專利名稱：一種油品滅火用空心玻璃微珠三相泡沫及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于滅火材料領(lǐng)域，涉及一種油品滅火用空心玻璃微珠三相泡沫及其制備方法。
背景技術(shù)：
油品一般具有易燃易爆的特性，油罐一旦著火極易發(fā)生爆炸事故，給人民和國(guó)家?guī)?lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失。原油和重質(zhì)石油儲(chǔ)罐在燃燒過(guò)程還會(huì)發(fā)生沸溢和噴濺，使火勢(shì)和著火范圍瞬間擴(kuò)大。尤其是大型油品儲(chǔ)罐區(qū)，由于情況復(fù)雜，火災(zāi)的撲救更加困難，往往產(chǎn)生非常嚴(yán)重的人員傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失。

目前，國(guó)內(nèi)外撲救油罐火災(zāi)的主要方法是利用固定或移動(dòng)的泡沫滅火器向罐內(nèi)噴射泡沫，利用泡沫阻隔熱量向液面?zhèn)鬟f，降低液體蒸發(fā)速度以達(dá)到滅火目的。目前油罐火災(zāi)最常用的泡沫滅火劑為空氣泡沫?？諝馀菽址Q為機(jī)械空氣泡沫，它是將泡沫滅火劑的水溶液與空氣在泡沫產(chǎn)生器中進(jìn)行機(jī)械混合攪拌而生成。按泡沫發(fā)泡倍數(shù)不同，分為低倍數(shù)泡沫、中倍數(shù)泡沫和高倍數(shù)泡沫三類。低倍數(shù)泡沫的發(fā)泡倍數(shù)一般在20倍以下；中倍數(shù)泡沫滅火劑的發(fā)泡倍數(shù)一般在20 200倍；高倍數(shù)泡沫滅火劑的發(fā)泡倍數(shù)為201 1000倍。根據(jù)發(fā)泡劑的類型和用途，低倍數(shù)泡沫滅火劑又可分為普通蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、水成膜泡沫、合成泡沫和抗溶泡沫五種類型。普通蛋白泡沫滅火劑是以動(dòng)物蛋白水解物為主要成分的濃縮型空氣泡沫滅火劑。由于原料來(lái)源豐富、成本低廉而應(yīng)用歷史長(zhǎng)久，但蛋白泡沫穩(wěn)定性與流動(dòng)性較差，難以迅速覆蓋火源，滅火效果較差，特別是對(duì)油類火災(zāi)的滅火效果更差，且耐復(fù)燃性不好。氟蛋白泡沫滅火劑源于上世紀(jì)六十年代。它以蛋白泡沫滅火劑為基料，通過(guò)添加適量的“6201”預(yù)制液制成。(“6201”預(yù)制液又稱FCS溶液，是由“6201”氟碳表面活性劑、異丙醇和水按3 3 4的質(zhì)量比配制而成的水溶液)。與蛋白泡沫滅火劑相比，氟碳表面活性劑可顯著降低表面張力和流動(dòng)剪切力，滅火速度比不加氟碳表面活性劑的蛋白泡沫提高3 4倍，且其耐復(fù)燃性好。另外氟蛋白泡沫滅火劑表面張力低能迅速通過(guò)碳?xì)漕惾剂线_(dá)到燃料表面，可采用液下噴射。此外，氟蛋白泡沫滅火劑還可以與干粉同時(shí)使用(普通泡沫滅火劑與干粉同時(shí)使用時(shí)泡沫很快被破壞消失)。但氟蛋白泡沫滅火劑的成本較高。水成膜泡沫滅火劑AFFF(Aqueous FilmForming Foaming)是由氟表面活性劑、碳?xì)浔砻婊钚詣┑榷嘟M份配合而成，分為3%和6%兩個(gè)類型。其主要特點(diǎn)是可在燃料與泡沫界面處形成一層封閉性很好的聚合物膠膜，保護(hù)泡沫免遭極性液體破壞，靠泡沫和保護(hù)膜雙重作用達(dá)到滅火目的。相對(duì)其他類型滅火劑而言，水成膜泡沫液產(chǎn)生的滅火泡沫具有附著力強(qiáng)、密度高、持久性長(zhǎng)，滅火快，隔熱和防熱輻射效果好的特點(diǎn)。與蛋白泡沫滅火劑相t匕，水成膜泡沫滅火劑的滅火效率高4倍以上,且在油面上鋪展迅速,滅火速度快,耐復(fù)燃性好，但該泡沫也存在成本高的問(wèn)題。