表面活性劑對(duì)碳?xì)淝逑磩┳匀键c(diǎn)的影響研究

1 引言 
　　工業(yè)清洗業(yè)是一門新興行業(yè),在我國只有20年的發(fā)展歷史。經(jīng)過20年的快速發(fā)展,已經(jīng)取得了很大的,在我國被譽(yù)為“朝陽產(chǎn)業(yè)”[1]。碳?xì)浠衔镉捎诓缓琌DS(破壞臭氧物質(zhì))物質(zhì),對(duì)大氣臭氧層沒有損害而有利于環(huán)保,因此受到環(huán)保部門及用戶的歡迎,已經(jīng)成為當(dāng)前清洗行業(yè)的主流。雖然碳?xì)淝逑磩┯兄h(huán)保、無毒、清洗性能好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),但其缺點(diǎn)也很明顯,碳?xì)淝逑磩┦强扇家后w,容易燃燒和爆炸,火災(zāi)危險(xiǎn)性較大[2]。 
　　液體化學(xué)品的火災(zāi)危險(xiǎn)性與其自燃點(diǎn)、閃點(diǎn)等物理化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān),而自燃點(diǎn)是評(píng)價(jià)易燃可燃液體火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)性的重要指標(biāo)之一。自燃點(diǎn)是物質(zhì)在空氣中加熱,在沒有火焰移近的情況下自行著火的溫度。自燃點(diǎn)越低的液體,受熱時(shí)越容易自燃起火,因而火災(zāi)危險(xiǎn)性越大[3]。 
　　本文根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)遇到的實(shí)際防火安全問題,利用表面活性劑將清洗劑進(jìn)行改性處理,通過實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究了表面活性劑種類、含量及配比對(duì)碳?xì)淝逑磩┳匀键c(diǎn)的影響,了佳的表面活性劑種類和添加量,從根本上降低了碳?xì)淝逑磩┑幕馂?zāi)危險(xiǎn)性。 
　　 
　　2 實(shí)驗(yàn)部分 
　　2.1 實(shí)驗(yàn)原料 
　　KX–101通用碳?xì)淝逑磩?深圳金科技有限公司; 
　　表面活性劑:AEO–9脂肪醇聚氧乙烯醚,乙氧基脂肪醇,滲透劑JFC,SE–10脂肪酸聚氧乙單酯,FA–20脂肪醇聚氧乙烯醚,烷基酚聚氧乙烯醚,SPAN–80,TWEEN 60,AESM醇醚磺基琥珀脂單脂二鈉鹽,氟碳402,均為市售工業(yè)品。 
　　2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 
　　HY5332A型自動(dòng)引燃溫度測(cè)定儀,天津消防科研所研制; 
　　WSB-Ⅱ型d/o白度計(jì),溫州儀器儀表有限公司。 
　　2.3 實(shí)驗(yàn)方法 
　　2.3.1 自燃點(diǎn)測(cè)定 
　　液體的自燃點(diǎn)不是物性參數(shù),它不僅與其本性有關(guān),而且還受壓力、蒸氣濃度、氧含量、催化劑、容器尺寸等因素的影響。本文按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5332-2007《可燃液體和氣體引燃溫度試驗(yàn)方法》,對(duì)添加不同種類、不同含量、不同配比表面活性劑的碳?xì)淝逑磩┰嚇舆M(jìn)行自燃點(diǎn)測(cè)試。 
　　2.3.2 清洗能力檢測(cè) 
