【摘 要】
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水成膜泡沫灭火剂是一类针对B类液体燃料火灾的有效灭火剂,其核心组分为氟碳表面活性剂,辅以碳氢表面活性剂作为发泡剂,并添加增粘剂、助溶剂等功能助剂。由于氟碳表面活性剂的高化学稳定性,水成膜灭火剂的储存寿命远高于蛋白和合成泡沫灭火剂。然而水成膜灭火剂在长期储存过程中仍存在性能下降和老化失效的问题,有必要研究水成膜灭火剂在储存条件下的老化降解行为,并预测常温储存时的性能变化规律。本论文设计了一系列水成膜
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水成膜泡沫灭火剂是一类针对B类液体燃料火灾的有效灭火剂,其核心组分为氟碳表面活性剂,辅以碳氢表面活性剂作为发泡剂,并添加增粘剂、助溶剂等功能助剂。由于氟碳表面活性剂的高化学稳定性,水成膜灭火剂的储存寿命远高于蛋白和合成泡沫灭火剂。然而水成膜灭火剂在长期储存过程中仍存在性能下降和老化失效的问题,有必要研究水成膜灭火剂在储存条件下的老化降解行为,并预测常温储存时的性能变化规律。本论文设计了一系列水成膜灭火剂配方,建立了灭火剂组分与性能的关系。在90℃下对灭火剂样品加速热老化,分析了灭火剂老化时各组分的降解行为。基于Arrhenius方程建立了灭火剂老化的时温等效关系,预测了灭火剂常温老化时的性能变化。(1)通过调节氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂和各种功能助剂的配方比例,设计了一系列水成膜灭火剂配方。测试了样品的p H、表面张力、粘度、凝固点和发泡倍数,建立了灭火剂组分与性能的关系。随氟碳表面活性剂浓度的增加,灭火剂表面张力下降,发泡倍数提高。随碳氢表面活性剂浓度的增加,灭火剂发泡倍数上升。随增粘剂浓度增加,灭火剂粘度上升,发泡倍数下降。随降凝剂含量增加,灭火剂凝固点降低。(2)在90℃下对灭火剂样品加速老化,测试了老化过程中p H、表面张力、粘度、凝固点和发泡倍数的变化情况,通过液相色谱-质谱表征了老化后表面活性剂含量的变化,并在不同p H环境中对烷基糖苷(APG)、烷基甜菜碱(AAB)和改性纤维素进行了加速老化。结果显示,灭火剂老化时,尿素降解引发了p H上升,改性纤维素降解使体系粘度下降,AAB和APG的降解导致了发泡倍数下降。体系p H的变化对降解行为存在显著影响,尿素降解引发的p H上升会在不同程度上加速APG、AAB和改性纤维素的降解。(3)在60~90℃下对灭火剂样品加速老化,测试了老化过程中p H、粘度和发泡倍数的变化情况。分别使用动力学拟合法和时间-温度叠加法构建了灭火剂老化的时温等效关系,预测了常温下的性能变化。将预测结果与自然老化的数据对比,时间-温度叠加法的准确度高于动力学拟合法,对p H和粘度变化的预测结果与自然老化数据十分接近,对发泡倍数的预测结果偏低。根据时间-温度叠加法的预测结果,灭火剂在常温储存8年后p H上升至9.62,粘度下降至35.4 c P,发泡倍数下降至7.37倍,灭火剂的p H已不再符合国家标准的相关规定。
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