ОГНЕГАСЯЩИЙ СОСТАВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК A62D1/00 

Изобретение относится к средствам пожаротушения. Предлагаемые объекты изобретения позволяют создать средства пожаротушения, которые обеспечивают подавление возгорания на ранних этапах его развития, что чрезвычайно востребовано на транспорте, в радиоэлектронике, машиностроении, нефтеперерабатывающей и угледобывающей промышленности, на производстве легковоспламеняемых красок, лаков и строительных материалов, в других областях жизнедеятельности человека, включая бытовые потребности.

Известны огнегасящие составы и композиции, включающие полимерное связующее и микрокапсулированный пожаротушащий агент объемного действия, автоматически выделяющийся при нагревании.

Так, в авторском свидетельстве СССР №1696446, 1989 г. описана огнегасящая капсулированная композиция и способ ее получения. Согласно этому документу известная огнегасящая композиция представляет собой связующее и микрокапсулированный хладон 114В2, при этом в качестве связующего она содержит эпоксидную смолу ЭД-20, эпоксидированный полиоксихлорпропиленовый эфир глицерина и полиэтиленполиамин (ПЭПА) при определенном соотношении компонентов.

Эту композицию получают следующим образом. Эпоксидную смолу ЭД-20 и оксилидин, взятые в определенных соотношениях, тщательно перемешивают до однородной массы, затем добавляют ПЭПА, массу снова перемешивают и в нее постепенно порциями вводят при перемешивании микрокапсулы с хладоном 114В2. После тщательного перемешивания полученную смесь заливают в форму или наносят на поверхность и отверждают ее при комнатной температуре в течение 2 суток. Получаемое изделие или покрытие обеспечивает взрывной характер вскрытия капсул в узком температурном интервале 150-165°С, при этом потери хладона 114В2 до срабатывания капсул не превышают 8-10%. Взрывной характер вскрытия капсул приводит к единовременному выбросу больших концентраций хладона, что способствует эффективному тушению пожара в течение 3-20 с. Однако указанная композиция не может обеспечить максимально эффективного тушения огня, поскольку в ней мала концентрация огнетушащего агента. Массовое соотношение полимерного связующего и микрокапсулированного пожаротушащего агента составляет 60:40. Кроме того, эпоксидная смола со временем стареет, растрескивается, а также недостаточно устойчива к атмосферному воздействию, особенно ультрафиолетовому излучению.

В патенте США US 4138356 также сообщается о капсулированном огнегасящем составе, который используется, чтобы добиться самозатухания полимерной массы (пенополиуретана) с капсулами, содержащими огнегасящее средство.

Однако этот известный состав предназначен только для придания негорючести вспененным полиуретанам и не может обеспечить тушение внешнего источника огня, поскольку в качестве антипиренов используются органические фосфаты (например, трис2,3-дибромпропилфосфат), являющиеся высококипящими жидкостями или твердыми веществами.

Использование в качестве антипирена высококипящих жидкостей или твердых веществ не требует высокой прочности от стенок микрокапсул, которые предъявляются к ним низкокипящими галогенуглеродами. В этом патенте использованы огнегасящие агенты с температурой кипения выше 200°С. При нагреве же галогенуглеродов, например, хладона 114В2 (температура кипения 47,3°С) до 130°С он создает давление около 13-14 атмосфер, что приводит к разрыву капсул.

Полиуретан, из которого выполнены стенки капсул, по указанному патенту получен путем конденсации диизоцианата с триметилолпропаном.

