PFOA型水成膜泡沫滅火劑

1、非PFOA型水成膜泡沫滅火劑 在撲救油類(lèi)火災(zāi)的滅火劑中, 水成膜泡沫滅火劑由于其水成膜及泡沫的雙重滅火作用, 具有極佳的滅火效果。水成膜泡沫滅火劑由氟碳表面活性劑、碳?xì)浔砻婊钚詣?、泡沫添加劑和適量的有機(jī)溶劑制成, 是一種無(wú)毒、無(wú)味、不易腐敗的高效滅火劑, 存放期可達(dá)10 a 以上。本文介紹新型氨基酸型氟碳表面活性劑, 與碳?xì)浔砻婊钚詣?fù)配, 配成非PFOA 新型高濃度水成膜泡沫滅火劑原液, 并對(duì)其各種性能進(jìn)行測(cè)定。（一）水成膜泡沫滅火劑配方 將RfCONHCH2CH2N(CH2CH2COONa)2 氨基酸型氟碳表面活性劑添加有機(jī)溶劑、抗凍劑、助溶劑、鰲合劑等輔助組分, 研制出性能良好的新型泡沫

2、滅火劑的濃縮液, 見(jiàn)表1。在配制濃縮液時(shí), 有機(jī)溶劑必不可少, 適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑還可起到增泡和穩(wěn)泡作用, 有機(jī)溶劑種類(lèi)繁多, 這里選擇二乙二醇單丁醚( DB) ?？箖鰟┻x擇乙二醇, 助溶劑選擇尿素, 鰲合劑選擇EDTA。（二）發(fā)泡劑用量對(duì)水成膜性能的影響當(dāng)氨基酸型氟碳表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.18% , AOS：C8- 10的比例為1：3, 且黃原膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.009%, 6501的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 24%時(shí), 測(cè)定不同發(fā)泡劑量的性能。表面性能如圖1 所示, 泡沫性能如圖2 所示。圖 1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳?xì)浔砻婊钚詣┑谋砻鎻埩D 2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳?xì)浔砻婊钚詣┑陌l(fā)泡性能由圖1、圖2 可以看出,

3、發(fā)泡劑的用量對(duì)發(fā)泡能力、25%的析液時(shí)間以及表面張力的影響都很大, 隨著發(fā)泡劑濃度的增加, 發(fā)泡能力和25% 的析液時(shí)間達(dá)到最大后保持平穩(wěn), 而表面張力則先降低后又升高。一般取略超過(guò)表面張力臨界濃度為宜, 則碳?xì)浔砻婊钚詣┵|(zhì)量分?jǐn)?shù)在0. 4%左右時(shí), 表面張力、發(fā)泡能力和25% 的析液時(shí)間最理想。這主要是由于氟碳表面活性劑和碳?xì)浔砻婊钚詣┮粋€(gè)偏兩性型, 一個(gè)偏陰離子型, 使得一個(gè)帶正電荷一個(gè)帶負(fù)電荷, 因此異電性親水基之間強(qiáng)烈的靜電吸引作用使表面活性劑分子在表面吸附層的排列更緊密, 從而進(jìn)一步降低水溶液的表面張力, 即達(dá)到全面增效作用。同時(shí)碳?xì)浔砻婊钚詣┦杷滈L(zhǎng)增加具有兩方面的作用。一方面使C

4、MC 降低, 相應(yīng)地降低了臨界鋪展?jié)舛?另一方面當(dāng)碳?xì)滏滈L(zhǎng)度超過(guò)碳氟鏈時(shí), 超出的碳?xì)滏湶糠钟锌赡馨l(fā)生彎曲而部分覆蓋碳氟鏈, 使最外面碳氟鏈的密度相對(duì)下降, 導(dǎo)致表面張力高, 因而使臨界鋪展?jié)舛仍黾? 甚至當(dāng)水溶液表面張力增加到一定程度, 導(dǎo)致鋪展系數(shù)小于零, 以致不能鋪展。此外, 碳?xì)浔砻婊钚詣┦杷滈L(zhǎng)增加也同時(shí)降低了碳氟表面活性劑的溶解性, 使得表面張力升高。（三）穩(wěn)定劑對(duì)水成膜性能的影響當(dāng)氟碳表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.18%, 碳?xì)浔砻婊钚詣┑馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%, 黃原膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.009%時(shí), 選擇具有代表性的穩(wěn)泡劑椰油酸二乙醇酰胺6501( 1：1.5),研究其對(duì)添加黃原膠后的水

5、成膜泡沫滅火劑的泡沫性能影響, 結(jié)果如圖3、圖4 所示。圖 3 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)6501的發(fā)泡性能圖 4 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)6501的表面活性由圖3、圖4 可知,加入6501 穩(wěn)定劑后,產(chǎn)生的泡沫更加穩(wěn)定。同時(shí),隨著6501的加入, 表面活性劑的表面活性也越來(lái)越大。這是因?yàn)檫@種大分子物質(zhì)使溶液的粘度增大, 液膜中的液體不易排出, 使液膜變薄的速度變慢, 因而延緩了液膜的破裂時(shí)間, 泡沫的析液時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)。當(dāng)6501質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.18%時(shí), 25%析液時(shí)間已超過(guò)2.5min, 這時(shí)的溶液發(fā)泡倍數(shù)為7.2,符合滅火劑要求。由此確定6501用量為0.18%。（四）增稠劑對(duì)水成膜性能的影響由于氟碳鏈具有很強(qiáng)的憎

