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水成膜泡沫滅火劑之氟碳表面活性劑YM-316復配性能及表面張力測定（下）
來(lái)源：火工品 瀏覽 763 次 發(fā)布時(shí)間:2025-01-10
2實(shí)驗結果與討論
2.1 YM-316的表面性能
測得YM-316的表面張力隨濃度對數的變化曲線(xiàn)，如圖1所示。
由圖1可知，隨著(zhù)表面活性劑濃度的逐漸增加，溶液的表面張力顯著(zhù)降低，當濃度增加到一定值時(shí)，表面張力下降到較低值，當濃度繼續增加時(shí)表面張力變化逐漸趨于平緩。YM-316氟碳表面活性劑水溶液的臨界膠束濃度為2.5×10-4mol/L，臨界表面張力為15.3 mN/m。
圖1 YM-316的表面張力——濃度對數曲線(xiàn)(25℃)
2.2 YM-316與碳氫表面活性劑的配伍性能
將不同濃度的YM-316分別與質(zhì)量濃度為4.0 g/L的陽(yáng)離子表面活性劑，如十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)，陰離子表面活性劑，如十二烷基硫酸鈉(K12)、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)、十二烷基苯磺酸納(SDBS)，兩性碳氫表面活性劑，如十二烷基甜菜堿(BS-12)、椰油酰丙基甜菜堿(CAB)、十二烷基氧化胺(OB-2)及非離子APG復配后，測定復配溶液的表面張力，結果見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，YM-316與陽(yáng)離子或陰離子碳氫表面活性劑復配后體系的表面張力降低不明顯，而YM-316與非離子或兩性碳氫表面活性劑復配后體系的表面張力降低顯著(zhù)，特別是與CAB或APG0810復配后其體系的表面張力可降至14.9 mN/m和15.2 mN/m。
2.3 YM-316及其復配體系的發(fā)泡穩泡性能
測試YM-316和其復配體系的泡沫性能，實(shí)驗結果見(jiàn)表2。
表1 YM-316氟碳表面活性劑與碳氫表面活性劑復配體系的表面張力
表2 YM-316表面活性劑溶液及其復配體系的起泡性能
由表2可知，YM-316在質(zhì)量分數較低時(shí)起泡能力較低，25%析液時(shí)間較長(cháng)，隨著(zhù)質(zhì)量分數的升高，起泡高度呈現上升趨勢，25%析液時(shí)間呈縮短趨勢。鑒于YM-316質(zhì)量分數在0.25%~0.35%內，兼具較好的發(fā)泡性能和泡沫穩定性，本實(shí)驗選擇質(zhì)量分數為0.25%、0.30%和0.35%的YM-316溶液，分別與APEC-10Na和APG0810進(jìn)行復配，研究復配溶液的泡沫性能。由表2可以看出，APEC-10Na和APG0810的引入，有助于提高溶液的發(fā)泡能力。當APEC-10Na和APG0810質(zhì)量分數在0.2%~0.5%時(shí)，與YM-316復配效果最好，其中0.3%YM-316溶液與0.3%~0.5%APEC-10Na或APG0810復配后，溶液起泡效果和析液時(shí)間均較佳。綜合起泡能力和泡沫穩定性?xún)煞矫嫘阅埽?.3%YM-316與0.7%的APEC-10Na和APG0810（APEC-10Na∶APG0810=1∶3）混合物組成的復配溶液具有最優(yōu)泡沫性能，其起泡高度最高達298mm，同時(shí)泡沫的25%析液時(shí)間可達到397s。
2.4 YM-316及其復配體系的鋪展性能