В патенте РФ №2161520, 1998 г. описан озонобезопасный огнегасящий полимерный композиционный материал, который содержит полимерное связующее холодного отверждения и микрокапсулированный пожаротушащий агент, а также способ его получения. В качестве пожаротушащего агента используют вещества класса галогензамещенных углеводородов, имеющие формулу С₃F₇I, либо С_nF_2n+2, где n=5-7, либо (C₂F₅)₂N(C_mF_2m+1), где m=1-2. Компоненты входят в состав композиции в соотношении, мас.%: микрокапсулированный пожаротушащий агент 40-51,4, полимерное связующее - остальное. Полимерное связующее холодного отверждения выбрано из класса полиэпоксидов на основе диановых или алифатических эпоксидных смол, или смеси диановых и алифатических эпоксидных смол, или класса полиуретанов. Материал представляет собой термореактивную полимерную композицию, содержащую дисперсный наполнитель, в качестве которого используют микрокапсулированный пожаротушащий агент. Пожаротушащий агент выполнен в виде микрокапсул, каждая из которых представляет собой микросферу из желатина диаметром 100-400 мкм, состоящую из сферической полимерной оболочки и заключенного внутри оболочки жидкого пожаротушащего агента. Микрокапсулы вскрываются в интервалах температур 130-149°С и 166-190°С. В зависимости от используемой литьевой формы материал может выпускаться в виде листов для футеровки, фасонных изделий требуемой конфигурации или мастики холодного отверждения. Согласно этому патенту прочность оболочки микрокапсулы зависит от ее диаметра, авторами установлено, что оптимальный диаметр микрокапсул находится в пределах 100-400 мкм.

Процесс изготовления известного огнегасящего материала может быть реализован на стандартном химическом оборудовании и включает следующие стадии.

1. Микрокапсулирование пожаротушащего агента методом жидкофазного разделения в водном растворе полимера оболочки. Технологические параметры в рамках указанного метода существенным образом определяются такими физико-химическими характеристиками пожаротушащего агента, как температура кипения, поверхностное натяжение и т.п.

2. Дозирование ингредиентов, а именно смол, отвердителя и микрокапсулированного пожаротушащего агента, в обогреваемый реактор, снабженный мешалкой.

3. Перемешивание композиции.

4. Заполнение литьевых форм жидкой композицией.

5. Отверждение материала.

Известный состав обеспечивает «взрываемость» капсул в интервале температур 130-149°С и 166-190°С.

Он обеспечивает высокое содержание огнегасящего агента в микрокапсулах до 94%. Однако массовое соотношение полимерного связующего и микрокапсулированного пожаротушащего агента в этом продукте составляет 60:40, т.е. содержание огнегасящего агента в нем менее 50%.

При этом капсулы обладают достаточной герметичностью для хранения легколетучих галогенуглеродов.

Получаемая композиция является дорогостоящей вследствие трудоемкости способа ее получения и малых времен нахождения связующего в пластичном состоянии или сохраняющем свойства текучести. Ввиду растрескивания эпоксидной смолы на свету известный огнегасящий продукт имеет ограниченный срок годности.

Поскольку в известном составе в качестве связующего используется эпоксидная смола и отвердитель, отверждение происходит за несколько часов и состав следует формовать сразу при получении. Таким образом, его нельзя применять для производства лаков, красок и пр. строительных материалов с огнегасящими свойствами, подразумевающих длительное хранение перед применением.

Известный способ получения микрокапсул для огнегасящего средства требует условий 45-55°С, сначала медленного охлаждение до 20-15°С, а затем быстрого до 5-3°С с одновременной 5-6-кратной промывкой абсолютно сухим холодным спиртом, что представляет собой трудоемкий и дорогостоящий процесс. Используемые смолы с отвердителем «живут», т.е. остаются жидкими при комнатной температуре, только в течение 40-50 минут, после чего теряют свою текучесть. Если их смешивать в «обогреваемом реакторе» при 50-60°С они загустеют еще быстрее, за 15-20 минут. Затвердевшую смолу в аппарате очень трудно удалить, требуется ее выжигать.

Вышеописанная в патенте РФ №2161520 композиция и способ ее получения были выбраны в качестве прототипов огнегасящего состава и способа его получения по предлагаемому изобретению.

Как отмечалось выше, недостатком известного состава и способа по патенту №2161520 является то, что получаемая композиция является дорогостоящей вследствие трудоемкости способа ее получения и малого времени нахождения связующего в пластичном или текучем состоянии, сложности ее эксплуатации по вышеописанным причинам, недостаточных огнегасящих свойств ввиду низкого содержания огнегасящего агента.