6、水性, 單一氟碳表面活性劑的泡沫排液速度很快。而實(shí)際滅火中, 要求泡沫有慢的排液速度。因此, 考慮加入一些親水性高分子沖淡氟碳鏈憎水性, 增加泡沫液粘度, 從而增加泡沫穩(wěn)定性, 延緩泡沫析液時(shí)間。此外, 親水性高分子還可增強(qiáng)泡沫的抗燒性能和抗復(fù)燃能力, 常用的親水性高分子一般為多羥基化合物, 如黃原膠、桃膠、明膠、瓜兒膠等。當(dāng)氟碳表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.18%,碳?xì)浔砻婊钚詣┑馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%,6501( 1：1.5) 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.18%,聚丙烯酸共聚物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%時(shí),研究添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的黃原膠的穩(wěn)泡效果, 結(jié)果見(jiàn)圖5、圖6所示。圖 5 黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)水成膜泡沫滅火劑溶液

7、泡沫性能的影響圖 6 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)黃原膠的表面活性由圖5、圖6 可以看出, 隨著黃原膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,泡沫25%析液時(shí)間明顯增加, 這是因?yàn)樵谌芤褐屑尤朦S原膠后, 由于形成氫鍵的作用, 使表面粘度增大, 膜的強(qiáng)度增加, 泡膜內(nèi)液體流失速度變慢, 氣體透過(guò)性降低, 故可使泡沫壽命顯著延長(zhǎng), 穩(wěn)定性大提高, 但相應(yīng)的由于溶液粘度過(guò)高, 使得體系一方面增加了液相的粘度, 使泡沫穩(wěn)定, 另一方面使表面吸附的速度減慢, 表面張力在一定時(shí)間內(nèi)增大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,未加黃原膠時(shí),產(chǎn)生的泡沫表層松散,單個(gè)泡沫體積較大,較易破滅;加入黃原膠后,泡沫表層致密,單個(gè)泡沫體積均勻細(xì)小,泡沫較難破滅。但同時(shí)由于黃原膠的加

8、入,隨著液相粘度的增大, 起泡時(shí)需要克服的粘滯阻力相應(yīng)增大,起泡能力就會(huì)減弱。由于黃原膠在油面可以漂浮, 使得加入黃原膠在一定程度上可以反映其抗溶性。測(cè)定0.003%黃原膠在丙酮上穩(wěn)泡性,結(jié)果見(jiàn)圖7 所示。測(cè)定不同濃度下黃原膠在丙酮上的穩(wěn)泡性能,結(jié)果見(jiàn)圖8。圖 7 0.003%黃原膠在丙酮上穩(wěn)定性 圖 8 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)黃原膠在丙酮上的穩(wěn)泡時(shí)間由圖7、圖8 可以看出, 隨著黃原膠用量的增大, 丙酮穩(wěn)泡時(shí)間越長(zhǎng)。這主要是黃原膠和聚丙烯酸共聚物能在丙酮表面形成一層致密的白色薄膜, 能起到抗溶作用?？紤]到黃原膠的溶解性能差,體系中添加不易太多,只能添加少量,根據(jù)制作工藝以及實(shí)際效果,選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.0

9、03%為最佳添加量。（五）穩(wěn)泡劑對(duì)水成膜性能的影響 當(dāng)氟碳表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.18%,碳?xì)浔砻婊钚詣┑馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%,6501( 1：1.5)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.18%,聚丙烯酸共聚物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%,黃原膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.003%時(shí),泡沫倍數(shù)可以達(dá)到7.3,穩(wěn)泡可以達(dá)到3.30 min,雖然可以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),但泡沫很稀易破碎,真正滅火時(shí)的效果很差為了進(jìn)一步完善其效果,在配方中加入羥乙基纖維素,測(cè)定不同濃度羥乙基纖維素的穩(wěn)泡效果,結(jié)果如圖9所示。圖 9 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)HEC 的泡沫性能根據(jù)GB17427-1998水成膜泡沫滅火劑綜合考慮, 由圖9可以看出,當(dāng)羥乙基纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0

10、.055%時(shí),泡沫穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5min。羥乙基纖維素引起溶液粘度增加的幅度較小,這類(lèi)穩(wěn)泡劑作為一種活性物質(zhì)加入起泡液中,通過(guò)協(xié)同作用增強(qiáng)表面吸附分子間的相互作用,使表面吸附膜強(qiáng)度增大,提高薄膜的質(zhì)量,增加薄膜的彈性,減小泡沫的透氣性,從而提高泡沫的穩(wěn)定性。(六)氟碳表面活性劑復(fù)配將氨基酸型氟碳表面活性劑與兩性氟碳表面活性劑按100：1的比例復(fù)配,測(cè)定其不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的表面張力,測(cè)定結(jié)果如圖10所示。 圖 10 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的表面張力 由圖10可以看出, 氨基酸型氟碳表面活性劑加入Intechem-01氟碳表面活性劑( FC- 01)后表面張力明顯降低了。Intechem-01氟碳表面活性劑屬于陰離子型氟碳表面活性劑。由于氨基酸型氟碳表面活性劑為兩性,而兩性離子表面活性劑分子中有正電荷存在,溶液中陰離子表面活性劑和兩性離子表面活性劑之間存在著強(qiáng)烈的相互作用。氨基酸型表面活性劑的正電荷和Intechem-01陰離子基團(tuán)存在靜電吸引作用,而且兩者都存在疏水相互作用, 因而在液、氣界面表面活性劑分子排列的更致密, 吸附量更大, 故復(fù)配