李明罡

（辽宁省消防救援总队，防火监督处，辽宁 沈阳 110031）

闪点是易挥发的可燃物质表面形成的空气和蒸气的混合物遇到明火燃烧的最低温度，是衡量化合物易燃程度的重要物理参数，物质的闪点越低，危险性就越大。一些闪点低的可燃液体蒸气云达到爆炸极限浓度就会发生火灾爆炸事故。如果能提高可燃液体的闪点，就可以提高可燃液体的安全性。因此，提高可燃液体的闪点就显得十分必要。可是，在物质安全资料表中只能查到纯物质或特定浓度下溶液的闪点。而混合液体却是在涂料工业、香料工业、化工冶金、制药、精细化工、有机合成等行业中大量使用的，混合物的闪点由于其成分和配比的多样性，无法直接查阅到相关的数据。因此，对混合物的闪点进行研究，应建立相应的理论预测模型，弥补单纯试验研究方法的缺陷与不足。至今为止，国内对混合液体闪点的相关研究多数是利用Taylor 导出的特殊多项式来处理和分析试验数据，然后推导出混合物的闪点与各组分体积浓度之间的经验模型。但这些模型的推导较为复杂，模型结构缺少物理意义，且模型预测的效果完全取决于拟合数据的精确度，缺乏理论基础。此外，目前国内对多组分可燃液体混合溶液的研究基本上都是在不含水的基础上进行的，且以往的多组分研究也都只是针对特定的液体组分进行预测。

张雷等人采用了Taylor 多项式拟合出了三元混合液体闪点的经验公式，并用试验数据进行了验证。沈瑞华等人对三元互溶可燃性液体水溶液体系进行了研究。试验结果表明模型的试验值和预测值比较吻合，有较强的预测性能。实现了根据纯组分的相对分子质量、沸点、相对密度等常见的理化参数对混合物的闪点进行预测的功能。

目前该文以乙醇为研究对象，通过添加不燃溶剂水、正丙醇、乙二醇甲醚和二苯醚，研究可燃液体闪点的变化规律。根据不同的组分配比，研究不同种类的添加剂对乙醇溶液二元混合液体的闪点的影响。

1 试验

1.1 试验材料

试验选用无水乙醇、水、正丙醇、二苯醚、乙二醇甲醚，以上各种药品均为分析纯，源于国药集团化学试剂有限公司。

1.2 试验设备

使用TDB-6A 型电脑闭口闪点测定仪装置（吉林市天宇仪器仪表厂）进行液态危险品的闪点测定。

2 结果与讨论

2.1 理论计算

对化学品进行筛选需要先了解化学品的闪点，进而分析化学品的危险特性。但是在生产过程中经常会有不同液体相混合的情况，很难从文献中查到闪点数据，因此试验测量闪点不可缺少。

根据经验公式（1）算出理论计算值，以便于进行预闪设定。

式中：—混合液体的闪点，°C；，，…，V—各组分的体积分数；，，…，T—各组分的闪点，°C。

将公式（1）变形可得1/=/+/+…+V/T，从变形式中可以看出公式（1）的意义：混合液体闪点的倒数等于各组分闪点的倒数的算术平均值。利用公式（1）分别计算乙醇和水、乙醇和正丙醇、乙醇和乙二醇甲醚、乙醇和二苯醚4 种混合液态危险品的闪点，具体闪点计算结果见表1～表4。

表1 乙醇和水混合液体闪点计算值

表4 乙醇和二苯醚混合液体闪点计算值

2.2 闪点试验值与计算值对比

图1为水-乙醇混合液体闪点的试验值和计算值随水体积分数变化曲线图。从图1 中可以看出试验值和计算值曲线接近吻合，尤其是水的体积分数到达40%之后。说明这组试验的试验值与计算值比较相似，试验误差比较小。图1 中水和乙醇的混合溶液的试验值和计算值曲线均呈上升趋势，说明随着水的体积分数增大，混合液体闪点越来越高，曲线走向越来越陡，闪点升高速度越来越快。图1 中曲线上的每个闪点值均高于乙醇的闪点13℃，所以把不燃溶剂水添加到乙醇溶液中，可以有效提高乙醇液体的闪点。当水和乙醇的混合溶液中水的体积分数达到50%时，图1 中2 条曲线明显变陡，说明当混合溶液中水的体积分数大于乙醇溶液时，闪点有明显的提升现象，且提升越来越快。当水和乙醇的混合溶液中水的体积分数达到60%时，混合溶液的火灾危险性由甲类液体变为乙类液体。当水和乙醇的混合溶液中水的体积分数达到70%时，试验中没有出现闪燃现象。说明当不燃溶剂添加到可燃溶剂中时，随着不燃溶剂体积分数的增多，可燃液体的可燃性越来越低，最终可能会变为不燃液体。当水和乙醇的混合溶液中水的体积分数超过80%时，闪点计算值曲线变得更陡，闪点计算值增大得更迅速。