Техническим результатом изобретения в части как «Огнегасящего состава», так и в части «Способа его получения» является снижение себестоимости и повышение эксплуатационных (огнегасящих) свойств конечного продукта вследствие упрощения и удешевления получения микрокапсулированного огнегасящего агента, удлинения срока его «жизнеспособности» в виде сохранения свойств пластичности или текучести до нескольких лет при сохранении высокого содержания огнегасящего агента как в микрокапсулах (90-95%), так и в самом составе (70-90%) высокой герметичности микрокапсул и единовременном срабатывании микрокапсул при заданной температуре в интервале 110-165°С.

Этот технический результат в части «Огнегасящий состав» достигается тем, что в предлагаемом огнегасящем составе, содержащем микрокапсулы с ядром из галогенуглерода, окруженного оболочкой из полимерного материала, распределенные в полимерном связующем, полимерным связующим являются водорастворимые или водонерастворимые полимеры в виде растворов или дисперсий в воде или органических растворителях соответственно, материалом оболочки микрокапсул является полимочевина и/или полиуретан на основе предполимера полиизоцианата, при этом сами капсулы имеют различающиеся размеры в диапазоне 2-100 мкм.

Галогенуглероды могут быть фторуглеродами, и/или фторхлоруглеродами, и/или фторбромуглеродами, и/или фториодуглеродами.

Галогенуглеродом может быть 1,1,2-трифтортрихлорэтан.

Галогенуглеродом может быть 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан.

Галогенуглеродом может быть 2-иод-1,1,1,2,3,3,3-гептафтор пропан.

Связующим является акриловая, и/или алкидная, и/или глифталевая, и/или латексная, и/или пентафталевая, и/или эпоксидная смола, и/или поливинилхлорид, и/или полиуретан, и/или полимочевина, и/или поливиниловый спирт, и/или поливинилацетат.

Содержание огнегасящего агента в огнегасящем составе составляет 70-90%.

Этот технический результат в части «Способа изготовления огнегасящего состава» достигается тем, что в предлагаемом способе изготовления огнегасящего состава путем приготовления микрокапсул с ядром из огнегасящего агента, окруженного оболочкой из полимерного материала, и смешивания их с полимерным связующим для приготовления микрокапсул полиизоцианат смешивают с огнегасящим агентом, которым являются галогенуглероды, в массовом соотношении 100:1-100:7, полученную смесь дозируют со скоростью от 0,1 до 1,0 мл в секунду в 0,1-3,0% водный раствор ПАВ при перемешивании до образования микроэмульсии с каплями требуемого размера, при этом размер капель получаемой микроэмульсии соответствует размеру получаемых микрокапсул, а соотношение объемов органической и водной фаз составляет 1:1-1:5, далее микроэмульсию смешивают с 5-10% водного раствора полиамина или полиспирта при соотношении мас.% полиизоцианата к полиамину или к полиспирту 1:0,1-1:1 до образования оболочки, затем реакционную смесь выдерживают в течение 1-4 дней при температуре 20-60°С для наращивания оболочки до требуемой толщины, после чего микрокапсулы отделяют от водной фазы путем декантации и используют для изготовления огнегасящего состава путем добавления связующего.

В качестве ПАВ используют поливиниловый спирт и/или его производные.

Размер микрокапсул составляет 2-100 мкм.

Водный раствор ПАВ перемешивают пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью от 2500 до 3500 оборотов в минуту.

В качестве огнегасящего агента используют галогенуглероды ряда фторуглеродов, и/или фторхлоруглеродов, и/или фторбромуглеродов, и/или фториодуглеродов.

В качестве галогенуглерода используют 1,1,2-трифтортрихлорэтан.

В качестве галогенуглерода используют 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан.

В качестве галогенуглерода используют 2-иод-1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан.

В качестве связующего используют акриловую, и/или алкидную, и/или глифталевую, и/или латексную, и/или пентафталевую, и/или эпоксидную смолу, и/или поливинилхлорид, и/или полиуретан, и/или полимочевину, и/или поливиниловый спирт, и/или поливинилацетат.

В качестве полиамина используют вещество с общей формулой: H₂N(CH₂CH₂NH)nH, где "n"=1-5 (моно-, ди-, три-, тетра-, пентаэтиленполиамин), и/или гексаметилендиамин, и/или полиэтиленполиамин.

В качестве полиизоцианата используют полиизоцианаты на основе метилендиизоцианатов или толуилендиизоцианатов или их производных.