總之，目前國(guó)內(nèi)外已形成系列消防泡沫滅火劑，在油罐火災(zāi)撲救中發(fā)揮了很大作用。在實(shí)際油罐滅火過(guò)程中，蛋白泡沫滅火劑在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性很差，抗復(fù)燃能力低。需要多次噴射，若泡沫供給強(qiáng)度不足，不能形成有效覆蓋，則前期噴射的泡沫會(huì)不斷破裂，使火勢(shì)重新失去控制?？招牟Ａ⒅槭墙陙?lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型粉體材料，是由鈉硼硅酸鹽材料經(jīng)特殊工藝制成的薄壁、封閉的微小球體，粒度介于10 250 μ m之間，堆積密度約為O. I
O.3g/cm3，球體內(nèi)部包裹一定量的氣體，具有中空、低密度、低導(dǎo)熱、耐高低溫、耐磨、耐腐蝕、吸水率低和化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，作為復(fù)合材料填充劑，空心玻璃微珠已廣泛應(yīng)用于建材、塑料、橡膠、涂料、航海和航天等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種添加改性空心玻璃微珠的油品滅火用三相泡沫及其制備方法，以解決利用價(jià)格低廉的普通蛋白泡沫達(dá)到在高溫環(huán)境下穩(wěn)定性高、抗復(fù)燃能力強(qiáng) 的目的。所謂三相泡沫是指將粉狀的空心玻璃微珠添加到消防泡沫中，通入壓縮空氣后制備出的由水、空氣和空心玻璃微珠組成的包含固相、液相、氣相的三相泡沫體系。該空心玻璃微珠三相泡沫具有傳統(tǒng)泡沫的常規(guī)物理性能，同時(shí)可利用空心玻璃微珠良好的隔熱性能，提高泡沫的抗燒和抗復(fù)燃性能，有助于提高對(duì)油品火災(zāi)的撲救能力。本發(fā)明的空心玻璃微珠三相泡沫的特征是其組分按重量百分比含有8-15%的普通蛋白泡沫滅火劑和3-10%的空心玻璃微珠，余量為水。其中，優(yōu)選的為10%的普通蛋白泡沫滅火劑，8%的空心玻璃微珠，余量為水。本發(fā)明的空心玻璃微珠三相泡沫所用的空心玻璃微珠的粒度介于10-250 μ m之間，堆積密度約為O. 1-0. 3g/cm3的微小球體。其預(yù)處理過(guò)程依次為(I)酸處理在250-500轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下將空心玻璃微珠加入體積比為
7 3的濃硫酸和30%雙氧水混合溶液中，其中，空心玻璃微珠與上述混合溶液的體積比為I : 1.5-1 : 2,攪拌30min后,用水洗漆后,過(guò)濾,干燥備用。(2)堿處理在250-500轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下將上述步驟I)中處理所得的空心玻璃微珠加入體積比為I : I : 5的25%氨水、30%雙氧水和水的混合溶液中，其中，空心玻璃微珠與上述混合溶液的體積比為I : 1.5-1 2，60-70°C條件下超聲反應(yīng)60min后，過(guò)
濾，干燥備用。(3)空心玻璃微珠表面改性處理用濃鹽酸將濃度為O. 1-2. 0%的硅烷偶聯(lián)劑的醇溶液的PH調(diào)節(jié)至3-5，加入經(jīng)酸堿處理后的空心玻璃微珠，在60-70°C條件下超聲反應(yīng)4-6h后，過(guò)濾，干燥，既得所需的空心玻璃微珠。硅烷偶聯(lián)劑可以是十三氟代辛烷基三乙氧基硅烷，或全氟辛磺酰氨丙基三乙氧基硅烷等。一般為上述硅烷偶聯(lián)劑的甲醇或乙醇溶液。所述的普通蛋白泡沫滅火劑是以動(dòng)物蛋白水解物為主要成分的濃縮型空氣泡沫滅火劑。上述本發(fā)明的三相泡沫的制備方法，其步驟為(I)預(yù)混合容器內(nèi)，在250-500轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下按順序按比例加入水、普通蛋白泡沫滅火劑、經(jīng)表面憎油處理的空心玻璃微珠，攪拌5-10min后待用。
