一种耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂及其制备方法

1.本技术涉及消防用品技术领域，尤其涉及一种耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂及其制备方法。


背景技术：

2.火灾的发生是人类社会面临的一个严重问题，即使是在人口数量较少的国家，每年都有数以万计的火灾发生，不仅危害人类生命财产，同时也破坏着环境。泡沫灭火剂是一种能够快速扑灭易燃液体火灾的泡沫灭火技术。在灭火过程中可以形成物理屏障，将火焰与火源隔开。此外，它们可以在油存在下保持稳定性，以抑制易燃蒸汽的释放，并提供防止再次点燃的保护。自20世纪被发明以来，一直被广泛用于油田、油库、舰船、机场等易燃液体火灾高发的场所，被认为是储油罐火灾和液体燃料泄漏火灾有效的灭火剂。
3.泡沫灭火剂种类很多，主要包括蛋白、氟蛋白、水成膜等，其生产工艺各异。蛋白、氟蛋白泡沫灭火剂是在反应釜中，以动物蛋白或植物蛋白为基料，加碱部分水解，浓缩，再加入稳定剂、防腐剂、防冻剂、氟碳表面活性剂等添加剂而成；水成膜泡沫灭火剂是由成膜剂、发泡剂，泡沫稳定剂、抗烧剂、抗冻剂、助溶剂、防腐剂等组成，在混合釜中进行充分搅拌即可，由于氟碳表面活性剂的生产成本较高，用量较大造成水成膜泡沫灭火剂的成本也相应很高(氟碳表面活性剂占水成膜泡沫灭火剂总成本的80％以上)。
4.目前，国内外大部分泡沫灭火剂市场由“蛋白泡沫灭火剂”占领，蛋白型泡沫灭火剂是目前唯一可以100％被生物降解而不至对环境造成永久性污染的纯天然环保型泡沫灭火剂。蛋白泡沫灭火剂具有良好的热稳定性和较好的流动性，能迅速在非水溶性液体表面形成覆盖层，被广泛应用于各种石油类产品、油脂等不溶于水的可燃液体火灾的扑救，是目前我国生产量最大、应用范围最广的灭火剂之一。而氟蛋白泡沫灭火剂由于氟碳表面活性剂的加入使其与普通蛋白泡沫灭火剂相比具有发泡性能好、易于流动、疏油能力强及与干粉相容性好等优点，其灭火效率大大优于普通蛋白泡沫灭火剂。
5.但是蛋白类泡沫灭火剂在长期储存过程中，受外界环境因素(如微生物、氧化、温度、蒸发、稀释等)的影响以及组成本身之间的相互作用，两年内即会出现蛋白质变性，产品发黑，沉淀物增多，使蛋白泡沫灭火剂的主要指标达不到国家使用标准，超过贮存期的蛋白泡沫灭火剂需强制报废，既污染了环境，又造成了极大的浪费，最终还会影响灭火效能。此外，受限于《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》将pfos、pfoa等增列为持久性有机污染物，目前，我国已经逐渐加大管控；而作为消防行业的从业者，应按照相关产业环保要求，在加强管理及风险防范的同时，着手开展替代技术研究，逐步淘汰此类产品在灭火剂中的使用，尽可能降低产品对环境造成污染。
6.因此，生产出一种贮存稳定性好、灭火效果好的耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂迫在眉睫。


