АЭРОЗОЛЕОБРАЗУЮЩИЙ ОГНЕТУШАЩИЙ СОСТАВ Российский патент 1997 года по МПК A62D1/00 

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано в средствах объемного пожаротушения (различного типа генераторов пожаротушащего аэрозоля) для тушения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей (ЛВЖ и ГЖ) и твердых горючих материалов (в том числе, и тлеющих волокнистых материалов.

Широко известно использование пиротехнических дымообразующих составов для объемного пожаротушения.

Основным недостатком этих составов является низкая огнетушащая эффективность (удельный расход составов составляет 150-200 г/м³).

Известен также ряд специальных аэрозолеобразующих составов, используемых для объемного пожаротушения.

Основными недостатками приведенных выше составов являются низкая огнетушащая эффективность при объемном тушении твердых горючих материалов (более 150-200 г/м³), сложная технология изготовления зарядов из этих составов (отверждение состава происходит через 7-10 сут при температуре 80 ^oC).

Кроме того, известные составы неспособны к объемному тушению твердых тлеющих горючих материалов.

Наиболее близким к предлагаемому составу является состав по а. с. СССР N 192669.

Состав включает, мас. 35-50 кислородсодержащего окислителя (например, хлората калия, нитрата калия, нитрата натрия или нитрата аммония); 15-40 органического азотсодержащего горючего (например, дициандиамида, нитрогуанидина, мочевины); 22-35 углекислой соли аммония, натрия, калия, кальция или магния и около 3 идитола.

Этот состав выбран нами в качестве состава-прототипа. Недостатками состава-прототипа являются:
низкая эффективность объемного пожаротушения;
удельный расход при тушении ЛВЖ и ГЖ составляет 100-150 г/м ³, при тушении твердых горючих материалов 250-350 г/м³;
большое количество шлаков, образующихся при горении состава (15-20);
не обеспечивает объемного тушения тлеющих материалов.

Целью изобретения является разработка аэрозолеобразующего огнетушащего состава, обеспечивающего эффективное тушение очагов пожаров ЛВЖ, ГЖ и твердых горючих материалов, в том числе, и тлеющих. (Классы пожаров A₁, A₂, B, C, E).

Поставленная цель достигается тем, что в составе на основе азотнокислого калия и/или хлорнокислого калия и фенолформальдегидной смолы и/или тиоколэпоксидного компаунда и добавки в качестве добавки используют калийнофосфатное удобрение с содержанием K₂O и P₂ O₅ в соотношении от 0,5-1,0 до 1,0-2,2 и/или азотнофосфорное удобрение с содержанием N и P₂O₅ в соотношении от 0,7-1,0 до 1-5,7.

При этом в качестве калийно-фосфатного удобрения состав содержит полимерный метафосфат калия, в качестве азотно-фосфатного удобрения аммофос, а в качестве их смеси нитрофоску или аммофоскамид.

Известно, что основными характеристиками существующих минеральных удобрений (в том числе, калийно-фосфорных и азотно-фосфорных) являются содержание N, K₂O и P₂O₅. В зависимости от исходного сырья, способа и условий получения удобрения содержание N, K ₂O и P₂O₅ может изменяться, что и отражено в соответствующих соотношениях.

Так, для полимерного метафосфата калия (KPO₃)_n содержание K₂O и P₂O₅ составляет от 1.1,2 до 1,5.2,2.

Для аммофоса (смесь моноаммонийфосфата с диаммоний фосфатом) содержание N и P₂O₅ составляет от 0,7.1,0 до 1,0-5,7.

Предлагаемый аэрозолеобразующий состав содержит, мас.

Калий азотнокислый и/или калий хлорнокислый 35-80
Фенолформальдегидная смола и/или тиоколоэпоксидный компаунд 5-30
Калийно-фосфатное удобрение с содержанием
K₂O и P₂O₅ в соотношении от 0,5.1,0 до 1,0.2,2 и/или азотно-фосфорное удобрение с содержанием N и P₂O₅ в соотношении от 0,7.1,0 до 1.5,7 10-40
В качестве фенолформальдегидной смолы используют смолу СФ-0112 (идитол). Условная формула C₁₃H₁₂O₂. Смола СФ-0112 (идитол) - смола новолачного типа получается конденсацией избытка фенола с формальдегидом в присутствии избытка фенола в присутствии кислого катализатора (например, соляной кислоты). Смолу в предлагаемый состав вводят или в сухом виде, или в виде 20-50-го раствора в этиловом спирте.