(2)發(fā)泡將預(yù)混合的成分置于泡沫發(fā)生器內(nèi)，施加壓力至O. 5-lMpa后，打開(kāi)閥門，即可制得油品滅火用三相泡沫。所述的水為自來(lái)水，用量為補(bǔ)足總量到100%。本發(fā)明使用價(jià)格低廉的普通蛋白泡沫滅火劑為原料，通過(guò)添加經(jīng)過(guò)疏油改性處理的空心玻璃微珠制成的三相泡沫受到火焰熱輻射時(shí)可在油面形成致密穩(wěn)定的固體覆蓋層，其抗燒和抗復(fù)燃性能優(yōu)于普通蛋白泡沫滅火劑，且穩(wěn)定性顯著提高。具有用量小，滅火效率高、穩(wěn)定性好、抗復(fù)燃能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，可迅速撲滅油品火災(zāi)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，在普通蛋白泡沫中添加常規(guī)空心玻璃微珠，可大大的提高普通蛋白泡沫的抗燒性能、抗復(fù)燃性能，但添加空心玻璃微珠會(huì)使蛋白泡沫的發(fā)泡能力顯著降低。將常規(guī)空心玻璃微珠經(jīng)酸堿及改性處理后制得的疏油改性的空心玻璃微珠可保持蛋白泡沫的發(fā)泡倍數(shù)不變，而且顯著提高了三相泡沫在油面的穩(wěn)定性，進(jìn)一步的提高了產(chǎn)品的抗燒性能。


圖I為本發(fā)明預(yù)處理所得的改性空心玻璃微珠與常規(guī)空心玻璃微珠對(duì)泡沫發(fā)泡性能的影響。圖2為本發(fā)明空心玻璃微珠三相泡沫在油面的熱穩(wěn)定性。圖3空心玻璃微珠含量為5%時(shí)，本發(fā)明三相泡沫在汽油表面受火焰作用后的形貌。其中，圖32a為lmin49s時(shí)的狀態(tài)；圖32b為5min23s的狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例僅用于闡述本發(fā)明，而本發(fā)明的保護(hù)范圍并非僅僅局限于以下實(shí)施例。所述技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依據(jù)以上本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容，均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。實(shí)施例I空心玻璃微珠的預(yù)處理(I)酸處理在250-500轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下將空心玻璃微珠IOOg(堆積密度
O.lg/cm3)加入體積比為7 3的濃硫酸和30%雙氧水的2000ml混合溶液中，攪拌30min后，用水洗滌后，過(guò)濾，干燥備用。(2)堿處理在250-500轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下將上述步驟I)中處理所得的空心玻璃微珠加入體積比為I : I : 5的25%氨水、30%雙氧水和水的1800ml混合溶液中，60-70°C條件下超聲反應(yīng)60min后，過(guò)濾，干燥備用。(3)空心玻璃微珠表面改性處理用濃鹽酸將濃度為O. I %的十三氟代辛烷基三乙氧基硅烷的乙醇溶液的PH調(diào)節(jié)至4，加入上述經(jīng)酸堿處理后的空心玻璃微珠，溶液沒(méi)過(guò)空心微珠即可，在60-70°C條件下超聲反應(yīng)4h后，過(guò)濾，干燥，既得所需的空心玻璃微珠?？