技术实现要素：

7.为解决上述背景技术中存在的问题，适应环保发展需求，本发明的目的在于提供一种耐老化性能好、贮存时间长、沉淀物少、析液时间长、蛋白质不易变质的氟蛋白泡沫灭火剂及其制备方法，解决现有条件下蛋白类泡沫灭火剂贮存期短的问题，以达到具有更高的环保性，减少对环境造成污染的目的。
8.根据本技术实施例的第一方面，提供一种耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂，由以下组分按质量百分比组成：水解蛋白浓缩液45-50％、环保型氟碳表面活性剂2.5-3％、碳氢表面活性剂3-3.5％、泡沫稳定剂2.5-3％、防腐剂0.5％、助溶剂1.2％、抗冻剂5％，余量为水。
9.优选地，其由以下组分按质量百分比组成：水解蛋白浓缩液45％、环保型氟碳表面活性剂3％、碳氢表面活性剂2.5％、泡沫稳定剂3％、防腐剂0.5％、助溶剂1.2％、抗冻剂5％，余量为水。
10.优选地，所述水解蛋白浓缩液成分为水解动物胶原蛋白。
11.优选地，所述碳氢表面活性剂为十二烷基磺酸钠。
12.优选地，所述环保型氟碳表面活性剂的主要成分为齐聚法生产的含氟高分子全氟壬烯氧基苯磺酸钠，其生产过程如下：取全氟壬烯氧基苯磺酸钠、异丙醇和水，按质量比为4∶3∶3的比例，搅拌混合成均匀液体，即得氟表面活性剂溶液。
13.优选地，所述泡沫稳定剂为硫酸亚铁或醋酸钴中的一种。
14.优选地，所述助溶剂为尿素；所述抗冻剂为乙二醇；所述防腐剂为苯酚。
15.优选地，还包括ph调节剂，优选氢氧化钠和/或磷酸二氢钾。
16.优选地，所述灭火剂使用时，需将灭火剂与水依次按3:97的比例混合。
17.根据本技术实施例的第二方面，提供上述的耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂的制备方法，包括如下步骤：
18.(1)按配比准备原料，配制得水解蛋白浓缩液；
19.(2)维持溶液反应温度50℃，将水解蛋白浓缩液与碳氢表面活性剂混合，水浴搅拌，得到组分a；
20.(3)将环保型氟碳表面活性剂常温下搅拌混合成均匀液体，得到组分b；
21.(4)在39～45℃水浴状态下，将泡沫稳定剂与助溶剂搅拌混合均匀，得到组分c；
22.(5)将组分c匀速倒入组分b中，搅拌均匀得组分d；
23.(6)将组分d与组分a混合，充分搅拌形成反应液；
24.(7)控制步骤(6)中反应液的温度42
±
3℃，后依次加入抗冻剂、防腐剂，采用ph值调节剂调节预制料ph值至7.2～8.2，将反应液静置消泡处理后，即为3％型氟蛋白泡沫灭火剂成品。
25.本发明制备的氟蛋白泡沫灭火剂的优点和有益效果如下：
26.1、成本低廉，不存在副产物和废弃物，生产过程无污染，兼具环保效益和经济价值，具有良好的市场前景和应用价值。
27.2、本发明采用尿素作为助溶剂，既有助于成分溶解，同时也起抑制水解蛋白胶化的作用。与二价金属盐类稳定剂配合使用能够有效地防止水解蛋白胶化，遏制产品蛋白变性，产品不易发黑，沉淀物少，析液时间长，提高了产品贮存期限，特别适用于制备3％蛋白泡沫灭火剂和3％氟蛋白泡沫灭火剂。
28.3、本发明采用醋酸钴或硫酸亚铁作为稳定剂，相比于添加zn
2+
及cu
2+
的无机金属盐类，生成沉淀量少。且醋酸根离子腐蚀性(针对储存容器)比cl-、so
42-小，大大降低了泡沫灭火剂对设备的腐蚀性。
29.4、本发明提供的氟蛋白泡沫灭火剂与国内市售泡沫灭火剂相比，在非水溶性液体燃料(正庚烷)的灭火试验中，本发明提供的老化后的氟蛋白泡沫灭火剂仍具有较强的稳定性和覆盖性能，因而具有良好的灭火性能。
30.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
具体实施方式
31.以下结合具体的实例，对本发明申请所述的耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂的制备方法进行描述和说明，目的是为了公众更好的理解本发明的技术内容，而不是对所述技术内容的限制，在相同或近似的原理下﹐对所述工艺步骤进行改进，包括反应条件、所用试剂改进和替换，达到相同的目的，则都在本发明申请所要求保护的技术方案之内。
