[发明专利]具有减少的链长的全氟烷基组合物

说明书

提供一种包含不长于全氟己基(C₆)的全氟烷基基团的新的含氟表面活性剂。该表面活性剂对用于灭火的水成膜泡沫(AFFF)和耐醇性成膜泡沫(AR‑AFFF)的制备是有用的。出乎意料的是，在AFFF和AR‑AFFF应用中这些化合物具有与含有为全氟辛基(C₈)和更长链的全氟烷基基团的传统表面活性剂相当的活性，甚至更优。还提供一种制备新的表面活性剂以及泡沫浓缩液的方法、制备泡沫的方法和使用包含新的表面活性剂的泡沫灭火的方法。

优先权数据

本申请要求2013年3月15日提交的US临时申请No.61/798542的优先权，该申请通过引用在此全部引入本申请。

背景技术

灭火泡沫浓缩液包含作为起泡剂的表面活性剂与溶剂和其他添加剂的混合物以提供泡沫所需要的机械和化学性能。该浓缩液与水原位混合并通过机械方式进行发泡，并将所得的泡沫喷射到火上，特别是燃烧液体的表面上。该浓缩液通常的使用浓度为约1-6％。

水成膜泡沫(AFFF)浓缩液的目的是在烃类液体表面上铺展水膜，从而提高灭火速度。这种铺展特性通过在AFFF中使用全氟烷基表面活性剂成为可能，即在溶液中产生非常低的表面张力值(15-20达因厘米^-1)，因此允许该水溶液在烃类液体的表面铺展。

然而，典型的AFFF泡沫对于水混溶燃料，例如低分子量醇、酮和酯等等所致的火情不是有效的，因为溶剂的混溶性导致泡沫被燃料溶解和破坏。为了解决这个问题，使用耐醇性AFFF(AR-AFFF)浓缩液，它包含与水混溶燃料接触形成沉淀的水溶性聚合物，在燃料和泡沫之间形成保护层。用于AR-AFF的典型的水溶性聚合物是多糖，例如黄原胶。AR-AFFF泡沫在烃类和水溶性燃料中都是有效的。

传统的AFFF浓缩液包含下列组分的混合物，全氟烷基和非氟化的表面活性剂，其每一个可以是阴离子、阳离子、非离子或两性的，溶剂例如二醇和/或二醇醚，和少量添加剂例如螯合剂、pH缓冲剂、腐蚀抑制剂等等。例如在US专利号3047619；3257407；3258423；3562156；3621059；3655555；3661776；3677347；3759981；3772199；3789265；3828085；3839425；3849315；3941708；395075；3957657；3957658；3963776；4038198；4042522；4049556；4060132；4060489；4069158；4090976；4099574；4149599；4203850和4209407中记载了各种AFFF浓缩液。例如US专利号4060489、US专利号4149599和US专利号4387032中记载了AR-AFFF浓缩液。

直到最近，用于灭火的水成膜泡沫不可避免地包含组分，其包括低分子量的含氟表面活性剂和具有全氟烷基链的含氟聚合物表面活性剂，其中该全氟烷基至少是全氟辛基(C₈)。例如，对于有效并持久地形成用于灭火应用的泡沫，人们相信表面活性剂需要至少一个全氟辛基以提供必要的物化性质。参见WO03/049813。然而，全氟辛基在环境方面已经被证明是持久的并且在测试动物的肝脏中积累，导致呼吁逐步淘汰包含含有全氟辛基的泡沫组分的材料。最近的监管工作，如美国EPA的PFOA工作计划和欧盟的指令，与基于调聚物的高级同系物的全氟化表面活性剂相关的是设法阻止含全氟辛基组分的使用。

碳氟表面活性剂的供应商和配方设计师已经设法用C₆或更低全氟烷基链的产品替换C₈+全氟烷基链产品以避免由于残余氟化烷基链的耐久性导致的环境危害的可能。然而，全氟己酸(PFHxA)，C₆碳氟表面活性剂推定的最终分解产物已经被证明是无毒的并且非生物累积的。因此EPA和其他管理当局更喜欢使用C₆而不是C₈或更高的全氟烷基同系物，并且积极调整上述C₈和更高全氟烷基产品的生产和进口。