В качестве полиспирта используют пентаэритрит.

К преимуществам предлагаемого изобретения в виде огнегасящего состава и способа его получения следует отнести то, что оно позволяет получить высокоэффективные огнегасящие средства, которые не разрушают озоновый слой Земли, обеспечивают быстрое выделение большого количества огнегасящего агента и при этом трудоемкость их получения значительно меньше, чем у аналогичных средств за счет использования принципиально иного подхода к микрокапсулированию огнегасящего агента, приготовлению огнегасящего состава и огнегасящего материала. Предлагаемый огнегасящий состав может быть использован при изготовлении красок, лаков и других строительных материалов. Его можно транспортировать. Он не менее чем до 5 лет сохраняет все свои основные физико-химические свойства.

Для микрокапсулирования используется метод полимеризации на поверхности раздела фаз. Это позволяет микрокапсулировать легколетучие продукты при относительно низких температурах (20°С и ниже) с использованием простого аппаратурно-технологического оформления.

Неочевидность получения технического результата в виде создания долгоживущего состава с содержанием огнегасящего агента до 90%, на наш взгляд, обеспечивается сочетанием следующих факторов.

1. Возможность «упаковать» в единице объема максимальное количество микрокапсул за счет сочетания их различающихся размеров, при которых между капсулами большого диаметра будут вплотную укладываться капсулы меньшего диаметра, позволяет достичь 70-90 мас.% содержания огнегасящего агента в огнегасящей композиции.

Этот принцип никто до нас не использовал.

В печати имеются сообщения о различающихся размерах микрокапсул, но никто не применил эти различия для увеличения содержания огнегасящего агента.

В прототипе содержание огнегасящего агента всего 40%.

2. Материал оболочки микрокапсул полимочевина и/или полиуретан, полученный путем конденсации полиизоцианата с полиаминами или поливиниловым спиртом и его производными, обеспечивает получение тонкой оболочки стенок, взрывающейся при требуемой температуре 110-165°С. При этом оболочка длительное время сохраняет герметичность, что позволяет хранить огнегасящий агент в течение нескольких лет с потерями не более 10%.

Полиуретан, полученный с использованием диизоцианата по патенту US №4138356, не может обеспечить требуемую герметичность стенок, поскольку они недостаточно «плотные». Диизоцианат, используемый в известном патенте, реагирует только с двумя гидроксильными или аминогруппам, получаемый полиуретан обладает структурой ближе к линейной и является менее плотным и более проницаемым для хладонов. В предлагаемом нами огнегасящем составе и способе получения микрокапсул используется полиизоцианат и полиамин и/или полиспирт, что обеспечивает более «плотный» сетчатый полимер полимочевину с более прочными химическими связями и/или полиуретан, поскольку полиизоцианат реагирует с несколькими тысячами гидроксильных или аминогрупп. При попытке получить оболочку микрокапсул из полимочевины с использованием диизоцианата и полиамина нами были получены очень негерметичные оболочки капсул.

Огнегасящий агент испарялся из микрокапсул за несколько дней. Предположительно это происходило из-за низкой плотности и высокой проницаемости полимера, имеющего структуру, близкую к линейной.

Микрокапсулы, полученные по патенту US №4138356, срабатывают при повышении температуры из-за расплавления оболочки, а не из-за резкого вскипания содержимого микрокапсулы. Соответственно, огнегасящий агент не выбрасывается в виде пара, а растекается по поверхности пенополиуретана и тушит только сам материал, но не внешний источник огня.

Ранее такая зависимость свойств микрокапсул (прочности) от способа получения материала стенок (полимочевина и/или полиуретан) никем не применялась для получения огнегасящей композиции.

3. Предлагаемые нами связующие позволяют добиться высокой степени наполнения композиции и исключить из процесса производства стадию сушки микрокапсул, что в конечном счете удешевляет процесс производства конечного продукта и позволяет создавать на основе микрокапсул различные полимерные покрытия для разных поверхностей, обладающих устойчивым огнетушащим эффектом.