32.实施例1
33.一种耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂，其由以下组分按质量百分比组成：水解蛋白浓缩液45％、环保型氟碳表面活性剂2.5％、碳氢表面活性剂3％、泡沫稳定剂3％、防腐剂0.5％、助溶剂1.2％、抗冻剂5％，余量为水。所述水解蛋白浓缩液成分为水解动物胶原蛋白，所述碳氢表面活性剂为十二烷基磺酸钠，所述环保型氟碳表面活性剂溶液的主要成分为齐聚法生产的含氟高分子全氟壬烯氧基苯磺酸钠，所述泡沫稳定剂的成分为硫酸亚铁，所述助溶剂为尿素，所述抗冻剂为乙二醇，所述防腐剂为苯酚。
34.本实施例所述的耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂的制备方法，包括以下步骤：
35.(1)按配比准备原料，将水解胶原蛋白在50℃恒温水浴下搅拌20min，配制成45％的水解蛋白浓缩液；
36.(2)维持溶液反应温度50℃，取上述配制好的质量百分比45％水解蛋白浓缩液与3％十二烷基磺酸钠混合，水浴搅拌15min，得到组分a；
37.(3)将2.5％全氟壬烯氧基苯磺酸钠、异丙醇和水，按质量比为4∶3∶3的比例，常温下搅拌混合成均匀液体，得到组分b；
38.(4)将硫酸亚铁制备为150g/l的硫酸亚铁水溶液，取3％硫酸亚铁水溶液与1.2％尿素搅拌混合均匀，得到组分c；
39.(5)在常温下，将组分c缓慢匀速倒入组分b中，搅拌均匀得组分d；
40.(6)在39℃水浴状态下，将组分d与组分a混合，充分搅拌形成反应液；
41.(7)控制步骤(6)中反应液的温度39℃，后依次加入5％乙二醇、0.5％苯酚，采用磷酸二氢钾调节预制料ph值至8.2，将反应液静置消泡处理后，即为3％型氟蛋白泡沫灭火剂成品。
42.实施例2
43.一种耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂，其由以下组分按质量百分比组成：水解蛋白浓缩液50％、环保型氟碳表面活性剂3％、碳氢表面活性剂3.5％、泡沫稳定剂2.5％、防腐剂0.5％、助溶剂1.2％、抗冻剂5％，余量为水。所述水解蛋白浓缩液成分为水解动物胶原蛋
白，所述碳氢表面活性剂为十二烷基磺酸钠，所述环保型氟碳表面活性剂溶液的主要成分为齐聚法生产的含氟高分子全氟壬烯氧基苯磺酸钠，所述泡沫稳定剂的成分为醋酸钴，所述助溶剂为尿素，所述抗冻剂为乙二醇，所述防腐剂为苯酚。
44.本实施例所述的耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂的制备方法，包括以下步骤:
45.(1)按配比准备原料，将水解胶原蛋白在50℃恒温水浴下搅拌20
±
3min，配制成50％的水解蛋白浓缩液；
46.(2)维持溶液反应温度50℃，取上述配制好的质量百分比50％水解蛋白浓缩液与3.5％十二烷基磺酸钠混合，水浴搅拌20min，得到组分a；
47.(3)将3％全氟壬烯氧基苯磺酸钠、异丙醇和水，按质量比为4∶3∶3的比例，常温下搅拌混合成均匀液体，得到组分b；
48.(4)将2.5％醋酸钴与1.2％尿素干混均匀，得到组分c；
49.(5)在常温下，将组分c缓慢匀速倒入组分b中，搅拌均匀得组分d；
50.(6)在45℃水浴状态下，将组分d与组分a混合，充分搅拌形成反应液；
51.(7)控制步骤(6)中反应液的温度45℃，后依次加入5％乙二醇、0.5％苯酚，采用磷酸二氢钾调节预制料ph值至7.2，将反应液静置消泡处理后，即为3％型氟蛋白泡沫灭火剂成品。
52.表1国内市售氟蛋白泡沫灭火剂(以下简称市售fp)与本发明实例1(以下简称自制fp-1)制得的氟蛋白泡沫灭火剂性能对照表。
53.表1：
54.[0055][0056]
表2国内市售氟蛋白泡沫灭火剂(以下简称市售fp)与本发明实例2(以下简称自制fp-2)制得的氟蛋白泡沫灭火剂性能对照表。
[0057]
表2：
[0058]
[0059][0060]
由上述表1和表2可得本发明制备的产品耐老化性能好、沉淀物少、析液时间长、贮存稳定性好，具有良好的灭火效能。
[0061]
