2.2.4滅火及抗燒性分析

X-4#樣品泡沫具有高泡沫穩(wěn)定性，在以下研究中，著重研究X-4#與X-0#、3%AFFF相比的滅火及抗燒性能，測(cè)得的滅火時(shí)間及100%抗燒時(shí)間見(jiàn)表6。根據(jù)GB 15308—2006規(guī)定，滅火時(shí)間小于180 s，抗燒時(shí)間高于600s的泡沫被認(rèn)為具有成為消防泡沫滅火劑的潛力，X-4#樣品滅火時(shí)間88s、抗燒時(shí)間954 s，抗燒時(shí)間優(yōu)于3%AFFF，滅火時(shí)間比3%AFFF略高，但滿足消防用泡沫滅火劑性能要求，具有良好的消防滅火應(yīng)用潛力。

表6滅火及抗燒試驗(yàn)結(jié)果單位：s

X-4#樣品滅火實(shí)驗(yàn)中火焰和泡沫相互作用過(guò)程可分為預(yù)燃階段、泡沫擴(kuò)散階段和火焰熄滅階段，如圖5所示。首先進(jìn)行55 s的預(yù)燃燒，待火焰達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)通入泡沫，隨著通入泡沫量的增加，整個(gè)液體燃料表面被泡沫覆蓋，此時(shí)火焰脈動(dòng)頻率增加，火焰高度幾乎不變，并隨著泡沫厚度增加X(jué)-4#樣品所抑制的火焰在95 s進(jìn)一步受到控制，直至在143 s時(shí)撲滅。

圖5 X-4#樣品滅火過(guò)程

圖6 X-4#樣品100%抗燒過(guò)程

X-4#樣品100%抗燒實(shí)驗(yàn)中火焰和泡沫相互作用過(guò)程如圖6所示。2組樣品的100%抗燒試驗(yàn)過(guò)程大致也可劃分成3個(gè)階段：局部復(fù)燃階段、泡沫層在覆蓋階段以及完全復(fù)燃階段。局部復(fù)燃階段是由于火焰對(duì)泡沫的熱輻射導(dǎo)致上層泡沫快速破裂，泡沫的封閉能力下降，燃料蒸汽從邊界溢出，被抗燒罐中的火焰再次點(diǎn)燃，從而出現(xiàn)局部復(fù)燃現(xiàn)象，X-4#樣品在58 s出現(xiàn)此現(xiàn)象。而由于此泡沫的自封閉能力，泡沫層能夠及時(shí)重新覆蓋住蒸汽溢出的燃料表面，在X-4#樣品的抗燒試驗(yàn)中，在270 s時(shí)燃燒再一次被抑制。隨著抗燒實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步進(jìn)行，泡沫層大量泡沫破裂，當(dāng)泡沫少到不足以重新覆蓋時(shí)，在油池表面開始出現(xiàn)持續(xù)的火焰，在最終擴(kuò)散至整個(gè)燃料液面，從而導(dǎo)致油池100%復(fù)燃。

實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)X-4#樣品的滅火機(jī)理主要通過(guò)泡沫層的積累，泡沫逐漸覆蓋整個(gè)油面，形成有效的覆蓋層，進(jìn)一步降低了燃燒面積和火焰溫度。在滅火的過(guò)程中，泡沫覆蓋層可以有效地終止燃燒，防止再燃的發(fā)生，直至整個(gè)油面燃燒被進(jìn)一步削弱和熄滅。本文中的配方主要通過(guò)在燃燒液體表面的覆蓋和冷卻，從而減少燃料蒸汽的蒸發(fā)并隔離燃燒所產(chǎn)生的熱輻射，從而達(dá)到有效滅火。而X-4#樣品難以快速形成水膜，延長(zhǎng)了泡沫在汽油表面的鋪展速度，導(dǎo)致滅火時(shí)間長(zhǎng)于3%AFFF。但X-4#樣品的滅火時(shí)間優(yōu)于X-0#樣品，表明XG的加入提高了泡沫的熱穩(wěn)定性，但其高粘度影響了泡沫在油面的鋪展速度［12］，X-0#樣品的泡沫熱穩(wěn)定性差，在滅火過(guò)程中大量的泡沫破裂不利于形成能有效終止燃燒的泡沫覆蓋層，導(dǎo)致滅火時(shí)間大于X-4#樣品。

2.3 XG對(duì)泡沫溶液泡沫穩(wěn)定性的影響機(jī)理

XG相對(duì)分子質(zhì)量超過(guò)100萬(wàn)，且在溶液中高度糾纏［13］。XG在溶液中的分子間相互作用或纏結(jié)增加了有效大分子尺寸和分子量［14］。XG穩(wěn)定泡沫歸因于粘度的有效改善，SDS、CAB、無(wú)患子皂苷泡沫溶液的粘度隨XG的加入而上升，并且從泡沫的排水和粗化得出，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%XG引起泡沫溶液粘度的上升，有效地提高了泡沫的穩(wěn)定性。XG穩(wěn)定SDS、CAB、無(wú)患子皂苷泡沫的機(jī)理主要由XG和表面活性劑之間的分子相互作用以及溶液中XG分子的強(qiáng)烈纏結(jié)引起，如圖7所示。XG的分子間相互作用，以及分子間強(qiáng)烈而復(fù)雜的分子相互作用通常會(huì)減緩SDS、CAB、無(wú)患子皂苷的泡沫排水和粗化。

圖7 XG對(duì)泡沫溶液泡沫穩(wěn)定性的影響機(jī)理

3結(jié)論

本文通過(guò)復(fù)配的無(wú)氟泡沫滅火劑，探討XG增強(qiáng)復(fù)配體系泡沫性能的規(guī)律。泡沫溶液的發(fā)泡、粘度、泡沫排水、粗化、滅火、抗燒受到顯著影響。主要結(jié)論如下：

1）SDS、CAB和無(wú)患子皂苷分別以質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%、5%和15%復(fù)配后，在發(fā)泡性能方面具有協(xié)同作用，發(fā)泡高度達(dá)到221 mm，優(yōu)于市售AFFF（211 mm）。復(fù)配體系的發(fā)泡性能隨XG濃度的增加而下降。復(fù)配體系的粘度隨XG濃度的增加而上升。

2）泡沫的析液和粗化測(cè)試結(jié)果表明XG分子之間的相互作用增強(qiáng)了泡沫的穩(wěn)定性。

3）0.25 m2油盤火測(cè)試結(jié)果證實(shí)所研制的復(fù)配的泡沫溶液在加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%XG后顯著提高了無(wú)氟泡沫滅火劑的滅火性能及抗燒性能。但在面對(duì)大面積油火撲滅時(shí)，因?yàn)榕菽芤焊哒扯龋瑹o(wú)法迅速在油面鋪展，影響滅火效果。如何提高泡沫穩(wěn)定性的同時(shí)，降低泡沫溶液的粘度，需要進(jìn)一步研究。