　　將8cm×8cm的干凈白布片,浸泡在柴油中30min,然后懸掛于真空烘箱,室溫真空干燥1h,作為油污白布片備用。 
　　將油污白布片分別用選取的清洗劑對(duì)其進(jìn)行清洗,然后利用WSB-Ⅱ型d/o白度計(jì)進(jìn)行白度測(cè)定,根據(jù)白度值,判定清洗劑的清洗能力。 
　　 
　　3 結(jié)果與討論 
　　3.1 表面活性劑種類對(duì)碳?xì)淝逑磩┳匀键c(diǎn)的影響 
　　分別配制10g添加5.0%含量的各類表面活性劑的碳?xì)淝逑磩┰嚇?然后對(duì)試樣進(jìn)行自燃點(diǎn)測(cè)試。在不添加任何表面活性劑的情況下,碳?xì)淝逑磩┑淖匀键c(diǎn)為200.0℃。添加5.0%的各類表面活性劑后,碳?xì)淝逑磩┑淖匀键c(diǎn)有不同程度的提高。添加乙氧基脂肪醇和SPAN–80后的碳?xì)淝逑磩┑淖匀键c(diǎn)有10℃以上的提高,效果較好;提高幅度大的是添加氟碳402后的碳?xì)淝逑磩?自燃點(diǎn)達(dá)到了326.0℃,提高了63%;其它表面活性劑對(duì)碳?xì)淝逑磩┑淖匀键c(diǎn)提高作用不太明顯。 
　　3.2 氟碳402的添加量對(duì)碳?xì)淝逑磩┳匀键c(diǎn)的影響 
　　分別配制10g的添加不同含量的氟碳402的碳?xì)淝逑磩┰嚇?對(duì)試樣進(jìn)行自燃點(diǎn)測(cè)試,圖1。
　　從表2和圖1可以看出,添加氟碳402對(duì)碳?xì)淝逑磩┳匀键c(diǎn)的影響十分顯著,添加0.5%的氟碳402即可使自燃點(diǎn)提高128℃,提高了64%。氟碳402的含量在0.5%～2.0%時(shí),自燃點(diǎn)隨氟碳402的含量增加而增加;2.0%～5.0%時(shí),自燃點(diǎn)隨氟碳402的含量增加而降低;2.0%以上時(shí)試樣中有黃色油滴出現(xiàn),這可能與氟碳402在碳?xì)淝逑磩┲械娜芙舛扔嘘P(guān)。 
　　由于氟碳402具有優(yōu)良的發(fā)泡性,在碳?xì)淝逑磩┑谋砻嫘纬闪说呐菽?阻礙了碳?xì)淝逑磩┱魵馀c空氣的接觸,使其蒸氣難以與空氣形成爆炸性混合氣體,因而使碳?xì)淝逑磩┑淖匀键c(diǎn)得到提高。同時(shí),氟碳402的低表面張力與高表面活性使其在很低的使用濃度下就能使液體表面張力顯著降低[4],其效果是其它表面活性劑*的。低的表面張力使泡沫能夠更好地在液面鋪開,增大了泡沫的覆蓋面積,加強(qiáng)了泡沫的隔斷空氣作用。 
　　氟碳402含量為0.5%時(shí),氣泡形成較少,但同樣使碳?xì)淝逑磩┑淖匀键c(diǎn)顯著提高,說明低表面張力下的泡沫覆蓋作用并不是使碳?xì)淝逑磩┳匀键c(diǎn)提高的*因素。從分子結(jié)構(gòu)上看,氟碳402擁有C-F鍵;而碳?xì)淝逑磩┑姆肿咏Y(jié)構(gòu)以CnH2n+2的正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴為主。氟原子電負(fù)性很大,一是使C-F鍵具有很強(qiáng)的極性[4];二是可能與碳?xì)淝逑磩┲械臍湓咏M成氫鍵[5]。在這兩個(gè)因素作用下,氟碳402與碳?xì)淝逑磩┗旌先芤旱姆肿娱g力大大加強(qiáng)。而自燃點(diǎn)與分子間力成正比關(guān)系,分子間力越大,蒸發(fā)越困難,自燃點(diǎn)越高[3]。 
　　3.3 表面活性劑三元復(fù)配物對(duì)碳?xì)淝逑磩┳匀键c(diǎn)的影響 
