氟碳表面活性劑因其強憎油憎水的界面特征而在泡沫滅火劑中廣泛使用，但它屬于難降解有機物已被多項國際公約限制使用，尋求減量或者替代氟碳表面活性劑成為新型環(huán)保型滅火劑研發(fā)的行業(yè)熱點。皂莢中所含的非離子型表面活性成分皂苷(GS)具有起泡與穩(wěn)泡作用。

本文以皂莢為原料提取分離純化皂苷，以表面張力、起泡能力、泡沫穩(wěn)定性及平均泡沫尺寸為指標(biāo)，利用中心組合響應(yīng)面分析法進(jìn)行了三因素(GS、Fluorad FC-170C、CAB)三水平優(yōu)化實驗設(shè)計，探討了滅火泡沫的理化性能與復(fù)配協(xié)同效應(yīng)。

主要研究結(jié)果如下:

(1)利用香草醛-高氯酸比色法定量乙醇浸提、柱層析精制的皂苷，皂莢中總皂苷含量7.1%;凝膠滲透色譜法分析精制皂苷得到單一色譜峰，分子量為4366;皂苷鹽酸水解得到苷元，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)HPLC定性苷元為齊墩果酸(63.9%)與刺囊酸(36.1%);熱重分析獲得皂苷初始熱分解溫度為244.3℃。

(2)測量FC-170C+CAB、FC-170C+GS、CAB+GS二元復(fù)配及FC-170C+CAB+GS三元復(fù)配體系在氣液界面分子間相互作用參數(shù)(βα)與混合膠束中表面活性劑分子間相互作用參數(shù)(βM)，在一定的摩爾比下，βα-βM0且|βα-βM||ln(C01，CMC C2M/C0，CMC C1M)|，復(fù)配體系存在降低表面張力效能的協(xié)同作用;混合表面活性劑臨界膠束濃度(CMC)小于理想混合臨界膠束濃度(CMCideal)，界面平均最小面積(Amin)小于理想混合平均最小面積(Aideal)，表面活性劑分子間存在不同程度的吸引作用;低溫透射電鏡(Cryo-TEM)觀察表面活性劑膠束聚集行為，膠束球-矩變化使表面吸附分子在液-氣界面的排列變得更加緊密，直接證明復(fù)配體系具有表面性能的協(xié)同效應(yīng)。

(3)中心組合響應(yīng)面分析結(jié)果顯示，F(xiàn)luorad FC-170C質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.000678%、CAB 0.18%、GS 0.07%的復(fù)配比下，模型預(yù)測值表面張力γ17.30 mN/m，Ross-miles法測定初始泡沫高度h0 116.95 mm，泡沫穩(wěn)定性R5min97.98%，平均泡沫尺寸116.38μm。實驗值為17.25 mN/m、117.33 mm、98.12%、115.21μm。相對誤差分別為0.29%、0.32%、0.14%、1.01%。國際公約限制氟碳化合物的使用量不得超過50 mg/kg，復(fù)配滅火泡沫中氟碳表面活性劑使用量減少為6.78 mg/kg。