水成膜泡沫灭火剂(Aqueous film-forming foam,AFFF)是一种能够快速扑灭易燃液体火灾的泡沫灭火技术。自20世纪被发明以来,一直被广泛用于油田、油库、舰船、机场等易燃液体火灾高发的场所。近年来,传统AFFF的核心组分——氟碳表面活性剂,被证实存在严重的生态破坏性,导致传统AFFF使用受到严格的限制,这一问题成为国际相关领域研究者研究的热点问题。当前,生产商已停止生产长链氟碳表面活性剂,并合成了短链氟碳表面活性剂用以研制AFFF。然而,短链氟碳表面活性剂是否具有环境友好性并没有足够的保证。开发无氟环保型泡沫灭火剂具有重要意义。本文立足于利用碳氢和有机硅表面活性剂复配体系取代传统AFFF中的氟碳表面活性剂,开发适用于易燃液体火灾的环保型泡沫灭火剂,从而从根本上解决传统AFFF中氟碳表面活性剂导致的生态问题。首先,本文通过文献调研,筛选出不同离子型的碳氢表面活性剂和具有较高表面活性的有机硅表面活性剂,并对其表面活性和泡沫性能进行评估。将不同结构的有机硅表面活性剂分别与阴离子、阳离子及非离子碳氢表面活性剂进行两两复配,对复配体系水溶液性能及泡沫性能开展深入研究。研究发现,本研究所用到的有机硅和碳氢表面活性剂复配体系的表面活性和泡沫性能均产生了协同增效作用。有机硅表面活性剂的加入会导致碳氢表面活性剂水溶液表面张力显著降低,碳氢和有机硅表面活性剂复配体系比两种表面活性剂单独存在时呈现出更高的起泡性和泡沫稳定性。研究表明,碳氢和有机硅表面活性剂复配体系具备作为泡沫灭火剂起泡剂的潜在可能。其次,对泡沫稳定剂进行全面的调研、分析和归类,选择出羧甲基纤维素、黄原胶、三乙醇胺和十二醇等四种典型的泡沫稳定剂。研究了这四种典型泡沫稳定剂对AFFF水溶液性能、析液特性、铺展性能、灭火及抗烧性能的影响。研究结果表明,羧甲基纤维素和黄原胶均可以增强AFFF的稳定性,且羧甲基纤维素和黄原胶含量的增加会进一步提升AFFF稳定性。然而三乙醇胺和十二醇并不会增强泡沫的稳定性,相反三乙醇胺和十二醇浓度的增加会导致AFFF的稳定性下降。黄原胶在AFFF中浓度升高导致泡沫铺展性下降。研究发现,泡沫稳定性过高或过低均不利于灭火,泡沫稳定性太差导致隔绝燃料蒸汽的能力下降,而泡沫太稳定导致析液较慢,虽然泡沫层隔绝空气的能力增强,但不利于成膜;同时稳定性的增强是通过增加溶液的粘度实现的,粘度的增加不利于铺展。更高的泡沫稳定性有助于获得更好的抗烧性能。最后,基于碳氢和有机硅表面活性剂二元复配体系的研究结果以及高效稳泡剂的研究结果,确定了无氟泡沫灭火剂配方中各主要组分及各组分的浓度,研究了无氟泡沫的析液性能和泡沫铺展性能,同时对不同发泡倍数下各有机硅表面活性剂对无氟泡沫的析液和泡沫铺展也进行了深入研究;此外,针对不同泡沫流量和不同的发泡倍数对无氟泡沫和水成膜泡沫在庚烷表面的铺展进行了深入的研究和分析。根据泡沫析液特性和泡沫铺展特性研究结果筛选出具有良好泡沫析液特性和泡沫铺展特性的泡沫配方开展了灭火及抗烧性能测试试验。研究结果表明,本论文所合成的无氟泡沫的稳定性远高于AFFF的泡沫稳定性;发泡倍数降低会导致AFFF和无氟泡沫的稳定性降低。无氟泡沫在庚烷表面的铺展比水成膜泡沫慢,降低泡沫的发泡倍数或增加泡沫的流量均会提高泡沫在庚烷表面的铺展速度,且理论上来说降低无氟泡沫的发泡倍数或增加无氟泡沫的流量能够使无氟泡沫像水成膜泡沫一样在庚烷表面快速铺展。本研究开发的无氟泡沫灭火剂灭火性能和抗烧性能符合国标要求,并优于商业可用的AFFF性能。