[发明专利]基于C4孪连型氟表面活性剂的水成膜泡沫灭火剂

说明书

本发明涉及一种基于C4孪连型氟表面活性剂的水成膜泡沫灭火剂，属于消防耗材技术领域。该C4孪连型氟表面活性剂的结构式如下：其中，n＝2‑6。本发明以氟碳链长度为4个碳的阴离子C4孪连型氟表面活性剂为核心组分制备水成膜泡沫灭火剂，不含PFOA/PFOS，经济环保。本发明制成的水成膜泡沫灭火剂可以在油类表面自发形成抑制油类蒸发的水膜，降低火焰温度，切断燃料输送，同时隔绝燃料和空气，综合利用冷却、隔绝和窒息机制实现快速灭火，具有灭火效率高、速度快、抗复燃性能和封闭性能好，贮存期长等优点。

技术领域

本发明涉及一种水成膜泡沫灭火剂，尤其涉及一种基于C4孪连型氟表面活性剂的水成膜泡沫灭火剂，属于消防耗材技术领域。

背景技术

水成膜泡沫灭火剂(aqueous film-forming foam fire extinguishing agent，简称AFFF)由氟表面活性剂、碳氢表面活性剂、泡沫稳定剂、增稠剂、抗烧剂、助溶剂、缓冲剂、抗冻剂、金属缓蚀剂、抗菌剂和螯合剂等组成，是一种高效泡沫灭火剂。AFFF可以在油类表面自发形成一层抑制油类蒸发的水膜，降低火焰温度，切断燃料输送，同时隔绝燃料和空气，综合利用冷却、隔绝和窒息机制实现快速灭火，具有灭火效率高、速度快、抗复燃性能和封闭性能好，贮存期长等优点。

AFFF的核心组分是氟表面活性剂，此前国内外多采用含有较长氟碳链的化合物(Journal of Environmental Monitoring 4(2002)90-95)，如全氟辛基磺酸盐、全氟辛基磺酸盐等化学品(统归于PFOA/PFOS)。随着PFOA/PFOS于2009年被《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》(Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants)纳入持久性有机污染物范畴，其生产和使用受到严格限制。目前急需开发出适用于AFFF的含有短氟碳链的氟表面活性剂。

目前，已有研究结果表明，当氟表面活性剂中氟碳链长度为4个碳时，就不具有生物累积性和持久性环境危害。但氟表面活性剂中氟碳链长度为4个碳时，传统结构的氟表面活性剂临界胶束浓度很高，表面张力较高，难以满足AFFF要求。

而孪连型表面活性剂(gemini surfactants)是一类带有两个疏水链、两个亲水基和一个桥连基团的化合物。和传统表面活性剂相比，孪连型表面活性剂具有很高的表面活性，其水溶液具有特殊的相行为和流变性，已引起学术界和工业界人士的广泛兴趣和关注，并开发了相应高表面活性的短氟碳链孪连型氟表面活性剂。如中国发明专利(公开号：CN103111229A)用含短氟碳链的环氧丙烷与烷基二胺反应后再磺化得到阴离子孪连型氟表面活性剂，具有较高的表面活性。又如中国发明专利(公开号：CN103406064A)和中国发明专利(公开号：CN103816835A)用含短氟碳链的环氧丙烷(氟碳链碳数为6)与烷基二胺反应后，再分别季铵化(得到阳离子孪连型氟表面活性剂)或磺化(得到两性孪连型氟表面活性剂)，产物亦具有较高的表面活性。但上述专利公开的短氟碳链孪连型氟表面活性剂均未应用于AFFF领域。

而中国发明专利(公开号：CN103446943A)以全氟烷基磺酰氟(氟碳链碳数为4或6)、对羟基苯甲醇、四甲基烷基二胺、氯化亚砜等为原料，通过酯化、氯取代、季铵化等步骤制备阳离子孪连型氟表面活性剂，并应用于AFFF领域，但是该专利原料价格较贵，工艺复杂，纯化步骤繁琐，产品成本较高，应用前景有限。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种经济环保的基于C4孪连型氟表面活性剂的水成膜泡沫灭火剂。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：基于C4孪连型氟表面活性剂的水成膜泡沫灭火剂，其特征在于，所述C4孪连型氟表面活性剂的结构式如式(Ⅰ)所示：

其中，式(Ⅰ)中n＝2-6。