招牟Ａ⒅槿嗯菽闹苽湓诜磻?yīng)釜中，在300轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下依次加入750g的水、150g普通蛋白泡沫滅火劑、及IOOg堆積密度為O. lg/cm3的經(jīng)上述預(yù)處理過(guò)的空心玻璃微珠，攪拌5分鐘后待用。將上述混合的成分置于泡沫發(fā)生器重，施加壓力至O. 6Mpa后，打開(kāi)閥門，即可制得本發(fā)明的油品滅火用空心玻璃微珠三相泡沫。實(shí)施例2空心玻璃微珠的預(yù)處理(I)酸處理在250-500轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下將空心玻璃微珠50g(堆積密度O. 2g/cm3)加入體積比為7 3的濃硫酸和30%雙氧水的420ml混合溶液中，攪拌30min后，用水洗滌后，過(guò)濾，干燥備用。(2)堿處理在250-500轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下將上述步驟I)中處理所得空心玻璃微珠加入體積比為I : I : 5的25%氨水、30%雙氧水和水的450ml混合溶液中，60-70°C條件下超聲反應(yīng)60min后，過(guò)濾，干燥備用。(3)空心玻璃微珠表面改性處理用濃鹽酸將濃度為2. 0%全氟辛磺酰氨丙基三乙氧基硅烷的甲醇溶液的PH調(diào)節(jié)至3，加入經(jīng)酸堿處理后的空心玻璃微珠，溶液沒(méi)過(guò)空心微珠即可，在60-70°C條件下超聲反應(yīng)6h后，過(guò)濾，干燥，既得所需的空心玻璃微珠?？招牟Ａ⒅槿嗯菽闹苽湓诜磻?yīng)釜中，在250轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下依次加入870g的水、IOOg普通蛋白泡沫滅火劑、及30g堆積密度為O. 2g/cm3的經(jīng)上述預(yù)處理過(guò)的空心玻璃微珠，攪拌5分鐘后待用。將上述混合的成分置于泡沫發(fā)生器重，施加壓力至O. 5Mpa后，打開(kāi)閥門，即可制得本發(fā)明的油品滅火用空心玻璃微珠三相泡沫。實(shí)施例3在反應(yīng)釜中，在500轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下依次加入820g的水、IOOg普通蛋白泡沫滅火劑、及80g按照實(shí)施例2中預(yù)處理過(guò)程所得的空心玻璃微珠，攪拌10分鐘后待用。將上述混合的成分置于泡沫發(fā)生器重，施加壓力至IMpa后，打開(kāi)閥門，即可制得本發(fā)明的油品滅火用空心玻璃微珠三相泡沫。實(shí)施例4在反應(yīng)釜中，在500轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下依次加入860g的水、80g普通蛋白泡沫滅火劑、及60g按照實(shí)施例I中預(yù)處理過(guò)程所得的空心玻璃微珠，攪拌8分鐘后待用。將上述混合的成分置于泡沫發(fā)生器重，施加壓力至O. SMpa后，打開(kāi)閥門，即可制得本發(fā)明的油品滅火用空心玻璃微珠三相泡沫。本發(fā)明所得產(chǎn)品的性能以下為通過(guò)實(shí)施例4所述方法制備的本發(fā)明的產(chǎn)品性能(I)穩(wěn)定性按照泡沫滅火劑通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明空心玻璃微珠三相泡沫的25%析液時(shí)間平均可達(dá)20min08s，是普通兩相泡沫的6. 4倍左右。詳見(jiàn)表I。表I本發(fā)明與普通兩相泡沫25%析液時(shí)間對(duì)比
權(quán)利要求
1.一種油品滅火用空心玻璃微珠三相泡沫，其特征在于，包括下列組分，下列組分按重量百分比配比為8-15%的普通蛋白泡沫滅火劑，和3-10%的空心玻璃微珠，余量為水。
