[发明专利]一种还原氧化石墨烯氟蛋白灭火剂的制备方法及其产品

说明书

本发明公开一种还原氧化石墨烯氟蛋白灭火剂的制备方法及其产品，包括如下步骤在氧化石墨烯溶液中加入明胶并充分搅拌、超声；向得到的溶液中加入还原剂并煮沸，形成变性蛋白质包覆的还原氧化石墨烯溶胶；向得到的溶液中加入含氟表面活性剂并充分搅拌得到还原氧化石墨烯氟蛋白灭火剂。利用芳香环离域π键与蛋白质的疏水基团作用将还原氧化石墨烯与变性明胶蛋白紧密结合，避免氧化石墨烯吸附含氟表面活性剂，从而减小了含氟表面活性剂的用量。通过形成还原氧化石墨烯与变性蛋白的复合物进一步稳定还原氧化石墨烯，避免其发生沉降。得到的还原氧化石墨烯氟蛋白灭火剂与一般的氟蛋白灭火剂的稳定性相当。

技术领域

本发明涉及灭火剂领域，更具体地，涉及水成膜泡沫灭火剂（AFFF），尤其是指一种还原氧化石墨烯氟蛋白灭火剂的制备方法及其产品。

背景技术

水解蛋白质溶液可作为水性泡沫灭火剂使用，具有无毒害，价格低廉的优点。在其中加入含氟表面活性剂可大幅降低溶液的表面张力，提高发泡能力，具有较好的灭火性能，称为氟蛋白水成膜灭火剂。向水解蛋白质溶液中加入少量含氟表面活性剂后，溶液表面张力即降低至最低值；若加入更多的含氟表面活性剂则会在溶液内部形成胶束，溶液的表面张力不再发生明显的变化，对应的浓度称作临界胶束浓度（Critical MicelleConcentration，CMC）。由于含氟表面活性剂兼具有良好的阻燃性能，向水解蛋白溶液中加入超过临界胶束浓度的全氟表面活性剂后，虽然溶液的表面张力不能继续降低，但是其灭火性能却可得到进一步提高。因此，在氟蛋白水成膜灭火剂中，往往通过增加含氟表面活性剂的用量超过其临界胶束浓度而加强其灭火性能。但是，随着近年来对含氟化合物研究的深入，人们发现含氟表面活性剂不但具有一定的毒性，而且较难在自然环境中分解，如何降低氟蛋白水成膜灭火剂中含氟表面活性剂的用量就成为AFFF领域内重要的问题。

石墨烯和它的衍生物如氧化石墨烯、还原氧化石墨烯等均具有良好的阻燃性能（管崇生, 林晓莉. 基于石墨烯的复合材料阻燃性能研究[J]. 消防科学与技术, 2013,32(10): 1145-1147.）。其中，石墨烯已经被初步应用于灭火剂领域（中国专利CN108079477）。因此，石墨烯基材料有作为阻燃剂替代氟蛋白灭火剂中部分含氟表面活性剂的潜力。但是，有文献表明，石墨烯基材料具有通过含氧基团吸附含氟碳链的能力（LiuL, Liu Y, Gao B, et al. Removal of perfluorooctanoic acid (PFOA) andperfluorooctane sulfonate (PFOS) from water by carbonaceous nanomaterials: Areview[J]. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 2020, 50(22): 2379-2414），若加入氟蛋白溶液中，将吸附含氟表面活性剂，使其有效浓度下降，不利于降低溶液表面张力。此外，灭火剂在长期存放的过程中，氧化石墨烯基团将逐渐失去含氧官能团（也称为自还原）而发生沉降，也将造成灭火剂失效。

石墨烯基材料与蛋白质具有两种典型的作用，即：（1）通过石墨烯基材料表面的含氧官能团与蛋白质的亲水基团作用；（2）通过芳香性离域π键与蛋白质的疏水基团作用。其中，通过离域π键形成的复合物更加稳定（Zhang Y, Wu C, Guo S, et al. Interactionsof graphene and graphene oxide with proteins and peptides[J]. NanotechnologyReviews, 2013, 2(1): 27-45.）。

发明内容

针对氧化石墨烯容易吸附含氟表面活性剂、容易自还原沉降的问题，本发明目的在于提供一种还原氧化石墨烯氟蛋白灭火剂的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种根据上述方法制备的还原氧化石墨烯氟蛋白灭火剂产品。

本发明目的通过下述方案实现：一种还原氧化石墨烯氟蛋白灭火剂的制备方法，包括如下步骤：