基于短碳氟链（全氟丁基）的水成膜泡沫灭火剂 （C4-AFFF）

什么是水成膜泡沫灭火剂（AFFF）？ 

   在目前用于扑灭油类火灾的灭火剂中，水成膜泡沫灭火剂（AFFF）由于覆盖在油面上的水膜及泡沫的双重灭火作用而具有最佳灭火效果。由于AFFF中97％以上的组分是水，在国际范围的“淘汰哈龙行动”中做为哈龙灭火剂的理想替代品，成为国际上重点发展的灭火剂。

    水成膜泡沫灭火剂的原理基于很低浓度的氟表面活性剂水溶液在油面上的铺展。氟表面活性剂是普通表面活性剂（碳氢表面活性剂）分子碳氢链中的氢原子部分或全部用氟原子取代形成的一类特种表面活性剂，是目前所有表面活性剂中表面活性最高的一类，其最突出的性质之一是它能把水的表面张力降到很低，以致水溶液可在油面上铺展形成一 层水膜。这种能够在油面上铺展形成的水膜的氟表面活性剂水溶液俗称“轻水”。若将“轻水”制成泡沫，即为水成膜泡沫灭火剂（或称“轻水”泡沫灭火剂）。

    水成膜泡沫灭火剂的灭火作用是由漂浮于油面上的水膜和泡沫层共同承担的。当把其泡沫喷射到燃油表面时：

  –   泡沫迅速在油面上 自发前进，并析出液体冷却油面；

  –   析出的液体同时在油面上铺展形成水膜，与泡沫层共同抑制燃油蒸发 ；

  –   泡沫受热蒸发产生的水蒸汽降低油面上氧的浓度 ；

  –   水溶液的铺展作用带动泡沫迅速流向尚未灭火的区域（特别适用于机场 或大型油类火灾现场）。

除了水膜的封闭作用，氟表面活性剂的存在提高了泡沫的流动性、耐油性、耐醇性，增强了泡沫的扩展性和控火、灭火能力。

而AFFF中高分子化合物的存在，则提高了泡沫的稳定性、抗烧性和抗醇性能。

特点：

–    灭火速度快（水成膜及泡沫的双重灭火作用）

–    贮存期长

–    污染小（97％以上的组分是水）

–    哈龙灭火剂的理想替代品

–    国际上重点发展的灭火剂

• 适用于低倍数泡沫灭火设备,主要用于扑灭一般非水溶性可燃、易燃液体的火灾,且能迅速地控制火灾的蔓延 ；

• 能与干粉灭火剂联用；

• 可采用液下喷射方法扑灭油罐火灾；

• 可用于油田、油罐、油库和石油化工的固定灭火装置, 也可用于移动式泡沫车、泡沫枪、泡沫炮及手提式、推车式灭火器等设备。

   水成膜泡沫灭火剂的潜在市场极大：

• 只要有油的地方都需要：油田、炼油厂、油库、加油站、机场、车库、停车场、船舶、舰艇，等等；

• 灭火器可装备汽车；

• 灭火器甚至可进入家庭；  

• 抗溶性水成膜泡沫灭火剂可用于化工厂、实验室等涉及极性有机溶剂的场所。

• 除了B类火灾，还可用于扑灭A类火灾（大材小用）。

   欲使水成膜泡沫灭火剂大量推广使用，选择和制备性能优异而且价格低廉的氟表面活性剂是关键因素之一。

氟乐邦的技术实力

   氟乐邦在AFFF领域的渊源来自于创始人——原北京大学副教授肖进新博士，以下为在北大和氟乐邦期间发表的与水成膜泡沫灭火剂有关的学术论文 （1999-2011年）：

(1) 肖进新*,罗妙宣,胡昌明,Teodor Dehelean,“碳氟表面活性剂水溶液在油面上的铺展”.中国洗涤用品工业, 1999, 4: 31-33.

 (2)  肖进新*,暴艳霞,“高表面张力氟碳表面活性剂水溶液在油面上的铺展—一种变不铺展为铺展的方法”.中国洗涤用品工业, 2000, 3: 22.

 (3) 肖进新*,江洪,“氟表面活性剂”. 日用化学工业, 2001, 31(5): 24-27.

 (4) 肖进新*,暴艳霞,寿建宏,高展,姚军, “碳氟-碳氢表面活性剂混合水溶液在油面上铺展”. 化学研究与应用, 2002, 14(2): 137-140.

 (5) 肖进新*,姚军,高展,“碳氟表面活性剂与水成膜泡沫灭火剂”.化学研究与应用, 2002, 14(4): 391-393.

 (6) 肖进新*,雷蕾,高展,崔荣华,“水成膜泡沫灭火剂标准GB17427-1998的研究”. 安全与环境学报, 2007, 7(2): 126-129.

 (7) 肖进新*,高展,王明皓,崔荣华,“水成膜泡沫灭火剂性能的实验室测定方法”. 化学研究与应用, 2008, 20(5): 569-572.

 (8) 周洪涛,邢航,暴艳霞,余海谦,肖进新*,“全氟辛酸钠-辛基三乙基溴化铵混合水溶液在油面上的铺展研究”. 安全与环境学报, 2011, 11(2): 200-205.

