СОСТАВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА Российский патент 1994 года по МПК A62C3/00 A62D1/00 

Изобретение относится к средствам тушения пожаров.

В настоящее время в мире широко применяются как средства тушения пожаров классов А, В, С порошки типа ПСБ-3, хладоны 13В₁ и 114В₂, углекислый газ. Норма расхода хладонов - 0,2-0,25 кг˙м^-3. Несколько больший расход углекислоты. Расход порошка ПСБ-3 составляет до 0,5 кг˙м^-3. Токсичность продуктов тушения (хладоны, углекислота), низкая огнетушащая эффективность, воздействие на атмосферу (особенно хладонов) - разрушение озонного слоя - озонные "дыры".

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав, содержащий в качестве окислителя - нитрат калия, а в качестве горючего - фенолформальдегидную смолу. Состав использован для вытеснения порошков.

Однако по назначению и характеру действия в качестве прототипа предлагаемого изобретения нами взят состав, содержащий термически рассеиваемый компонент, окислитель 15-45% и горючее связующее 3-50% .

Недостатком прототипа является его низкая огнетушащая эффективность; токсичность исходного сырья и продуктов термолиза (горения), которая обусловлена летучестью термически рассеиваемых компонентов типа гексахлорбензола, гексабромбензола, дибромтолуола, гексахлорэтана и подобных соединений; плохая работоспособность при повышенных давлениях.

Целью предлагаемого изобретения является повышение огнетушащей эффективности состава, исключение из продуктов его горения токсичных галогенсодержащих органических продуктов и обеспечение работоспособности состава при повышенных давлениях (2-29 атм).

Данные цели достигаются дополнительным введением в состав пластификатора, технологических добавок и модификатора горения; использованием в качестве термически рассеиваемого компонента неорганического соединения, выбранного из группы, содержащей хлорид, сульфат, сульфид, фосфат щелочных и/или щелочноземельных металлов и их смесь; увеличением доли окислителя до 95 мас. % ; использованием в качестве окислителя перхлората калия или перхлората натрия, или нитрата калия, или нитрата натрия, или их смеси; использованием в качестве горючего связующего эфиров целлюлозы (этилцеллюлоза, нитроцеллюлоза с содержанием азота 12-13% ) или каучуков (бутадиеннитрильный, натуральный, дивинилстирольный, уретановый), или полимеров (хлорированный поливинилхлорид, поливинилхлорид, поливинилбутираль, поливинилацетат), или смол (эпоксидная, полиэфирная), или их смесь; использованием технологических добавок в количестве до 2 мас. % ; использованием каучуков или полимеров в виде латексов или растворов 20-70% -ной концентрации; использованием в качестве пластификатора диэфирное или фосфорсодержащее соединение (дибутилфталат, дибутилсебацинат, триацетат глицерина, трикрезилфосфат), органический нитрат (нитроглицерин, динитратдиэтиленгликоль, динитраттриэтиленгликоль), органический азид S-триазинового ряда (2,4-диазидо-6-амино-S-триазин, 2,4-диазидо-6-азидо-этокси-S-триазин, 2-азидо-4-, 6-диазидоэто- кси-S-триазин или их смесь) или их смесь.

Использование в качестве термически рассеиваемого компонента или хлоридов металлов (особенно NaCl, KCl, CaCl₂, MgCl₂), или их сульфатов и сульфидов (экспериментально показана эффективность Na₂SO₄, CaSO₄, FeS, FeSO₄˙7H₂O, K₂S˙5H₂O, NaHS), или их фосфатов (экспериментально проверены Na₂HPO₄˙12H₂O, K₂HPO₄) позволило придать аэрозольгенерирующему составу дополнительное, новое свойство - состав стал аэрозольпорошковым. Такой состав при сгорании генерирует (выделяет) аэрозоль, которая одновременно с образованием рассеивает (разбрасывает) вновь введенный компонент. Компонент, как и порошковые составы, опускается на поверхности горения, покрывая ее пленкой, резко усиливает эффект тушения (тушение происходит не только в объеме, но и на поверхность горения - за счет экранирования и ее охлаждения). При содержании менее 1% такого термически рассеиваемого компонента состав теряет свойства покрывать горящую поверхность пленкой, при содержании более 35% - составы горят неустойчиво и качество рассеивания резко падает, так что предел введения таких компонентов составляет 1-35 мас. % .

Введение в состав, например, нитратов натрия, калия с одновременным увеличением доли окислителя позволило в продуктах сгорания составов получить новые соединения типа Na₂O, K₂O, KOH, K₂CO₃, Na₂CO₃, которые в сочетании с КСl из КСlO₄ существенно увеличили эффективность аэрозольной составляющей продуктов сгорания составов по тушащей эффективности и исключить в них продукты, содержащие органические галогенпроизводные и продукты их распада.

Экспериментально показано, что соотношение окислителей может быть различным, соотношение отражается только на направлении применения составов. Так, с ростом в аэрозоле доли хлоридов состав лучше тушит пожар класса А и при большем их содержании может быть использован для пожаров класса Д.