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂，其特征在于，由以下组分按质量百分比组成：水解蛋白浓缩液45-50％、环保型氟碳表面活性剂2.5-3％、碳氢表面活性剂3-3.5％、泡沫稳定剂2.5-3％、防腐剂0.5％、助溶剂1.2％、抗冻剂5％，余量为水。2.根据权利要求1所述的耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂，其特征在于，其由以下组分按质量百分比组成：水解蛋白浓缩液45％、环保型氟碳表面活性剂3％、碳氢表面活性剂2.5％、泡沫稳定剂3％、防腐剂0.5％、助溶剂1.2％、抗冻剂5％，余量为水。3.根据权利要求1或2所述的耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂，其特征在于，所述水解蛋白浓缩液成分为水解动物胶原蛋白。4.根据权利要求1或2所述的耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂，其特征在于，所述碳氢表面活性剂为十二烷基磺酸钠。5.根据权利要求1或2所述的耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂，其特征在于，所述环保型氟碳表面活性剂的主要成分为齐聚法生产的含氟高分子全氟壬烯氧基苯磺酸钠，其生产过程如下：取全氟壬烯氧基苯磺酸钠、异丙醇和水，按质量比为4∶3∶3的比例，搅拌混合成均匀液体，即得氟表面活性剂溶液。6.根据权利要求1或2所述的耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂，其特征在于，所述泡沫稳定剂为硫酸亚铁或醋酸钴中的一种。7.根据权利要求1或2所述的耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂，其特征在于，所述助溶剂为尿素；所述抗冻剂为乙二醇；所述防腐剂为苯酚。8.根据权利要求1或2所述的耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂，其特征在于，还包括ph调节剂，优选氢氧化钠和/或磷酸二氢钾。9.根据权利要求1或2所述的耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂，其特征在于，所述灭火剂使用时，需将灭火剂与水依次按3:97的比例混合。10.根据权利要求1-9任一项所述的耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按配比准备原料，配制得水解蛋白浓缩液；(2)维持溶液反应温度50℃，将水解蛋白浓缩液与碳氢表面活性剂混合，水浴搅拌，得到组分a；(3)将环保型氟碳表面活性剂常温下搅拌混合成均匀液体，得到组分b；(4)在39～45℃水浴状态下，将泡沫稳定剂与助溶剂搅拌混合均匀，得到组分c；(5)将组分c匀速倒入组分b中，搅拌均匀得组分d；(6)将组分d与组分a混合，充分搅拌形成反应液；(7)控制步骤(6)中反应液的温度42
±
3℃，后依次加入抗冻剂、防腐剂，采用ph值调节剂调节预制料ph值至7.2～8.2，将反应液静置消泡处理后，即为3％型氟蛋白泡沫灭火剂成品。

技术总结
本发明公开了一种耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂及其制备方法，由如下组分组成：水解蛋白浓缩液45-50％、氟碳表面活性剂2.5-3％、碳氢表面活性剂3-3.5％、稳定剂2.5-3％、防腐剂0.5％、助溶剂1.2％、抗冻剂5％，余量为水。本发明所述耐老化环保型蛋白泡沫灭火剂，利用尿素抑制水解蛋白胶化和二价金属盐类稳定剂硫酸亚铁、醋酸钴稳定蛋白质分子的原理，在氟蛋白泡沫灭火剂中复配使用。该复配组合能有效地遏制产品蛋白变性，提高了产品贮存期限；优选采用的醋酸根离子腐蚀性比Cl-、SO4


技术研发人员：孔得朋 冷艺辰 平平
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/13