測試YM-316溶液及其復配體系分別在環(huán)己烷中的鋪展性能，實(shí)驗結果如表3所示。
表3 YM-316表面活性劑溶液及其復配體系的鋪展性能
由表3可見(jiàn)，單一的YM-316溶液即可滿(mǎn)鋪在環(huán)己烷表面，表現出較強的鋪展性能。其中，最低鋪展質(zhì)量分數為0.05%，此時(shí)鋪展時(shí)間為301.3s。隨著(zhù)YM-316質(zhì)量分數不斷增大，鋪展時(shí)間不斷減小，當YM-316質(zhì)量分數達到1.0%時(shí)，鋪展時(shí)間降低至5.8s。另外，在YM-316分別與APG0810和APEC-10Na的二元復配體系中，當YM-316的質(zhì)量分數為0.25%、0.30%和0.35%時(shí)，在質(zhì)量分數為0.055%~1.0%的范圍內，隨著(zhù)APG0810或APEC-10Na濃度的增加，其體系的鋪展時(shí)間逐漸縮短，這種趨勢在低濃度區域較高濃度區域要大；而在A(yíng)PG0810或APEC-10Na相同濃度下，隨YM-316質(zhì)量分數增加其體系的鋪展時(shí)間也逐漸縮短。這些均表明YM-316與APG0810或APEC-10Na對環(huán)己烷表面的鋪展作用有良好相互促進(jìn)效果，YM-316與APG0810和APEC-10Na組成的三元復配體系也是如此，且三元體系的鋪展性能比二元體系更好。氟表面活性劑的成本常常占到水成膜泡沫滅火劑成本的80%，APG0810和APEC-10Na作為一種良好的鋪展助劑，添加到含YM-316的滅火劑中，可在保持溶液原有鋪展性能的情況下，大幅降低YM-316的用量，從而大大降低水成膜泡沫滅火劑的成本。
2.5滅火性能的結果與分析
水成膜泡沫滅火劑主要有成膜劑、發(fā)泡劑、勻泡劑、保水劑、助溶劑等組成，在水成膜泡沫滅火劑的基礎配方中，加入不同量的氨基酸型氟碳表面活性劑，配制新型水成膜泡沫滅火劑，在實(shí)驗室測定其滅火時(shí)間和抗燒時(shí)間，結果見(jiàn)表4。
表4表面活性劑含量對滅火劑性能的影響
由表4可知加入YM-316、APG0810和APEC-10Na的復配體系能明顯增加發(fā)泡倍數，但隨體系中表面活性劑含量的增加，水成膜泡沫滅火劑的發(fā)泡倍數增幅越來(lái)越微小，到1.25g/kg后基本不變；抗燒時(shí)間最長(cháng)至6.53 min；滅火時(shí)間先縮短后增加，最短滅火時(shí)間(15.1s)所對應的表面活性劑的濃度是1.00 g/kg。這再次表明YM-316氟碳表面活性劑與碳氫表面活性劑在發(fā)泡上有協(xié)同效應。另外，由于YM-316、APG0810和APEC-10Na三元復配體系中陰陽(yáng)離子之間的強烈電吸引，大大促進(jìn)了表面吸附和膠團的形成，增加了表面膜的機械強度，使泡沫受外力作用時(shí)不易破裂，泡沫內液體流失速度變慢，氣體通透性降低，延長(cháng)了泡沫的壽命，提高了泡沫的穩定性，從而增加了泡沫的抗燒性能。
3結論與展望
研究表明，APG0810和APEC-10Na對YM-316溶液的起泡能力和泡沫的穩定均有顯著(zhù)改善作用；YM-316、APG 0810和APEC-10Na的三元復配體系兼具良好的泡沫性能與鋪展性能。滅火時(shí)間降低至15.1s，抗燒時(shí)間延長(cháng)至6.53 min。該復配體系起泡能力高，泡沫穩定且半衰期長(cháng)，鋪展迅速，可作為一種性能優(yōu)良的水成膜泡沫滅火劑的核心組分。雖然YM-316有很多優(yōu)異復配特性，但作為AFFF類(lèi)滅火劑也存在某些不足，因此，YM-316及其復配的安全性值得進(jìn)一步探明。