[发明专利]一种油类表面铺展剂

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种油类表面铺展剂。 

（二）背景技术

当两种互不作用的液体，其中一种液体a被滴加于另一种液体b的表面时，可出现三种情况；(1)a液滴下沉于液体b的底部；(2)a液滴悬浮于油面；(3)a液滴在液体b表面铺开形成一层液膜。第三种情况称为液体a在液体b上铺展。 

欲使一种液体（如水溶液a）在另一种液体(如汽油b)上铺展，必须满足铺展条件，即铺展系数大于零： 

S_a/b=γ_b－（γ_a+γ_a/b）＞0      （1） 

式中S_a/b为铺展系数，γ_a、γ_b、γ_a/b分别为水溶液a的表面张力、汽油b的表面张力，水溶液a和汽油b之间的界面张力[化学研究与应用,2008,20(5):569-572]。由于水的表面张力为72.3mN/m，93^#汽油的表面张力为21.1mN/m，93^#汽油-水界面张力为1.84mN/m，则根据铺展条件公式（1）求得铺展系数S_a/b为－53.04mN/m＜0，显然不能满足铺展条件。事实上水不能在油面上铺展，而直接沉入油底。 

在汽油表面张力是个常数不变的情况下，要使铺展系数大于零，可以采取两条途径：（1）尽可能降低水溶液表面张力γ_a；（2）尽量降低水溶液与汽油之间的界面张力γ_a/b。表面活性剂具有降低水溶液表面张力的作用，但是普通碳氢表面活性剂水溶液的表面张力大于30mN/m，不能满足铺展条件。 

1962年发现氟化学品能用来形成阻隔膜以抑制汽油的蒸发。添加0.03%氟化学品就能减少静态下汽油的蒸发到不可燃点。静态点的限制超出了这种膜的有效使用范围。为了成为有效蒸汽抑制剂，阻隔膜必须迅速形成，并且在扰动之后再次形成，而且它能充分移动，在运动的条件下也能保持舒展，这样它就能建立并保持连续的阻隔。 

哈龙灭火剂主要用于油类火灾的灭火和消防，但由于其对环境的污染，特别是对地球臭氧层的破坏，造成对人类生存环境的极大威胁。水成膜泡沫灭火剂组分中97％以上的物质是水，它具有水成膜及泡沫的双重灭火作用，是最佳的油类灭火剂，无疑是哈龙灭火剂的理想替代品[化学研究与应用,2002,14(4):391-393]，现已成为油类灭火领域重点开发的灭火剂。碳氢表面活性剂与含氟表面活性剂是水成膜泡沫灭火剂的最基本的物质，其中含氟表面 活性剂是必不可少的关键组分[安全与环境学报,2007,7(1):126-129]。含氟表面活性剂具有高表面活性、高热稳定性和高化学稳定性，其水溶液的表面张力大大低于油类的表面张力，能在某些烃类液体表面铺展并形成一层水膜[Erik K.Fluorinated Surfactants:Synthesis,Properties,Applications[M],New York:Marcel Dekker,Inc.,1994.]，适用于扑灭液体燃料引起的火灾[GB17427—1998,水成膜泡沫灭火剂通用技术条件,1998]。这种水膜可以有效地将油与空气隔绝，从而既可阻止油的挥发，减少挥发引起的经济损失、消除安全隐患及环境污染；又可作为高效灭火剂(即水成膜泡沫灭火剂)，用于扑灭油类火灾[化学研究与应用,2002,14(2):137—140]。 

在油类灭火剂领域，常用的碳氟表面活性剂主要是全氟辛酸（PFOA）或全氟辛基磺酸（PFOS）的衍生物。Hiroaki等人采用PFOA和PFOS衍生物与磷酸烷基脂等配制出一种能在寒冷地区使用的泡沫灭火剂[US4049556，1977-09-20]。Tatsunari等采用全氟烯烃齐聚体制备了含全氟基团的苯磺酰胺基羧酸盐C_nF_2n-1OC₆H₄SO₂NRCH₂CO₂M(n=4-20)，配制了汽油泡沫灭火剂[JP54090899，1979-07-18]。Louis等人研究了全氟辛基衍生物水溶液在环己烷和汽油表面的铺展性能和灭火效果[DE2325855，19731206]。