Рассматривая возможность массового непрерывного производства изделий из таких составов, экспериментально подтверждено использование связующих по прототипу и одновременно расширена номенклатура каучуков, полимеров и смол, используемых в качестве горючего связующего. Показано, что они могут быть использованы в широких пределах, но для технологии непрерывного прессования в состав с последними необходимо вводить дополнительно и пластификаторы. В качестве пластификаторов оценены нитраты различных спиртов и гликолей, как в чистом виде, так и в виде смесей, органические азиды S-триазинового ряда, также как в чистом виде, так и в виде смесей с нитратами или традиционными пластификаторами типа дибутилфталат, триацетин, трикрезилфосфат. Оценена возможность использования и индивидуальных традиционных пластификаторов.

Экспериментально установлены пределы по содержанию горючего связующего и пластификатора. Широкие пределы регулирования обусловлены как природой самих соединений, так и планируемой технологией формования изделий из них. Для обеспечения требуемого уровня реологических характеристик в состав введены традиционные технологические добавки в количестве до 2% .

Состав горит при атмосферном давлении, что эффективно с точки зрения уменьшения массогабаритных характеристик аэрозольгенерирующих устройств. При давлениях 2-20 атмосфер он горит неустойчиво и требует введения модификаторов горения.

Уровень вязкостных характеристик исходных масс (см. таблицу) показывает, что составы практически можно формовать по любой из существующих технологий - глухое прессование, непрерывное формование методом экструзии, свободное литье или литье под давлением. Изделия по технологиям глухого прессования и сформированные экструзией отверждаются или не требуют отверждения и после формования практически готовы к применению. Изделия, формуемые методом свободного литья или литья под давлением, требуют еще и отверждения при температуре, необходимой для выбранной системы структурирования.

Полученные экспериментальные результаты факультативно приведены в таблице.

П р и м е р 1 (метод изготовления одного из образцов).

Состав, мас. % : KClO₄ 39,5 KNO₃ 38,5 ПВА (поливинилацетат) 8,8 Дибутилфталат 3,5 Идитол 5,0 Вазелиновое масло 1,0 KCl 1,0 Углерод 0,2 Фторопласт-4 1,5 Стеарат Na 1,0
В аппарат для смешения вводят поливинилацетат в чистом виде (и тогда в аппарат вводят до 10% воды) или в виде 30-55% -ной водной дисперсии. Затем в два-три приема вводят KClO₄, KNO₃ и KCl. Перемешивают 20-30 мин, после чего вводят все добавки. После этого проводят перемешивание под вакуумом в течение 1 ч. Готовый полуфабрикат выгружают и передают на стадию вальцевания. 12-20 вальцовок полуфабриката при температуре 70-90^оС позволяют получить готовый полуфабрикат в виде полотна. Свернутое в рулон полотно передается на стадию формования на гидропресс при температуре 60-90^оС и давлении не менее 1000 кгс/см². Получаются круглые заготовки диаметром до 70 мм как с каналом, так и без него. Горячие заготовки режутся на изделия требуемой длины, которые передаются на стадии изучения или применения по назначению.

П р и м е р 2. Состав, мас. % : KClO₄ 34,5 KNO₃ 20,0 KCl 1,0 Нитроцеллюлоза с N = 12,8% 25,0 Нитроглицерин 18,4
ПАВ, технологические
добавки (углерод, вазе- линовое масло, стеарат Са) 1,1
В реакторе в воде при модуле 1: 5 смешивают 25,0 г нитроцеллюлозы, после получения устойчивой взвеси при работающей мешалке прикапывают 18,4 г нитроглицерина, через 20 мин после окончания прикапывания добавляют 1,1 г добавок. Перемешивание проводят 1 ч, после чего массу отжимают на фильтре и провяливают на воздухе. Массу с 10-15% влажности смешивают в аппарате смешения с 34,5 г KClO₄, 1,0 г KCl и 20 г KNO₃, которые вводят в два-три приема. После введения в аппарат последней порции окислителей, смесь перемешивают в течение 1 ч. Готовый полуфабрикат поставляют на вальцевание. На вальцах при температуре 70-9^оС продукт сушат и после 15-20 вальцовок получают полотно, которое формуют в рулон. Из рулона на гидропрессе при температуре 60-80^оС и давлении не менее 1000 кгс/см² формуют цилиндрические изделия.

П р и м е р 3. Состав, мас. % : KNO₃ 78 CKH-26 4,4 KCl 1,0 Поливинилбутираль 4,4 Триацетин 3,5 Добавки 8,7
Смешение как в примере 1, но перед введением HNO₃ в аппарат смешения вводят СКН-26 в виде латекса, после этого поливинилбутираль, добавки и по порциям KNO₃.

П р и м е р 4. Состав, мас. % : KNO₃ 59,0 KClO₄ 10,0 KCl 5,0
Полиэфирная смола с отвердителем 23,8 Добавки 1,2 ДБФ 1,0
Все смешение проводят в одном аппарате при температуре 25-30^оС, после загрузки всего окислителя перемешивание ведут 1 ч. Массу выливают под вакуумом в форму, в которой и отверждают до 10 сут при температуре 80-90^оС. Готовые изделия отправляют на физико-химические испытания или по прямому назначению.

