哦氟表面活性剂在消防安全中的应用

时间: 2024-06-12 00:17:33 |   作者: bob真人电竞

  摘要：表面活性剂是20世纪50年代随着石油化工业的快速的提升而兴起的一种新型化学品,是精细化工的重要产品。表面活性剂具有润湿、乳化、分散、增溶、起泡消泡、渗透洗涤、抗静电、和杀菌等一系列优越性能,享有“工业味精”的美称。目前,表面活性剂在化工行业,乃至整个工业经济中扮演着逐渐重要的角色。本文就简要叙述了氟表面活性剂在消防安全中的应用。

  随着工业的快速地发展,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无法替代的特殊作用,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。

  氟碳表面活性剂的合成大体上分为3个步骤:1)合成含有6~10个碳原子的碳氟化合物;2)制成易于引进各种亲水基团的含氟中间体;3)引进各种亲水基团制成各类氟碳表面活性剂,其中全氟烷基(或多氟烷基)的合成是制备氟碳表面活性剂的关键。目前高氟代有机物的工业生产方法主要有电解氟化法、氟烯烃调聚法和氟烯烃齐聚法3种。

  1.低表面张力与高表面活性。氟碳表面活性剂在很低的使用浓度下就能使液体表面张力明显降低,其效果是碳氢表面活性剂和有机硅表面活性剂所不能够比拟的。氟碳表面活性剂之所以能明显降低表面张力,是因为它具备极高的表面活性。

  2.化学稳定性及热稳定性。氟碳表面活性剂在强酸、强碱中具有优良的化学稳定性,同时它在高温下极稳定,可在300℃以上使用而不发生分解。氟碳表面活性剂之所以稳定,一是碳-氟(C-F)键能高;二是直链的全氟烷烃的分子骨架是一条锯齿形碳链,四周被氟原子所包围,氟原子的半径为0.072 nm,比氢原子的半径稍大,可有效地将C-C链保护起来,即使最小的原子也难以楔入,而且由于氟原子的电负性远大于碳,使C-F键具有强的极性,其共用电子对强烈偏向氟原子,使氟原子带有多余负电荷形成一种负电荷保护层,而使带负电的亲核试剂由于同性电荷相斥的原因难以接近碳原子,从而形成氟原子对碳-碳(C-C)链的有效屏蔽作用。

  3.憎水憎油性。由于氟碳化合物分子间的范德华引力小,氟碳表面活性剂在水溶液中自内部移至表面,比碳氢化合物所需的张力要小,因此导致强烈的表面吸附和很低的表面张力。也正由于氟碳链的范德华引力小,它不仅与水的亲合力小,而且与碳氢化合物的亲合力也小这就造成它不仅“憎水”,而且“憎油”的特性。利用它的这种憎水、憎油性质,用氟碳表面活性剂处理固体表面,可使固体表面抗水、抗黏、防污和防尘。故氟碳表面活性剂可当作憎水憎油剂。

  普通蛋白泡沫灭火剂中含有动物水解蛋白或植物水解蛋白,它是一种含有氨基和羧基的两性离子型高分子表面活性剂,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高,液膜有一定粘度、弹性和强度。除水解蛋白外,灭火剂中一般还有防腐剂、稳定剂、防冻剂、水等。将蛋白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,防止可以燃烧的液体蒸发,进而达到灭火的效果。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%的阴离子型或非离子型氟表面活性剂。由于氟表面活性剂具有较高的表面活性,它能更加进一步降低水溶液的表面张力,降低泡沫在液面上流动的剪切力,提高泡沫的流动性,来提升灭火速度。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,能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,能够正常的使用液下喷射新工艺:将灭火剂从油罐底部的灭火设备引入,较低的表面张力使灭火剂能够迅速上移至油类液体表面,扑灭大火。氟蛋白泡沫灭火剂还可以与干粉灭火剂同时使用,氟表面活性剂具有较好的稳泡性能,能确保泡沫不粉破坏,这也是普通泡沫灭火剂没办法实现的。

  轻水灭火剂和氟蛋白灭火剂用于扑灭油类液体火灾时性能优越,但是对于醇、醚、酮、醛、酯、胺等极性有机溶剂引起的火灾效果较差,凝胶型抗溶剂泡沫灭火剂适合扑灭这类火灾。凝胶型抗溶剂泡沫灭火剂是以天然高分子材料藻朊酸钠、尿素和甲酸铵为基料,或以多糖类物质为基料,加入氟表面活性剂和碳氢表面活性剂组成。形成的泡沫在亲水溶剂表明产生不溶于水又不溶于有机溶剂的高分子液膜,能够延缓泡沫收缩,增加泡沫抗热能力,抵抗极性溶剂的消泡作用。能加入的氟表面活性剂主要是两性型产品。也有报道用含硅的氟表面活性剂配成的泡沫灭火剂有抗极性有机溶剂的作用。另外,美国3M公司的一项专利报道了一种含有氟表面活性剂、碳氢表面活性剂、含氟低聚物、多糖等灭火组合物,对极性有机溶剂和非极性烷烃溶剂的火焰都具有优良的灭火性能。

  目前,尽管国内外氟碳表面活性剂的市场规模还很小,但随着新型氟碳表面活性剂的开发和应用,对具有优良性能的氟碳表面活性剂的需求将进一步增长,必将对人类的生活产生不可估量的影响。其在消防安全中的应用前景也会慢慢的广阔。

  [2]梁治齐,陈溥.氟表面活性剂[M].北京:中国轻工业出版社,1998