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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）
來源：火工品 瀏覽 493 次 發布時間:2025-01-10
2實驗結果與討論
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，如圖1所示。
由圖1可知，隨著表面活性劑濃度的逐漸增加，溶液的表面張力顯著降低，當濃度增加到一定值時，表面張力下降到較低值，當濃度繼續增加時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(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分別與質量濃度為4.0 g/L的陽離子表面活性劑，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，結果見表1。由表1可見，YM-316與陽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，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及其復配體系的發泡穩泡性能
測試YM-316和其復配體系的泡沫性能，實驗結果見表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在質量分數較低時起泡能力較低，25%析液時間較長，隨著質量分數的升高，起泡高度呈現上升趨勢，25%析液時間呈縮短趨勢。鑒于YM-316質量分數在0.25%~0.35%內，兼具較好的發泡性能和泡沫穩定性，本實驗選擇質量分數為0.25%、0.30%和0.35%的YM-316溶液，分別與APEC-10Na和APG0810進行復配，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泡能力。當APEC-10Na和APG0810質量分數在0.2%~0.5%時，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間均較佳。綜合起泡能力和泡沫穩定性兩方面性能，0.3%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泡沫性能，其起泡高度最高達298mm，同時泡沫的25%析液時間可達到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己烷中的鋪展性能，實驗結果如表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，單一的YM-316溶液即可滿鋪在環己烷表面，表現出較強的鋪展性能。其中，最低鋪展質量分數為0.05%，此時鋪展時間為301.3s。隨著YM-316質量分數不斷增大，鋪展時間不斷減小，當YM-316質量分數達到1.0%時，鋪展時間降低至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的質量分數為0.25%、0.30%和0.35%時，在質量分數為0.055%~1.0%的范圍內，隨著APG0810或APEC-10Na濃度的增加，其體系的鋪展時間逐漸縮短，這種趨勢在低濃度區域較高濃度區域要大；而在APG0810或APEC-10Na相同濃度下，隨YM-316質量分數增加其體系的鋪展時間也逐漸縮短。這些均表明YM-316與APG0810或APEC-10Na對環己烷表面的鋪展作用有良好相互促進效果，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，在實驗室測定其滅火時間和抗燒時間，結果見表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泡倍數增幅越來越微小，到1.25g/kg后基本不變；抗燒時間最長至6.53 min；滅火時間先縮短后增加，最短滅火時間(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泡上有協同效應。另外，由于YM-316、APG0810和APEC-10Na三元復配體系中陰陽離子之間的強烈電吸引，大大促進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不易破裂，泡沫內液體流失速度變慢，氣體通透性降低，延長了泡沫的壽命，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。滅火時間降低至15.1s，抗燒時間延長至6.53 min。該復配體系起泡能力高，泡沫穩定且半衰期長，鋪展迅速，可作為一種性能優良的水成膜泡沫滅火劑的核心組分。雖然YM-316有很多優異復配特性，但作為AFFF類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一步探明。