基于全氟丁基的氟碳表面活性剂制备及其应用研究

发布时间：2020-03-31 18:34

【摘要】：水成膜泡沫灭火剂是国际民航组织推荐用于扑灭飞机及航空燃油火灾的一种高效灭火剂,因其核心成分属于有机污染物,被国际公约列入禁止名单。本研究为了解决全氟辛烷磺酸盐及其衍生物的环境污染问题,采用合成的技术制备一种无毒、无环境污染性的短碳链型氟碳表面活性剂,并以此配制一种短碳链型灭火剂进而测试其灭火性能。首先在短碳链氟碳表面活性剂制备方面,本文以全氟丁基磺酰氟为原料,分别与溴乙醇和碘甲烷进行反应,制备了含溴型氟碳表面活性剂(FC4-Br)和含碘型氟碳表面活性剂(FC4-I)。其中,FC4-Br的表面张力最低可达17.05 mN/m,临界胶束浓度(cmc)值为1.12%。将其配制成浓度为1%的水溶液,测得发泡倍数可达5倍,25%析液时间接近3min。FC4-I的表面张力最低可达18.59 mN/m,临界胶束浓度值为1.35%。将其配制成浓度为1%的水溶液,几乎不发泡,25%的析液时间也很短暂。综合表面性能和发泡性能,我们选择FC4-Br作为与碳氢表面活性剂进行复配的复配剂;其次在短碳链氟碳表面活性剂复配方面,将FC4-Br分别与丁烷磺酸钠、己烷磺酸钠和辛烷磺酸钠进行复配,测试三种混合溶液的表面性能、铺展性能和发泡性能。发现FC4-Br与已烷磺酸钠复配效果最好,复配之后的混合液的表面张力和临界胶束浓度值分别降到16.62 mN/m和0.41%。在环己烷、航煤和95号汽油上均能实现快速铺展。C4-Br与已烷磺酸钠的混合溶液在浓度为1%时,发泡倍数可达7.4倍,25%的析液时间为372s;最后在短碳链氟碳表面活性剂灭火剂配制方面,以FC4-Br与已烷磺酸钠的复配液作为基液,依次添加甜菜碱、α-烯基磺酸钠和黄原胶等添加剂配置成不同浓度的混合溶液,再测试混合溶液的发泡倍数、析液时间等参数,确定出最佳质量分数甜菜碱应为0.36%、α-烯基磺酸应为0.18%、黄原胶应为为0.012%;进而选取二乙二醇丁醚、乙二醇、尿素等作为辅助试剂加入混合溶液,配置成泡沫灭火剂浓缩液。再将浓缩液加入自来水配制成6%型水成膜泡沫灭火剂,按照国家标准GB15308-2006要求开展灭火实验,发现其灭火时间小于1min,抗烧时间大于14 min,达到了国标ⅠA级要求。综上,本文研究的新型表面活性剂不仅具有良好的环保性能,而且具有优异的灭活性能,可成为新一代环保型水成膜泡沫灭火剂的表面活性剂。
【图文】：

技术路线图

中间产物合成装置
【学位授予单位】：中国民用航空飞行学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ423;TQ569

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本文编号：2609426