Пленкообразующие пенообразователи

Пленкообразующие пенообразователи — это класс химических веществ, предназначенных для получения воздушно-механической пены, способной образовывать на поверхности горючей жидкости тонкую водную пленку, изолирующую ее от доступа кислорода и паров. Данные составы используются преимущественно в системах пожаротушения для ликвидации возгораний легковоспламеняющихся и горючих жидкостей (класс B), а также для предотвращения повторного воспламенения.

История

Разработка пленкообразующих пенообразователей началась в середине XX века в ответ на рост объемов хранения и транспортировки нефтепродуктов. Традиционные пены на основе протеинов и синтетических углеводородов обладали недостаточной устойчивостью к воздействию топлива и не обеспечивали надежной изоляции поверхности. В 1960-х годах в США и Великобритании были созданы первые фторсодержащие пленкообразующие концентраты (AFFF — Aqueous Film Forming Foam). Их ключевой особенностью стало образование тонкой водной пленки на поверхности углеводородов, что значительно повысило эффективность тушения. В СССР аналогичные разработки велись с 1970-х годов, и к 1980-м были созданы отечественные образцы (например, ПО-6А3Ф). С конца 1990-х годов в связи с экологическими ограничениями (Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях) начался переход к фторсодержащим пенообразователям с пониженным содержанием перфтороктановой кислоты (ПФОК) и ее солей, а также к бесфторовым альтернативам.

Классификация

Пленкообразующие пенообразователи классифицируются по нескольким признакам.

По химическому составу

• Фторсодержащие (AFFF, FFFP, AR-AFFF, AR-FFFP). Основу составляют перфторированные и полифторированные поверхностно-активные вещества (ПАВ). Они обеспечивают низкое поверхностное натяжение (менее 18 мН/м), что позволяет пленке растекаться по поверхности топлива. Подразделяются на:
• AFFF (Aqueous Film Forming Foam) — синтетические фторсодержащие пенообразователи, образующие водную пленку.
• FFFP (Film Forming Fluoroprotein) — фторпротеиновые пенообразователи, сочетающие свойства фторсодержащих ПАВ и протеиновой основы.
• AR-AFFF (Alcohol Resistant AFFF) — спиртостойкие фторсодержащие пенообразователи, предназначенные для тушения полярных жидкостей (спиртов, кетонов, эфиров), которые разрушают обычную пену.
• Бесфторовые (F3). Создаются на основе комбинации углеводородных, силиконовых или других неионогенных ПАВ. Они не содержат перфторированных соединений, что снижает экологическую нагрузку, но их пленкообразующие свойства и устойчивость к топливу могут быть ниже, чем у фторсодержащих аналогов.

По кратности пены

• Низкой кратности (до 20). Используются для тушения разливов топлива, в стационарных системах на резервуарах и в лафетных стволах.
• Средней кратности (от 20 до 200). Применяются для объемного тушения в помещениях, на открытых площадках и для защиты от теплового излучения.
• Высокой кратности (свыше 200). Используются для заполнения больших объемов (ангары, трюмы, подвалы) и для тушения твердых горючих материалов.

По назначению

• Общего назначения. Для тушения неполярных жидкостей (нефть, бензин, керосин, дизельное топливо).
• Специального назначения (спиртостойкие). Для тушения полярных жидкостей, а также в комбинации с неполярными.

Механизм действия

Пленкообразующие пенообразователи работают по двум основным механизмам:

1. Изолирующее действие пены. Пена, состоящая из пузырьков газа (воздуха, азота или углекислого газа), разделенных пленкой раствора пенообразователя, покрывает поверхность горящей жидкости. Она препятствует поступлению кислорода к зоне горения и снижает испарение горючего.
2. Образование водной пленки. При контакте с поверхностью углеводорода (например, бензина) из пены выделяется водный раствор пенообразователя. Благодаря чрезвычайно низкому поверхностному натяжению (ниже, чем у топлива) этот раствор растекается по поверхности, образуя тонкую (толщиной в несколько микрометров) водную пленку. Пленка дополнительно изолирует топливо от воздуха, а также препятствует повторному воспламенению, так как она не смешивается с топливом и не разрушается им.

Характеристики и свойства

Ключевые свойства пленкообразующих пенообразователей:

• Поверхностное натяжение. Основной показатель, определяющий способность к пленкообразованию. Для фторсодержащих составов оно составляет 15–18 мН/м, для бесфторовых — 20–25 мН/м.
• Вязкость. Влияет на способность к транспортировке по трубопроводам и дозированию. Обычно составляет 1–5 сП при 20 °C.
• Температура застывания. Определяет условия хранения и применения. Стандартные значения — от -5 °C до -20 °C, для арктических исполнений — до -40 °C.
• Срок хранения. В герметичной таре при соблюдении температурного режима составляет от 5 до 15 лет.
• Биоразлагаемость. Для современных бесфторовых составов может достигать 90% и более за 28 суток. Фторсодержащие составы, особенно содержащие ПФОК, являются стойкими загрязнителями.

Применение

Пленкообразующие пенообразователи используются в следующих областях:

• Пожаротушение на объектах нефтегазового комплекса: резервуарные парки, нефтебазы, автозаправочные станции, нефтепроводы.
• Химическая промышленность: предприятия по производству и хранению спиртов, растворителей, лаков, красок.
• Транспорт: авиационные ангары, железнодорожные цистерны, танкеры, причалы для перегрузки нефтепродуктов.
• Энергетика: трансформаторные подстанции, маслонаполненные кабельные линии, машинные залы электростанций.
• Промышленные и складские помещения: места хранения горючих жидкостей, цеха с использованием ЛВЖ.

Примеры

• AFFF (Россия): ПО-6А3Ф, ПО-6ТС-М, ПО-6А3Ф-В.
• AFFF (зарубежные): Light Water (3M, США), Phos-Chek (США), Ansulite (США).
• AR-AFFF (Россия): ПО-6А3Ф-С, ПО-6ТС-М-С.
• Бесфторовые (F3): BioFoam (США), FoamPro (Россия), Solberg (Норвегия).

Экологические аспекты и ограничения

Основной экологической проблемой, связанной с пленкообразующими пенообразователями, является наличие в их составе перфторированных и полифторированных алкилированных веществ (ПФАС). Эти соединения обладают высокой стойкостью к разложению в окружающей среде, способны накапливаться в организмах живых существ и могут оказывать токсическое воздействие. В связи с этим с 2000-х годов в ряде стран (США, страны Европейского союза, Канада) введены ограничения на использование фторсодержащих пенообразователей, особенно для тренировочных целей и на объектах, где возможен сброс в водоемы. В Российской Федерации действуют санитарные нормы, регулирующие содержание ПФАС в сточных водах, и ведется работа по внедрению экологически безопасных альтернатив. Применение пленкообразующих пенообразователей регламентируется ГОСТ Р 50588-2012 «Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний» и сводами правил по пожарной безопасности.

Источники

1. ГОСТ Р 50588-2012 «Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний».
2. СНиП 2.04.09-84 «Пожарная автоматика зданий и сооружений» (раздел «Пенообразователи»).
3. Руководство по тушению пожаров нефти и нефтепродуктов (ВНИИПО МЧС России).
4. Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях (2001).
5. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности (Федеральный закон № 123-ФЗ).
6. Справочник «Пенообразователи для пожаротушения» (под ред. В.И. Блинова, 2015).