摘要：水成膜泡沫滅火劑在長期儲存過程中存在由于老化而導致性能下降的問題。為了研究泡沫滅火劑的老化降解機理，分別在60℃和90℃下對滅火劑進行加速熱老化192 h，研究了滅火劑在老化前后的性能變化；采用液相色譜-質譜聯用技術（LC-MS），通過滅火劑在老化前后的離子流變化分析了碳氫表面活性劑的降解情況；采用核磁共振氫譜法（1H NMR）定量分析了不同pH環境對碳氫表面活性劑穩定性的影響。結果表明：在60℃和90℃下加速熱老化192 h后，泡沫滅火劑的發泡倍率明顯下降，pH值顯著升高，表面張力未發生明顯變化；在90℃下熱老化192 h后，烷基鏈長度在C12以下的碳氫表面活性劑發生了明顯降解，烷基鏈長度為C14和C16的碳氫表面活性劑相對穩定；在90℃下熱老化192 h后，糖苷類表面活性劑在酸性和堿性環境下的降解率大于中性環境，甜菜堿類表面活性劑在堿性環境下的降解率大于酸性和中性環境，因此在實際應用時應避免添加導致體系pH大幅升高的組分。

引言

水成膜泡沫滅火劑是針對有機燃料火災的一類高效滅火介質，其主要組分為氟碳表面活性劑和碳氫表面活性劑，一般還添加增黏劑、降凝劑、防腐劑等功能助劑。由于滅火劑需要長期存放以備使用，因此對滅火劑在儲存過程中的性能穩定性和使用有效性進行研究是很有必要的。泡沫滅火劑中，氟碳表面活性劑由于全氟碳鏈的存在而具有較好的化學穩定性和熱穩定性，但是各類碳氫表面活性劑組分的穩定性相對較差。碳氫表面活性劑是滅火劑體系中含量最高的一類組分，在泡沫滅火劑的配方體系中承擔主要的發泡功能，在滅火劑的長期存放過程中碳氫表面活性劑的降解失活會直接導致滅火劑的泡沫性能和滅火性能下降，因此，對滅火劑中表面活性劑的穩定性進行研究具有重要的實際意義。

目前，對于表面活性劑穩定性的研究多側重于生物降解方面，主要采用含微生物源的體系對表面活性劑進行降解，測定其化學需氧量。但是在滅火劑體系中通常會添加苯甲酸鈉等防腐劑，并且滅火劑密封存放，因此體系中表面活性劑的降解幾乎不受微生物的影響，影響其穩定性的主要因素是儲存時間和溫度。可以通過加速熱老化的方法研究常溫下長時間放置后滅火劑性能的變化情況以及預測滅火劑的使用壽命。目前，對泡沫滅火劑穩定性的研究主要集中在滅火性能方面，而缺乏熱老化機理方面的研究。

液相色譜-質譜聯用分析法(LC-MS)可以將復雜體系中各組分相互分離，并對各組分含量進行定量分析，該方法靈敏度高、抗干擾能力強，可以用于分析滅火劑體系中各類表面活性劑的成分變化。核磁共振氫譜內標法可以用于分析化合物特定官能團的變化，從而對滅火劑熱老化前后的成分進行定量分析。為了研究泡沫滅火劑的熱老化機理，本文對滅火劑進行加速熱老化處理，采用液相色譜-質譜聯用技術，通過滅火劑在老化前后的離子流變化分析了碳氫表面活性劑的降解情況；采用核磁共振氫譜內標法對碳氫表面活性劑的特征基團含量進行定量分析，研究了體系pH值對碳氫表面活性劑穩定性的影響，以期為提高泡沫滅火劑的穩定性提供參考。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

氟碳表面活性劑Capstone? 1470和Capstone? 1440，工業級，科慕化學(上海)有限公司；烷基糖苷(APG，R=C10~C14)、椰油酰胺丙基甜菜堿(CAB，R=C10~C16)、烷基酰胺丙基甜菜堿(AAB，R=C6~C10)、改性纖維素，工業級，山東優索化工有限公司；乙二醇、二乙二醇丁醚、尿素、苯甲酸鈉，分析純，伊諾凱科技有限公司。

1.2 泡沫滅火劑的配制及老化實驗

按照表 1的配方將各組分溶解于水，配制成泡沫滅火劑，分裝于密封玻璃樣品瓶中，置于恒溫干燥箱(DHG-9055A型，上海一恒科學儀器有限公司)中，分別在(60±0.2) ℃、(90±0.2) ℃的條件下加速熱老化192 h。另外，配制45%(質量分數)的APG和CAB水溶液，分別調節pH為酸性(pH=4±0.05)、中性(pH=7±0.05)和堿性(pH=10±0.05)，分裝于密封玻璃樣品瓶中，置于(90±0.2) ℃的恒溫干燥箱中老化192 h，用于考察體系環境pH值對碳氫表面活性劑穩定性的影響。

表 1 水成膜泡沫滅火劑配方

1.3 分析與測試

按照GB 15308—2006，采用規定的包含耐壓儲罐、泡沫槍和泡沫收集器的低倍泡沫發生系統(自制)測定泡沫滅火劑的發泡倍率，測定前將泡沫滅火劑用去離子水稀釋至3%(質量分數，下同)。采用pH計(FiveEasy Plus，METTLER TOLEDO公司)于(25±0.5) ℃下測量泡沫滅火劑的pH值。采用芬蘭Kibron公司生產的Delta-8全自動高通量表面張力儀測定樣品的表面張力，測定前將泡沫滅火劑用去離子水稀釋至3%，將APG溶液和CAB溶液分別稀釋至0.1%和0.05%，使其濃度略低于臨界膠束濃度。采用超高效液相色譜四級桿飛行時間串聯質譜儀(Xevo G2QTOF，Waters公司)對老化前后滅火劑的成分進行分析，色譜條件：流動相為甲醇，流速1.00 mL/min, 柱溫25 ℃，進樣量50 μL；質譜儀使用正離子模式測試。采用400 MHz核磁共振波譜儀(NMR)(AVANCE III，Bruker公司)分析老化前后表面活性劑的成分變化，內標物為馬來酸，溶劑為氘代二甲基亞砜。