Тиоколэпоксидный компаунд жидкая композиция на основе тиокола, эпоксидной смолы, двуокиси марганца, гексаметилентетрамина, дифенил- гуанидина и двуокиси кремния.

При этом тиоколэпоксидный компаунд содержит, мас.

Тиокол (полисульфидный каучук) 50-32
Эпоксидная смола 9-30
Двуокись марганца 77-14
Гексаметилентетрамин 0,5-3,5
Дифенилгуанидин 0,2-1,8
Двуокись кремния 0,2-1,8
Известно применение фосфатов аммония (например, аммофоса) в качестве огнетушащих порошков, например, П-2АП (ТУ-113-08-597-86), пирантан (ТУ 6-18-2-88), пирант А (ТУ 301-11-03-89), Totalit-6 (Пат. N 1621718, ФРГ), Р-11-24 (Франция), Rhodiex-ABC (Пат. N 2313093, Франция), Centvimax (Пат. N 1410469, Великобритания) и другие, при этом огнетушащие порошки используются в основном для поверхностного тушения пожаров различного класса при удельном расходе 0,8-1,0 кг/м². Размер частиц порошка в основном составляет 20-130 мкм. Следует отметить, что при взаимодействии частиц порошка с очагом пожара значительная часть (80-90) частиц размером более 10 мкм не успевает испариться (разложиться), поэтому использование огнетушащих порошков для объемного пожаротушения малоэффективно.

При уменьшении содержания в составе калия азотнокислого и/или калия хлорнокислого менее 35 мас. горение состава неустойчивое, большое количество шлаков и резкое снижение эффективности тушения, а при увеличении содержания калия азотнокислого и/или калия хлорнокислого более 80 мас. горение состава также нестабильное, снижение выхода аэрозоля и эффективности пожаротушения.

При уменьшении содержания в составе фенолформальдегидной смолы и/или тиоколэпоксидного компаунда менее 5 мас. происходит неоднородное смешивание компонентов и создаются условия для неустойчивого горения, а при увеличении содержания свыше 30 мас. происходит при горении образование большого количества шлаков и снижение эффективности тушения.

При уменьшении содержания в составе калийно-фосфорного и/или азотно-фосфорного удобрения менее 10 мас. происходит снижение эффективности тушения, а при увеличении более 40 мас. неустойчивое горение в пульсирующем режиме, образование большого количества шлаков, выброс капель плава компонентов.

Изготовление состава и зарядов из него осуществляют по следующей технологии.

Исходные компоненты измельчают до порошкообразного состояния. Затем перемешивают их в лопастном смесителе в течение 10-25 мин, после этого в чашу смесителя загружают фенолформальдегидную смолу в виде 20-30-го раствора в этиловом спирте и/или тиоколэпоксидный компаунд (без ускорителя полимеризации дифенилгуанидина). Полученную смесь перемешивают в течение 10-25 мин. После этого полученный состав гранулируют и сушат в течение нескольких часов при температуре 30-60 ^oC. При использовании тиоколэпоксидного компаунда через 10-15 мин после его загрузки вводят ускоритель полимеризации - дифенилгуанидин. При использовании фенолформальдегидной смолы в сухом виде ее вводят в состав вместе со всеми компонентами, при этом операции грануляции и сушки не производят. Изготовление зарядов производят методом глухого прессования на гидравлических прессах при удельном давлении прессования 1500-1800 кг/см².