　　選擇氟碳402、乙氧基脂肪醇和SPAN 80進(jìn)行三元復(fù)配,通過正交試驗(yàn)考察三元復(fù)配物對(duì)碳?xì)淝逑磩┳匀键c(diǎn)的影響。三元復(fù)配正交試驗(yàn)結(jié)果的極差(反映各因素對(duì)指標(biāo)影響,極差越大影響越大)的大小順序?yàn)?RA＞RC＞RB,即在三元復(fù)配正交試驗(yàn)中,氟碳402的影響大,SPAN 80的影響次之,乙氧基脂肪醇的影響小。再根據(jù)各因素各水平和數(shù)(Ⅰj、Ⅱj、Ⅲj)的大小,氟碳402取2水平,乙氧基脂肪醇取1水平或3水平,SPAN 80取3水平,后得出優(yōu)的三元復(fù)配組合:A2B1C2或A2B3C2,即氟碳402的含量為1.5%,乙氧基脂肪醇的含量為1.0%,SPAN 80的含量為4.0%的三元復(fù)配物或氟碳402的含量為1.5%,乙氧基脂肪醇的含量為4.5%,SPAN 80的含量為4.0%的三元復(fù)配物。 
　　分別配制10 g的添加氟碳402的含量為1.5%,乙氧基脂肪醇的含量為1.0%,SPAN 80的含量為4.0%的三元復(fù)配物和氟碳402的含量為1.5%,乙氧基脂肪醇的含量為4.5%,SPAN 80的含量為4.0%的三元復(fù)配物的碳?xì)淝逑磩┰嚇?混合均勻后進(jìn)行自燃點(diǎn)測(cè)試,結(jié)果分別為:自燃點(diǎn)是342.0℃和340.0℃。根據(jù)配置的性選擇:氟碳402的含量為1.5%,乙氧基脂肪醇的含量為1.0%,SPAN 80的含量為4.0%的三元復(fù)配物,其自燃點(diǎn)是342.0℃。 
　　3.4 清洗能力檢測(cè) 
　　分別選取自來水、未改性的碳?xì)淝逑磩?、氟?02的添加量為2.0%的碳?xì)淝逑磩┖?.3中的三元復(fù)配表面活性劑改性的碳?xì)淝逑磩?氟碳402的含量為1.5%,乙氧基脂肪醇的含量為1.0%,SPAN 80的含量為4.0%),對(duì)其油污白布片進(jìn)行清洗,對(duì)其清洗能力進(jìn)行檢測(cè)。各清洗劑清洗過的油污布片的白度均未達(dá)到干凈的白布的白度,其中自來水的清洗能力差,為65.2,只比油污布片的白度略有提高。與純碳?xì)淝逑磩┑那逑茨芰?白度為79.2)相比,只有的三元復(fù)配表面活性劑改性的碳?xì)淝逑磩┑那逑茨芰Χ加兴岣?白度達(dá)88.3,這是由于乙氧基脂肪醇和SPAN 80本身具有一定的清洗能力,所以不會(huì)使碳?xì)淝逑磩┑那逑茨芰ο陆?反而會(huì)有一定程度的提高;添加氟碳402的碳?xì)淝逑磩┣逑茨芰ι杂邢陆?雖加入氟碳402后碳?xì)淝逑磩┑淖匀键c(diǎn)有很大程度提高,但可能由于氟碳402其本身不具有清洗能力所致,所以改性后的碳?xì)淝逑磩┣逑茨芰ι杂邢陆怠?nbsp;
　　 
　　4 結(jié)論 
　　通過不同種類表面活性劑及其復(fù)配物對(duì)碳?xì)淝逑磩┳匀键c(diǎn)影響的實(shí)驗(yàn)研究,得出以下結(jié)論。 
　　(1)表面活性劑的加入使碳?xì)淝逑磩┑淖匀键c(diǎn)有不同程度的提高。在實(shí)驗(yàn)所用的10種表面活性劑中,氟碳402對(duì)碳?xì)淝逑磩┑淖匀键c(diǎn)提高為顯著,當(dāng)其添加量為2.0%時(shí),將碳?xì)淝逑磩┳匀键c(diǎn)從200.0℃提高到了336.0℃,提高了68%,已較為安全。 
　　(2)通過正交試驗(yàn),確定了氟碳402的含量為1.5%,乙氧基脂肪醇的含量為1.0%,SPAN 80的含量為4.0%的三元復(fù)配物,其改性的碳?xì)淝逑磩┳匀键c(diǎn)達(dá)342.0℃。 
　　(3)從自燃點(diǎn)提高程度和清洗能力兩方面考慮,三元復(fù)配表面活性劑改性的碳?xì)淝逑磩閾瘛?nbsp;