Анализ факультативных данных, приведенных в таблице, показывает, что:
- составы превосходят прототип по огнетушащей эффективности, в них полностью отсутствуют токсичные галогенсодержащие органические кислоты и продукты их разложения (горения);
- выбранные пределы по всем инградиентам хорошо воспроизводятся и эффективны;
-изменение окислителя и их смеси позволяет получить оптимальную тушащую эффективность;
- введение пластификатора в выбранных пределах позволяет получать изделия с оптимальными свойствами, которые можно регулировать за счет их содержания;
- введение технологических добавок, модификаторов в количестве 0,1-15 мас. % позволяет изготовлять состав и обеспечивает его горение при повышенных давлениях. (56) ТУ 6-18-139-78 Порошок огнетушащий ПСБ-3
ГОСТ 15899-79 Хладон 114В₂ ГОСТ 8050-75 Двуокись углерода
Авторское свидетельство СССР N 1445739, кл. А 62 D 1/00, 1988.

Патент США N 3972820, кл. А 62 С 1/00, 1976.

Сущность изобретения: готовят смесь компонентов, содержащую (мас. % ) 1,0 - 35,0 термически рассеиваемого компонента, 50,0 - 94,0 окислителя 3,0 - 25,0 горючего связующего 1,0 - 20,0 пластификатора и 0,1 - 15,0 технологических добавок и модификатора горения. Технологические добавки содержатся в смеси в количестве 0,01 - 2,00 мас. % . В качестве окислителя используют перхлорат калия или натрия, или нитрат калия, или натрия или их смесь. В качестве термически рассеиваемого компонента используют соединение, выбранное из группы, содержащей хлорид, сульфат, сульфид и фосфат щелочных и/или щелочноземельных металлов и их смеси. В качестве горючего связующего используют вещество, выбранное из группы, содержащей эфир целлюлозы-этилцеллюлозу, нитроцеллюлозу, с содержанием азота 12 - 13% каучуки-бутадиеннитральный, полиуретановый, натуральный, дивинилстирольный, или полимер-перхлорвиниловую, смолу, поливинилхлорид, поливинилбутироль, поливинилацетат или смолу эпоксидную, полиэфирную. В качестве пластификатора используют диэфирные и фосфорсодержащие пластификаторы, например, дибутилфталат, дибутилсебацинат, триацетат глицерина, трикрезилфосфат, органические нитраты, например, нитроглицерин, динитратдиэтиленгликоль, динитраттриэтиленгликоль, органические азиды S-триазинового ряда, например, 2,4 диазино-6-амино-S-триазин, 2,4-диазидо-6-азидо-этокси-S-триазин, 2-азидо-4,6-диазидоэтокси-S-триазин или их смеси; или их смеси. Каучуки смолы и полимеры могут быть введены с соответствующим отвердителем. Каучуки и полимеры вводят в состав в виде соответственно 25 - 55% -ных латексов или водных дисперсий в количестве 3 - 25 мас. % . 5 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. СОСТАВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА, содержащий термически рассеиваемый компонент, окислитель и горючее связующее, отличающийся тем, что он дополнительно содержит пластификатор, технологические добавки и модификатор горения, а в качестве термически рассеиваемого компонента - неорганическое соединение, выбранное из группы, содержащей хлорид, сульфат, сульфид, фосфат щелочных, щелочноземельных металлов и их смесь, при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Термически рассеиваемый компонент 1,0 - 35,0
Окислитель 50,0 - 94,0
Горючее связующее 3,0 - 25,0
Пластификатор 1,0 - 20,0
Технологические добавки и модификатор горения 0,1 - 15,0
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что содержит технологические добавки в количестве 0,01 - 2,00 мас. % . 3. Состав по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве окислителя он содержит перхлорат калия, или перхлорат натрия, или нитрат калия, или нитрат натрия, или их смесь. 4. Состав по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что в качестве горючего связующего он содержит эфир целлюлозы - этилцеллюлозу, нитроцеллюлозу с содержанием азота 12 - 13% , или каучук - бутадиеннитрильный, уретановый, натуральный, дивинилстирольный; или полимер - хлорированный поливинилхлорид, поливинилхлорид, поливинилбутираль, поливинилацетат; или смолу - эпоксидную, полиэфирную, или их смесь. 5. Состав по п. 4, отличающийся тем, что он содержит каучук или полимер в виде латекса или раствора 20 - 70% -ной концентрации. 6. Состав по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что в качестве пластификатора он содержит диэфир, фосфорсодержащее соединение - дибутилфталат, дибутилсебацинат, триацетат глицерина, трикрезилфосфат, органический нитрат - нитроглицерин, динитратдиэтиленгликоль, динитраттриэтиленгликоль, органический азид S-триазинового ряда - 2,4-диазидо-6-амино-S-триазин, 2,4-диазидо-6-азидоэтокси-S-триазин, 2-азидо-4,6-диазидоэтокси-S-триазин или их смесь; или их смесь.