图1 水-乙醇混合液体闪点的试验值和计算值随水体积分数变化曲线

表2 乙醇和正丙醇混合液体闪点计算值

表3 乙醇和乙二醇甲醚混合液体闪点计算值

图2是正丙醇-乙醇混合液体闪点的试验值和计算值随正丙醇体积分数变化曲线图。从图2 中可以发现试验值和计算值曲线偏差较大，且正丙醇的试验值特别不稳定。由于正丙醇闪点较低，为15℃，而实验室的室温为20℃。受试验条件限制，必须通过外界措施来降低液体温度，这里采用的方式为冰敷降温。把盛有混合溶液的烧杯坐入冰水中来降低混合溶液的起始温度，进而测出混合液体的闪点值，这可能会导致混合溶液发生改变而使试验产生较大误差。正丙醇和乙醇的混合溶液的试验值和计算值的每个闪点均高于乙醇的闪点13℃，所以把正丙醇溶液添加到乙醇溶液中，可以提高乙醇溶液的闪点。此外，当添加正丙醇溶液体积分数为90%时，正丙醇和乙醇的二元混合溶液闪点最高。正丙醇-乙醇混合液体闪点的试验值和计算值随正丙醇体积分数变化曲线图中计算值曲线呈稳步上升状态，而试验值曲线起伏不定。

图2 正丙醇-乙醇混合液体闪点的试验值和计算值随正丙醇体积分数变化曲线

图3是乙二醇甲醚-乙醇混合液体闪点的试验值和计算值随乙二醇甲醚体积分数变化曲线图。根据图3 可以看出试验值和计算值曲线比较吻合，尤其是乙二醇甲醚的体积分数到达40%之后，计算值和试验值的曲线几乎重合。图3 中闪点试验值和计算值随乙二醇甲醚体积分数变化均呈上升趋势，说明随着乙二醇甲醚体积分数的增大，混合液体闪点越来越高。此外，图3 试验值和计算值的每个闪点值均高于乙醇的闪点13℃，所以把乙二醇甲醚溶液添加到乙醇溶液中，可以提高乙醇液体的闪点。随着乙二醇甲醚的体积分数越大，二元混合溶液的闪点越接近乙二醇甲醚的闪点值。当乙二醇甲醚的体积分数为90%时，混合溶液的危险性由甲类液体变为乙类液体。由此可见将乙类液体添加到甲类液体中可以提高原液体的闪点值，也即提高了安全性。

图3 乙二醇甲醚-乙醇混合液体闪点的试验值和计算值随乙二醇甲醚体积分数变化曲线

图4为二苯醚-乙醇混合液体闪点的试验值和计算值随二苯体积分数变化曲线图。从图4 中可以看出试验值和计算值曲线接近吻合，试验值和计算值随乙二醇甲醚体积分数变化均呈上升趋势，说明随着二苯醚体积分数的增大，混合液体的闪点越来越高。试验值和计算值的每个闪点值均高于乙醇的闪点13℃，所以把二苯醚溶液添加到乙醇溶液中，可以提高乙醇液体的闪点。当二苯醚溶液的体积分数达到70%时，混合溶液的危险性由甲类变为乙类；当二苯醚溶液的体积分数为90%时，混合溶液的危险性由乙类变为丙类。由此可见将丙类液体添加到甲类液体中可以提高原液体的闪点值，添加高闪点的溶液可提高低闪点溶液的闪点值，从而降低了危险性。

图4 二苯醚-乙醇混合液体闪点的试验值和计算值随二苯醚体积分数变化曲线

由图1～图4 中二元混合溶液闪点的试验值随添加剂体积分数变化曲线可以看出，不论是乙醇-水溶液、乙醇-正丙醇溶液、乙醇-乙二醇甲醚溶液还是乙醇-二苯醚溶液的试验值曲线总体都呈上升趋势，所以添加剂的体积分数越大，混合溶液的闪点越高。当水的体积分数大于70%时，混合溶液不再发生闪燃现象。该文所用到的4 种添加剂均可以提高乙醇溶液的闪点。它们的共同点为除了水溶液为不燃溶剂，其他3 种可燃溶剂的闪点均比乙醇溶液要高。

水为无机溶液，而正丙醇、乙二醇甲醚、二苯醚均为有机溶剂。通过观察越种有机物的结构式发现正丙醇和乙二醇甲醚的结构式只差一个氧键（—O—），乙醇-乙二醇甲醚混合溶液的闪点值普遍高于乙醇-正丙醇的混合溶液的闪点值，说明在碳原子和羟基数量相同的情况下，带有氧键的有机溶剂能够更好地提高溶液闪点值。乙二醇甲醚和二苯醚的结构式中都有氧键，乙醇-二苯醚混合溶液的闪点值要高于乙醇-乙二醇甲醚混合溶液的闪点值，可以说明当有机溶剂中含有相同数量的氧键时，碳原子的数量越多，提高溶液闪点的效果越好。

3 结论

该文采用了TDB-6A 型电脑闭口闪点测定仪装置，对乙醇-水、乙醇-正丙醇、乙醇-乙二醇甲醚和乙醇-二苯醚的二元混合溶液闪点进行了研究。得出的结论如下：1）向可燃溶剂中添加高闪点的添加剂，可以提高混合溶液的闪点值。当添加剂的体积分数到达50%后，闪点提高幅度更大；当添加不燃液体时，无论不燃液体在混合溶液中分子作用力如何变化，挥发的不燃液体分子并不支持可燃物的燃烧性能。因此，添加不燃液体可提高可燃溶液的闪点。2）在碳原子数量相同、羟基数量相同的情况下，带有氧键的有机溶剂提高溶液闪点值的效果相对更明显。当有机溶剂中含有相同数量的氧键时，碳原子的数量越多，提高混合溶液闪点的效果越好。闪点的高或低是表征可燃液体的火灾危险性的一项重要参数，闪点越低，可燃液体的火灾危险性越大；闪点越高，可燃液体的火灾危险性越小。所以向可燃液体中添加高闪点的添加剂，提高可燃液体的闪点，可降低可燃液体的危险性。该文的试验结果对可燃液体使用、储存和运输过程的安全有重要的实际意义。