一种通过在水溶液中掺入特定化学物质,从而显著增强其灭火性能的水基型灭火材料
( 1)强化水 添加碱金属盐或有机金属盐,在 A 类火灾的处置过程中能够显著提升可燃材料的抗复燃能力,可直接在消防车辆中配置使用。
( 2)乳化水 通过掺入乳化剂,与水混合后能够形成雾状形态进行喷射。由于乳化剂分子结构中包含疏水基团,因此适用于扑救闪点较高的石油产品火灾,同时也可用于处理油品泄漏事故。
( 3)润湿水 在水中添加微量表面活性剂,以增强水的润湿性能。针对一些对水润湿性较差的材料,例如塑料、合成纤维、橡胶等,通过降低水的表面张力,能够增强水对材料的浸润效果,延长水分作用持续时间,从而提高灭火成效。此类水分可充填于灭火器具中,在消防车辆上使用,对于扑救木材堆垛、棉花包、纸质仓库、粉煤堆积等火灾场景具有良好效果。
( 4)抗冻水 水的凝固点较高,且在冷却过程中水的密度会发生显著变化,导致在低温环境下使用水存在一定困难。通过利用稀溶液的依数性原理,在水中加入抗冻剂,能够降低水的冰点,从而提升水在寒冷地区的实际应用效能。常用的抗冻剂主要分为两大类别:一类是无机盐(例如氯化钙、碳酸钾等),另一类是多元醇(例如乙二醇、甘油等)。
( 5)黏性水 在水中掺入增稠剂,以提升水的黏度,增强水在燃烧物表面尤其是垂直表面上的附着力,减少灭火作业过程中的水分流失。该技术在前苏联及欧洲地区均有应用实践。特别适用于消防水罐车在建筑物内部进行火灾扑救,达到节约用水、保护水资源的目的,避免出现“成功扑灭火灾却引发水灾”的不良后果。
( 6)流动改进水 通过添加减阻剂,减少水在水带输送过程中的摩擦阻力,使得水在较长水带中流动时,压力损耗得以降低。因此能够相应提高水带末端水枪或喷嘴的工作压力,增加供水距离和射击射程,扩大水枪的冷却覆盖面积,从而提升灭火作业效率。常用的减阻剂包括聚氧乙烯等物质。
( 7)水胶体灭火剂 水胶体灭火剂依据其基料性质可分为无机水凝胶和高分子水胶体灭火剂两大类型。无机水凝胶的研发历史较为悠久,主要以无机硅胶材料作为基体,与促凝剂、阻化剂和水进行混合,通过化学反应生成硅凝胶。硅凝胶内部硅和氧原子形成了具有立体空间网状结构的共价键骨架,水分子充填于硅氧骨架之间,由于水分子与硅氧骨架之间存在较强的分子间作用力和氢键,使得原本易于流动的水被固定在硅凝胶内部。当硅凝胶遭遇高温时,其内部水分会迅速汽化,从而快速降低燃烧物的表面温度,残留的固体物质能够形成包裹层,阻碍燃烧物与氧气进一步接触并发生氧化放热反应;同时,硅凝胶使水的流动性降低,延长了水在燃烧体系中的停留时间,有效发挥水的冷却作用,促使燃烧物表面及内部温度显著下降。无机水凝胶灭火剂应用于森林灭火领域,一方面能够防止航空喷洒过程中的“飘散”现象,提高飞行作业高度和喷洒精准度;另一方面,硅凝胶连同其中对动植物无害的阻燃成分会粘附于植被表面,延长灭火剂的持续作用时间,起到阻燃、隔断火源的作用。此外,硅凝胶的冷却降温效果和封堵隔绝氧气的功能,使其在煤矿火灾的处置中也获得了广泛的应用。特别是水的胶凝特性,能够减少水与煤炭发生反应生成水煤气的情况,从而提高煤矿火灾扑救的安全性。
随着高分子化学领域的持续发展,目前已开始采用高分子胶体材料替代无机凝胶填料,这种新型灭火剂被称为高分子水胶体灭火剂,亦可视为前述提到的黏性水。由于添加量较小(添加比例控制在 0. 3% ~ 0. 5% ,无机凝胶灭火剂的添加比例约为 10% 左右),且具有无毒、无味的特点,不仅可以用于建筑火灾的扑救,目前已逐步替代无机水凝胶灭火剂用于森林和矿井火灾的处置中。
( 8)湿式化学灭火剂 湿式化学灭火剂是专门设计用于扑救烹饪油类火灾或脂肪类火灾的新型水基型灭火材料。以往将烹饪油着火归类为 B 类火灾,通常采用泡沫、干粉或 CO2 灭火剂进行处置,因为脂肪燃烧时会产生高温,导致脂肪迅速凝固变硬,其灭火过程不像扑救汽油火灾那样易于操作,因此灭火效果往往不够理想。目前,日本、美国、澳大利亚等国家已采用新型“湿式化学灭火剂”进行灭火作业,当该灭火剂接触脂肪火灾时,能够促使脂肪发生皂化反应,形成具有显著冷却效果的皂化膜,展现出良好的灭火效能。此类灭火剂通常充装于便携式灭火器或简易型灭火器中,部分国家也将此类灭火剂称为油锅专用灭火剂。
( 9)“冷火”灭火剂 “冷火”灭火剂是美国环球冷焰公司的产品,自 1995 年起开始进入我国市场。该灭火剂能够扑灭 A、 B、 D 类火灾,其灭火机理除了具备一般灭火剂的冷却、窒息、隔离、化学抑制等作用外,还兼具光化学效应。“冷火”灭火剂中包含一种“光激发官能团”物质,这种物质能够快速吸收特定波长范围内的丰富光量子,显著降低未燃待燃燃料分子转化为“待激发分子”的概率,而当这些官能团物质的电子受激后,会迅速发生“跃迁”进入高能级的电子轨道,随后这些受激电子将其所吸收的能量以较长的波长形式(包括电波、磁波、光波等)辐射出去,电子最终又返回至基态(即低能级电子轨道),如此循环往复上述“跃迁”与“转移”过程。因此,从宏观角度观察,“冷火”灭火剂由于含有光激发官能团物质,仿佛大幅增加了水的热容量,使得“水”的吸热能力得到显著增强,进而提高了“冷火”灭火剂的快速灭火和冷却效率。该灭火剂既可用于消防车辆,也可配置于固定式灭火系统中。