PFOA型水成膜泡沫灭火剂.doc

非PFOA型水成膜泡沫灭火剂 在扑救油类火灾的灭火剂中, 水成膜泡沫灭火剂由于其水成膜及泡沫的双重灭火作用, 具有极佳的灭火效果。水成膜泡沫灭火剂由氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂、泡沫添加剂和适量的有机溶剂制成, 是一种无毒、无味、不易腐败的高效灭火剂, 存放期可达10 a 以上。本文介绍新型氨基酸型氟碳表面活性剂, 与碳氢表面活性剂复配, 配成非PFOA 新型高浓度水成膜泡沫灭火剂原液, 并对其各种性能进行测定。 （一）水成膜泡沫灭火剂配方 将RfCONHCH2CH2N(CH2CH2COONa)2 氨基酸型氟碳表面活性剂添加有机溶剂、抗冻剂、助溶剂、鳌合剂等辅助组分, 研制出性能良好的新型泡沫灭火剂的浓缩液, 见表1。 在配制浓缩液时, 有机溶剂必不可少, 适当的有机溶剂还可起到增泡和稳泡作用, 有机溶剂种类繁多, 这里选择二乙二醇单丁醚( DB) 。抗冻剂选择乙二醇, 助溶剂选择尿素, 鳌合剂选择EDTA。 （二）发泡剂用量对水成膜性能的影响 当氨基酸型氟碳表面活性剂的质量分数为0.18% , AOS：C8- 10的比例为1：3, 且黄原胶的质量分数为0.009%, 6501的质量分数为0. 24%时, 测定不同发泡剂量的性能。表面性能如图1 所示, 泡沫性能如图2 所示。 图 1 不同质量分数碳氢表面活性剂的表面张力 图 2 不同质量分数碳氢表面活性剂的发泡性能 由图1、图2 可以看出, 发泡剂的用量对发泡能力、25%的析液时间以及表面张力的影响都很大, 随着发泡剂浓度的增加, 发泡能力和25% 的析液时间达到最大后保持平稳, 而表面张力则先降低后又升高。一般取略超过表面张力临界浓度为宜, 则碳氢表面活性剂质量分数在0. 4%左右时, 表面张力、发泡能力和25% 的析液时间最理想。这主要是由于氟碳表面活性剂和碳氢表面活性剂一个偏两性型, 一个偏阴离子型, 使得一个带正电荷一个带负电荷, 因此异电性亲水基之间强烈的静电吸引作用使表面活性剂分子在表面吸附层的排列更紧密, 从而进一步降低水溶液的表面张力, 即达到全面增效作用。 同时碳氢表面活性剂疏水链长增加具有两方面的作用。一方面使CMC 降低, 相应地降低了临界铺展浓度;另一方面当碳氢链长度超过碳氟链时, 超出的碳氢链部分有可能发生弯曲而部分覆盖碳氟链, 使最外面碳氟链的密度相对下降, 导致表面张力高, 因而使临界铺展浓度增加, 甚至当水溶液表面张力增加到一定程度, 导致铺展系数小于零, 以致不能铺展。此外, 碳氢表面活性剂疏水链长增加也同时降低了碳氟表面活性剂的溶解性, 使得表面张力升高。 （三）稳定剂对水成膜性能的影响 当氟碳表面活性剂的质量分数为0.18%, 碳氢表面活性剂的质量分数为0.6%, 黄原胶的质量分数为0.009%时, 选择具有代表性的稳泡剂椰油酸二乙醇酰胺6501( 1：1.5),研究其对添加黄原胶后的水成膜泡沫灭火剂的泡沫性能影响, 结果如图3、图4 所示。 图 3 不同质量分数6501的发泡性能 图 4 不同质量分数6501的表面活性 由图3、图4 可知,加入6501 稳定剂后,产生的泡沫更加稳定。同时,随着6501的加入, 表面活性剂的表面活性也越来越大。这是因为这种大分子物质使溶液的粘度增大, 液膜中的液体不易排出, 使液膜变薄的速度变慢, 因而延缓了液膜的破裂时间, 泡沫的析液时间越来越长。当6501质量分数为0.18%时, 25%析液时间已超过2.5min, 这时的溶液发泡倍数为7.2,符合灭火剂要求。由此确定6501用量为0.18%。 （四）增稠剂对水成膜性能的影响 由于氟碳链具有很强的憎水性, 单一氟碳表面活性剂的泡沫排液速度很快。而实际灭火中, 要求泡沫有慢的排液速度。因此, 考虑加入一些亲水性高分子冲淡氟碳链憎水性, 增加泡沫液粘度, 从而增加泡沫稳定性, 延缓泡沫析液时间。此外, 亲水性高分子还可增强泡沫的抗烧性能和抗复燃能力, 常用的亲水性高分子一般为多羟基化合物, 如黄原胶、桃胶、明胶、瓜儿胶等。 当氟碳表面活性剂的质量分数为0.18%,碳氢表面活性剂的质量分数为0.6%,6501( 1：1.5) 的质量分数为0.18%,聚丙烯酸共聚物的质量分数为0.01%时,研究添加不同质量分数的黄原胶的稳泡效果, 结果见图5、图6所示。 图 5 黄原胶质量分数对水成膜泡沫灭火剂溶液泡沫性能的影响 图 6 不同质量分数黄原胶的表面活性 由图5、图6 可以看出, 随着黄原胶质量分数的增加,泡沫25%析液时间明显增加, 这是因为在溶液中加入黄原胶后, 由于形成氢键的作用, 使表面粘度增大, 膜的强度增加, 泡膜内液体流失速度变慢, 气体透过性降低, 故可使泡沫寿命显著延长, 稳定性大提高, 但相应的由于溶液粘度过高, 使得