2.2.4灭火及抗烧性分析

X-4#样品泡沫具有高泡沫稳定性，在以下研究中，着重研究X-4#与X-0#、3%AFFF相比的灭火及抗烧性能，测得的灭火时间及100%抗烧时间见表6。根据GB 15308—2006规定，灭火时间小于180 s，抗烧时间高于600s的泡沫被认为具有成为消防泡沫灭火剂的潜力，X-4#样品灭火时间88s、抗烧时间954 s，抗烧时间优于3%AFFF，灭火时间比3%AFFF略高，但满足消防用泡沫灭火剂性能要求，具有良好的消防灭火应用潜力。

表6灭火及抗烧试验结果单位：s

X-4#样品灭火实验中火焰和泡沫相互作用过程可分为预燃阶段、泡沫扩散阶段和火焰熄灭阶段，如图5所示。首先进行55 s的预燃烧，待火焰达到稳定状态时通入泡沫，随着通入泡沫量的增加，整个液体燃料表面被泡沫覆盖，此时火焰脉动频率增加，火焰高度几乎不变，并随着泡沫厚度增加X-4#样品所抑制的火焰在95 s进一步受到控制，直至在143 s时扑灭。

图5 X-4#样品灭火过程

图6 X-4#样品100%抗烧过程

X-4#样品100%抗烧实验中火焰和泡沫相互作用过程如图6所示。2组样品的100%抗烧试验过程大致也可划分成3个阶段：局部复燃阶段、泡沫层在覆盖阶段以及完全复燃阶段。局部复燃阶段是由于火焰对泡沫的热辐射导致上层泡沫快速破裂，泡沫的封闭能力下降，燃料蒸汽从边界溢出，被抗烧罐中的火焰再次点燃，从而出现局部复燃现象，X-4#样品在58 s出现此现象。而由于此泡沫的自封闭能力，泡沫层能够及时重新覆盖住蒸汽溢出的燃料表面，在X-4#样品的抗烧试验中，在270 s时燃烧再一次被抑制。随着抗烧实验的进一步进行，泡沫层大量泡沫破裂，当泡沫少到不足以重新覆盖时，在油池表面开始出现持续的火焰，在最终扩散至整个燃料液面，从而导致油池100%复燃。

实验所设计X-4#样品的灭火机理主要通过泡沫层的积累，泡沫逐渐覆盖整个油面，形成有效的覆盖层，进一步降低了燃烧面积和火焰温度。在灭火的过程中，泡沫覆盖层可以有效地终止燃烧，防止再燃的发生，直至整个油面燃烧被进一步削弱和熄灭。本文中的配方主要通过在燃烧液体表面的覆盖和冷却，从而减少燃料蒸汽的蒸发并隔离燃烧所产生的热辐射，从而达到有效灭火。而X-4#样品难以快速形成水膜，延长了泡沫在汽油表面的铺展速度，导致灭火时间长于3%AFFF。但X-4#样品的灭火时间优于X-0#样品，表明XG的加入提高了泡沫的热稳定性，但其高粘度影响了泡沫在油面的铺展速度［12］，X-0#样品的泡沫热稳定性差，在灭火过程中大量的泡沫破裂不利于形成能有效终止燃烧的泡沫覆盖层，导致灭火时间大于X-4#样品。

2.3 XG对泡沫溶液泡沫稳定性的影响机理

XG相对分子质量超过100万，且在溶液中高度纠缠［13］。XG在溶液中的分子间相互作用或缠结增加了有效大分子尺寸和分子量［14］。XG稳定泡沫归因于粘度的有效改善，SDS、CAB、无患子皂苷泡沫溶液的粘度随XG的加入而上升，并且从泡沫的排水和粗化得出，质量分数0.3%XG引起泡沫溶液粘度的上升，有效地提高了泡沫的稳定性。XG稳定SDS、CAB、无患子皂苷泡沫的机理主要由XG和表面活性剂之间的分子相互作用以及溶液中XG分子的强烈缠结引起，如图7所示。XG的分子间相互作用，以及分子间强烈而复杂的分子相互作用通常会减缓SDS、CAB、无患子皂苷的泡沫排水和粗化。

图7 XG对泡沫溶液泡沫稳定性的影响机理

3结论

本文通过复配的无氟泡沫灭火剂，探讨XG增强复配体系泡沫性能的规律。泡沫溶液的发泡、粘度、泡沫排水、粗化、灭火、抗烧受到显著影响。主要结论如下：

1）SDS、CAB和无患子皂苷分别以质量分数5%、5%和15%复配后，在发泡性能方面具有协同作用，发泡高度达到221 mm，优于市售AFFF（211 mm）。复配体系的发泡性能随XG浓度的增加而下降。复配体系的粘度随XG浓度的增加而上升。

2）泡沫的析液和粗化测试结果表明XG分子之间的相互作用增强了泡沫的稳定性。

3）0.25 m2油盘火测试结果证实所研制的复配的泡沫溶液在加入质量分数0.3%XG后显著提高了无氟泡沫灭火剂的灭火性能及抗烧性能。但在面对大面积油火扑灭时，因为泡沫溶液高粘度，无法迅速在油面铺展，影响灭火效果。如何提高泡沫稳定性的同时，降低泡沫溶液的粘度，需要进一步研究。