2.如權(quán)利要求I所述的一種油品滅火用空心玻璃微珠三相泡沫，其特征在于，包括下列組分，下列組分按重量百分比配比為10%的普通蛋白泡沫滅火劑，和8%的空心玻璃微珠，余量為水。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種油品滅火用空心玻璃微珠三相泡沫，其特征在于，所述空心玻璃微珠的粒度介于10-250 μ m之間，堆積密度為O. 1-0. 3g/cm3。
4.一種油品滅火用空心玻璃微珠三相泡沫的制備方法，其特征在于，其步驟為 1)預(yù)混合容器內(nèi)，在250-500轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下按順序按比例加入水、普通蛋白泡沫滅火劑、空心玻璃微珠，攪拌5-10min后待用； 2)發(fā)泡將預(yù)混合的成分置于泡沫發(fā)生器內(nèi)，施加壓力至O.5-lMpa后，打開(kāi)閥門，即可制得所述油品滅火用空心玻璃微珠三相泡沫。
5.如權(quán)利要求4所述的一種油品滅火用空心玻璃微珠三相泡沫的制備方法，其特征在于，所述空心玻璃微珠在所述預(yù)混合步驟前依次進(jìn)行以下處理 1)酸處理在250-500轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下將空心玻璃微珠加入體積比為7 3的濃硫酸和30%雙氧水混合溶液中，其中，空心玻璃微珠與上述混合溶液的體積比為I : 1.5-1 : 2,攪拌30min后,用水洗漆后,過(guò)濾,干燥。
2)堿處理在250-500轉(zhuǎn)/分的攪拌速度下將酸處理步驟中得的，空心玻璃微珠加入體積比為I : I : 5的25%氨水、30%雙氧水和水的混合溶液中，其中，空心玻璃微珠與上述混合溶液的體積比為I : 1.5-1 2，60-70°C條件下超聲反應(yīng)60min后，過(guò)濾，干燥。
3)空心玻璃微珠表面改性處理用濃鹽酸將濃度為O.1-2. O %硅烷偶聯(lián)劑的醇溶液的pH調(diào)節(jié)至3-5，加入經(jīng)酸堿處理后的空心玻璃微珠，在60-70°C條件下超聲反應(yīng)4_6h后，過(guò)濾，干燥，既得所需的空心玻璃微珠。
6.如權(quán)利要求5所述的一種油品滅火用空心玻璃微珠三相泡沫的制備方法，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑為十三氟代辛烷基三乙氧基硅烷，或全氟辛磺酰氨丙基三乙氧基硅燒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油品滅火用空心玻璃微珠三相泡沫及其制備方法。該三相泡沫的組分按以下重量百分比配比8-15％的普通蛋白泡沫滅火劑和3-10％的空心玻璃微珠，余量為水。所用的空心玻璃微珠經(jīng)含氟硅烷偶聯(lián)劑憎油處理而得到。該三相泡沫可采用常規(guī)的泡沫發(fā)生器發(fā)泡制得。本發(fā)明的三相泡沫受到火焰熱輻射時(shí)可在油面形成致密穩(wěn)定的固體覆蓋層，其抗燒和抗復(fù)燃性能優(yōu)于普通蛋白泡沫滅火劑，且穩(wěn)定性顯著提高。具有用量小，滅火效率高、抗復(fù)燃、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，可迅速撲滅油品火災(zāi)。
文檔編號(hào)A62D1/04GK102836516SQ201110172399
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者杜文鋒, 陳偉紅, 安曉強(qiáng), 唐寶華 申請(qǐng)人:中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院