济效益。产品研制过程中还存在着一些问题，如在氟碳表面活性剂方面，存在较大的配方选择空间，如何复配出性能更优、成本更低的产品，是今后进一步研究的方向。 参考文献1 徐晓楠 灭火剂与应用 化学工业出版社 2006-10-1 ISBN: 97875025897072 徐晓楠 水系灭火剂及在我国的研究现状 消防技术与产品信息2003年09期 3 刘军 水成膜泡沫灭火剂 消防技术与产品信息 1994年02期 ISSN ：1002-784X4 赵君 法国新型灭火剂问世 劳动安全与健康 2001年11 期 ISSN：1006-39355 林峨英 水成膜泡沫灭火剂在消防工程中的应用福建给水排水（特3-01）2006年05期
