氟表面活性剂在消防领域的应用

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1、氟表而活性剂在消防领域的应用2007-10-0615:01氟表面活性剂在消防领域的应用随着工业的高速发展，油类物质发生火灾的频率迅速增加，而且使用常规的泡沫灭火剂难以扑灭大火，导致这类火灾造成十分严重的损失，因此研制新型高效的灭火剂非常必要。氟表面活性剂以其独特优良的性能在灭火剂研制中有着不可替代的特殊作用，作为新型的灭火剂正日益受到重视，典型的有轻水泡沫灭火剂、氟蛋白泡沫灭火剂和凝胶型抗溶剂灭火剂。1轻水泡沫灭火剂这类灭火剂又称为AFFF型(AqueousFilmFormingFoam,水薄膜泡沫形成剂)灭火剂，具有形成泡沫和在油面上形成水膜的双重灭火作用。虽然水膜的相对密度比油大，但

2、它可以处于油面Z上，故称Z为轻水泡沫灭火剂。耍使水滴在汕面上铺展，其铺展系数Sw/o必须大于零：Sw/o=丫o・(Yw+yw/o>0其中，丫0为油的表面张力，一般为20〜30mN/m；yw为水溶液的表而张力,室温下水的表面张力为72mN/m左右；yw/o为油水的界面张力，一般水和油的界面张力为30〜40mN/m。加入氟表面活性剂后,yw可以降低至15〜18mN/m,但Yw/o变化很小，不能达到铺展系数Sw/o大于零的要求。只有使用氟表面活性剂与碳氢表面活性剂的复配物，发挥两者之间的协同效应，才能达到理想的效果。一般氟表而活性剂与碳氢表而活性剂复配后，油水界而张力yw/o可以降低至1~2m

3、N/m。这样，(yw+yw/o)能够小于20mN/m,从而使水溶液在油面的铺展系数Sw/o大于零，即水溶液可以在油面上铺展。因此，氟农面活性剂与适当的碳氢农面活性剂复配，是获得能够在汕面上铺展成水膜的必要条件，再与起泡剂、稳泡剂、防冻剂、防腐剂、抗氧化剂、pH缓冲剂等组合，就成为轻水泡沫灭火剂。与蛋口泡沫灭火剂相比，其灭火效率高4倍以上，灭火时间缩短70%以上。轻水泡沫灭火剂可以用于扑灭原油、汽油、柴油、煤油等油类火灾，是机场、停车场、油库、加油站、炼油厂等处不可缺少的灭火消防用品。轻水泡沫灭火剂的主要特点有：(1)在油面上铺展迅速，灭火速度快，耐复燃性好；(2)泡沫稳定性和流动性好，耐

4、油污染能力强；(3)能与干粉灭火剂联用；(4)清洁、环境污染小。轻水泡沫灭火剂最早是在1964年由美国3M公司与美国海军联合研制生产的。由于其特殊而高效的灭火能力，近年来得到国内外的普遍重视，许多灭火剂配方被申请为专利,如US6379578、US4359096、JP2001246012>DE19708733、DE19637938、WO9745167等。其小使用的氟表面活性剂主要为阴离子型和两性型，如GFHSChNHCHzCGHqSChNa、C7F]5CONHC3H6N+(CH3)2C2H4COO->C7F15CONHC3H6N(->O)(CH3)2>[C6F13SO2N(CH2CH2OH

5、)C3H6N+(CH3)C2H4OH]OH-等；也有部分阳离子型氟表面活性剂，laCF3(CF2)7SO2NH(CH2)3N+(CH3)3「。目前我国使用的轻水泡沫灭火剂多为进口，国产灭火剂的灭火效果、稳定性、复燃性等方面一般不能满足要求，这需要我们加大科研和开发力度。实验室内筛选轻水泡沫灭火剂的关键就是合成适宜的氟表面活性剂和选择复配性能优良的碳氧表面活性剂，这主要依据油和水溶液的表面张力和界面张力，找到水溶液在油面上的铺展系数大于零的条件。然后根据实际情况，确定轻水泡沫灭火剂屮的泡沫稳定剂、防腐剂、防冻剂等辅剂，获得初步的配方。再将灭火剂配方进行灭火实验，根据灭火效果、灭火时间、复燃

6、率等指标确定最终配方。同吋根据实验结果，研制合成更加高效的、适于轻水泡沫灭火剂的氟表面活性剂,使灭火剂配方不断改进和创新。2氟蛋白泡沫灭火剂普通蛋白泡沫灭火剂屮含有动物水解蛋白或植物水解蛋白，它是一种含有氨基和竣基的两性离了型高分了表面活性剂，它有降低水表面张力的作用，并有良好的发泡性能，所形成的泡沫稳定性好，液膜有一定粘度、弹性和强度。除水解蛋口外，灭火剂中一般还有防腐剂、稳定剂、防冻剂、水等。将蛋口泡沫喷射到燃烧的油类液体上时，泡沫能够覆盖在液面上，封闭燃烧表面，防止可燃液休蒸发，从而达到灭火的效果。含氟蛋白泡沫灭火剂是将普通蛋白泡沫灭火剂中加入0.005%〜0.05%的阴离子型或非

7、离子型氟衣面活性剂，如C9Fi7OC6H4SO3Na等。由于氟表面活性剂具有较高的表面活性，它可以进一步降低水溶液的衣面张力，降低泡沫在液面上流动的剪切力，提高泡沫的流动性，从而提高灭火速度。其灭火速度比普通蛋白泡沫灭火剂高3〜4倍。而且泡沫有自封作用，可以自行扑灭覆盖灭火剂的油面上的局部燃烧的火苗，即有较好的耐复燃性。更重要的是，用氟蛋白泡沫灭火剂扑灭燃烧燃料槽或油罐中的火焰时，可以使用液下喷射新工艺：将灭火剂从汕罐底部的灭火设备