Сущность предлагаемого изобретения сводится к следующему. В процессе горения аэрозолеобразующего состава в дисперсной фазе аэрозоля образуется значительное количество (50-60) мелкодисперсных высокоактивных (свежеобразованных с высокой удельной поверхностью) соединений калия, на поверхности которых происходит ингибирование реакций в пламени. Анализ дисперсного состава частиц аэрозоля показал, что в процессе горения образуются в основном частицы размером 0,5-2 мкм, которые обладают высокой седиментационной устойчивостью, что также вносит значительный вклад в повышение эффективности пожаротушащего аэрозоля. Так, за 30-60 мин массовая концентрация азрозольных частиц снижается всего в 4 раза. Введение в состав калийно-фосфорного и/или азотно-фосфорного удобрений обеспечивает образование в дисперсной фазе аэрозоля различных конденсированных фосфатов аммония и/или калия, которые, попадая в зону высоких температур от очага пожара, разлагаются, образуя клейкое и гигроскопичное промежуточное соединение фосфата с азотом, которое, оседая, образует на поверхности очагов пожара, например, твердых горючих материалов (дерево, резина полимеры) пленку, имеющую стекловидную структуру. Происходит изоляция очага пожара и прекращается доступ к нему кислорода и горение прекращается.

Таким образом, образование в процессе горения и выход в дисперсную фазу аэрозоля мелкодисперсных высокоактивных соединений калия, конденсированных фосфатов аммония и/или калия и промежуточных соединений фосфата и азота обеспечивают высокую огнетушащую эффективность предлагаемого состава не только по тушению ЛВЖ и ГЖ, но и твердых горючих материалов, в том числе, и тлеющих.

Примеры получения предлагаемого аэрозолеобразующего огнетушащего состава с различным содержанием компонентов приведены в табл.1.

В табл. 2-3 приведены результаты сравнительных испытаний предлагаемого состава и состава-прототипа.

Испытания проводились в камерах объемом 0,25 и 12 м³. Для испытаний в камере 0,25 м³ использовали образцы составов, запрессованных в бумажно-катанную оболочку ⊘ 10 мм при удельном давлении прессования Р_уд.=1700±100 кг/см². Для испытаний в камере W 12 м³ использовали заряды из составов, запрессованные в бумажно-металлическую оболочку диаметром 100 мм при Р_уд.= 1700±100 кг/см².

Анализ данных табл. 1-3 показывает, что предлагаемый аэрозолеобразующий огнетушащий состав превосходит состав-прототип по огнетушащей эффективности (удельному расходу) ЛВЖ в 2-3 раза и при этом обладает новым положительным качеством обеспечивает объемное тушение пожаров класса А (тлеющие материалы).

Использование: противопожарная техника. Сущность изобретения: очаги пожара тушат продуктами сгорания аэрозолеобразующего огнетушащего состава, содержащего, мас. %: 35-80 калия азотнокислого и/или калия хлорнокислого, 5-30 фенолформальдегидной смолы и/или азотно- фосфорного удобрения с содержанием K₂O и P₂O₅ в соотношении от 0,5-1,0 до 1-2,2 и/или азотно-фосфорного удобрения с содержанием N и P₂O₅ в соотношении от 0,7-1,0 до 1-5,7, при этом в качестве калийно-фосфорного удобрения используют полимерный метафосфат калия, в качестве азотно-фосфорного удобрения - аммофос, а в качестве смеси удобрений - нитрофоску или аммофоскамид. 1 з. п. ф-лы, 3 табл.

1. Аэрозолеобразующий огнетушащий состав, включающий калий азотнокислый и/или калий хлорнокислый, органическую смолу и добавку, отличающийся тем, что в качестве органической смолы он содержит фенолформальдегидную смолу и/или тиоколэпоксидный компаунд, а в качестве добавки содержит калийно-фосфорное удобрение с соотношением K₂O P₂O₅ 0,5 1,0 1,0 2,2 и/или азотно-фосфорное удобрение с соотношением N P₂O₅ 0,7 - 1,0 1,0 5,7 при следующем соотношении компонентов, мас.

Калий азотнокислый и/или калий хлорнокислый 35 80
Фенолформальдегидная смола и/или тиоколэпоксидный компаунд 5 30
Указанное калийно-фосфорное удобрение 10 40
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве калийно-фосфорного удобрения он содержит полимерный метафосфат калия, в качестве азотно-фосфорного удобрения аммофос, а в качестве смеси удобрений - нитрофоску или аммофоскамид.