    由于国际社会对持久性有机污染物（POPs）的关注，随着“斯德哥尔摩公约”的执行，中国作为履约国，必须寻求替代长碳氟链化合物PFOS和PFOA以及PFHxS（氟碳数6-8）。氟乐邦致力于研究基于全氟丁基（C4）的AFFF。相关学术论文如下：

(9) 杨百勤,陈凯,邢航,肖进新*,“以全氟丁基为基础的具有高表面活性的氟表面活性剂”. 物理化学学报, 2009, 25(12): 2409-2412.

(10) 陈蔚勤,邢航,肖进新*,“AFFF操作条件对灭火效果的影响”. 消防科学与技术, 2011, S2期, 114-115.

(11) Yuan-Hua He, Qiang Sun, Hang Xing, Yi Wu, Jin-Xin Xiao*, "Cationic-anionic fluorinated surfactant mixtures based on short fluorocarbon chains as potential aqueous film-forming foam",Journal of Dispersion Science and Technology, 2019, 40(3): 319-331.

回溯——氟乐邦的第一代AFFF产品

  氟乐邦研究所利用我们发明的一种氟表面活性剂以及我们研制的碳氟-碳氢表面活性剂复配物，通过与其它助剂（添加剂）复配，研制出性能稳定、价格低廉的 第一代AFFF，并通过了国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心的鉴定 ，灭火级别达到IA级（国家标准要求的最高级别）（鉴定报告可函索）。

   在通过了“国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心的鉴定”之后，由消防部门进行了实际现场灭火试验。在50平方米的油池中倒入2吨汽油和150公斤柴油，预燃80秒后开始加灭火剂，46秒钟把火扑灭，消耗6％型水成膜泡沫灭火剂浓缩液20公斤（其中含碳氟表面活性剂240克）。（点击看大型灭火 试验照片）

       此后，就水成膜泡沫灭火剂及相关的氟表面活性剂申报了3份专利 （见下表）。

  该技术属于早期产品，曾与浙江睦田消防科技开发有限公司独家合作，实现生产和销售。自2019年开始，该技术淘汰，目前已不再进行生产和销售。

专利：（可从国家知识产权局网站免费下载）

氟乐邦的新一代AFFF产品—— C4-AFFF

  2015年6月16日，我们研发的创新产品——氟乐邦C4水成膜泡沫灭火剂(FLUOBON C4-AFFF)——由北京氟乐邦表面活性剂技术研究所委托天津消防所检验。该产品系全球首例以短氟碳链（四氟碳）表面活性剂为基础的水成膜泡沫灭火剂，不含PFOS、PFOA等斯德哥尔摩公约禁用品。与C6基等AFFF产品相比，C4水成膜泡沫灭火剂是真正意义符合斯德哥尔摩公约环保精神的产品。因根据文献报道，碳氟链等于4碳时其对环境和人体的影响就基本可忽略。
  2015年9月，氟乐邦C4水成膜泡沫灭火剂(FLUOBON C4-AFFF)委托检验结果表明，其用于淡水和海水的灭火时间均达IA级。这说明，将符合斯德哥尔摩公约的短碳氟链(四氟碳)表面活性剂做成水成膜泡沫灭火剂是完全可行的，后续优化工作正在逐步进行。
  2018年8月7日，肖进新的发明专利《碳4氟表面活性剂复配及其在水成膜泡沫灭火剂的应用》正式授权(CN 105727825B)（点击看专利证书），这标志着氟乐邦在短碳氟链水成膜泡沫灭火剂领域的研发及生产迈入了新篇章，正式进入商业化进程，基于C4氟表面活性剂的AFFF将掀起灭火剂市场的革命，我们的努力将要造福全人类。

附录：水成膜泡沫灭火剂投资概算

只概算设备部分

一、        反应设备

1、  关键设备为一个500 L的反应釜（有搅拌、回流、滴加、加热、循环冷却、尾气吸收装置。一般的搪瓷反应釜即可）。用于第一步生产。

2、  第一步生产结束后，此反应釜可用于第二步生产（反应釜不需清洗）。

3、  第三步生产只是一个简单的混合、搅拌过程。只要有搅拌功能即可。

4、  若生产量小，只用前述一个反应釜即可。

5、  若生产量大，可用三个反应釜。

1）500 L的反应釜 一个 用于第一步生产。

有搅拌、回流、滴加、加热、循环冷却、尾气吸收装置。一般的搪瓷反应釜即可。

价格：

2）500 L或1000 L的反应釜 一个 用于第二步生产。

有搅拌、滴加、尾气吸收装置。一般的搪瓷反应釜即可。

价格：

3）500 L或1000 L的反应釜 一个 用于第三步生产。

有搅拌装置。一般的搪瓷反应釜即可。

价格：

二、        罐装设备

1、  若生产量小，不需专门的罐装设备。第三步（混合）完成后，从反应釜放料，装入100Kg或50Kg塑料桶中。

2、  若生产量大，最好有一套专门的罐装设备。

价格：

3、  因为第三步（混合）过程产生大量很稳定的泡沫，罐装时需考虑

三、        加料设备

与一般化工厂加料设备相同。