Следует отметить, что применительно только к составу, используя водорастворимые и водонерастворимые полимеры или их смеси (например, акриловую, и/или алкидную, и/или глифталевую, и/или латексную, и/или пентафталевую, и/или эпоксидную смолу без отвердителя, и/или поливинилхлорид, и/или полиуретан, и/или полимочевину, и/или поливиниловый спирт, и/или поливинилацетат), в качестве полимерных связующих в отличие от используемых в прототипе эпоксидных смол с отвердителем получаем экологически безвредный, стойкий к температурно-влажностному воздействию и ультрафиолетовому излучению материал, имеющий время жизни до использования несколько лет.

Полидисперсность микрокапсулированного компонента от 2 до 100 мкм позволяет:

- регулировать плотность состава и, следовательно, степень ее наполнения активным компонентом;

- регулировать толщину стенок микрокапсул и тем самым условия их вскрытия при нагревании до заданной температуры;

- регулировать пористость композиции для обеспечения быстрого прогрева всего объема композиции для обеспечения скорости вскрытия микрокапсул.

Кроме того, способ обеспечивает получение микрокапсул размером 2-100 мкм.

Например, микрокапсулы с размером от 2 до 100 мкм и такими свойствами нельзя получить из желатина (в соответствии с патентом-прототипом).

Наши эксперименты показали, что система «микрокапсулы + связующее» работает как единое целое, т.е. ее важнейшие параметры (температура разрыва стенок микрокапсул, эффективность тушения, срок службы) зависят и от микрокапсул и от связующего.

Полимерная матрица с большим содержанием эпоксидной смолы (60%) является прочной, и чтобы капсулы в ней разрушались при нужной температуре, их размер должен составлять 100-400 мкм. Микрокапсулы величиной 2-100 мкм в ней срабатывать не будут, на что указывают авторы прототипа.

Предлагаемый нами огнегасящий состав (в т.ч. огнетушащая краска) не может быть изготовлен с использованием микрокапсул больше 100 мкм, т.к., во-первых, они визуально отличимы на поверхности, а во-вторых, механически недостаточно прочные, поскольку чем меньше микрокапсулы, тем большее давление они могут выдержать. В то же время капсулы размером 2-100 микрон обеспечивают срабатывание в требуемом диапазоне температур 110-165°С и необходимые механические и эстетические свойства.

Получение огнегасящего средства осуществляется следующим образом.

1. Для приготовления микрокапсул используют метод межфазной поликонденсации. Полиизоцианат смешивают с огнегасящим агентом в массовом соотношении 100:1-100:7. В качестве огнегасящего агента используют галогенуглероды ряда фторуглеродов, и/или фторбромуглеродов, и/или фториодуглеродов.

2. Полученную смесь дозируют со скоростью от 0,1 до 1,0 мл в секунду в 0,1-3% водный раствор ПАВ, например раствор поливинилового спирта, при перемешивании специальным пропеллерным устройством со скоростью от 2500 до 3500 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями требуемого размера, при этом соотношение объемов органической и водной фаз составляет 1:5-1:1

3. В полученную микроэмульсию добавляют со скоростью 0,05-0,25 мл в секунду 5-10 мас.% водного раствора полиамина или полиспирта в массовом количестве 1:1-1:10 по отношению к количеству полиизоцианата до образования оболочки.

4. Реакционную смесь выдерживают в течение 1-4 дней при температуре 20-60°С для наращивания оболочки до требуемой толщины (0,03-0,3 мкм).

5. Микрокапсулы отделяют от водной фазы путем декантации и используют для изготовления огнегасящего состава путем добавления связующего.

Проверка герметичности микрокапсул осуществлялась следующим образом.

Образец высушенных микрокапсул нагревали при постоянной температуре 100°С в течении 12 часов. Как правило, в образцах микрокапсул, полученных по предлагаемому способу, потеря массы вследствие выхода из них огнетушащего вещества не превышала 0,5%, что сопоставимо с 5-летней выдержкой при нормальных температурах.

Определение размера микрокапсул

Для исследования распределения микрокапсул по размерам использовали микроскоп с кратностью увеличения 120×, снабженный цифровой фотокамерой разрешением 800×600 пикселей. Для обработки полученных микрофотографий микрокапсул и микроэмульсий использовали специализированное программное обеспечение. Обработка заключалась в определении линейных размеров всех микрокапсул на микрофотографии и расчете зависимости количества микрокапсул от их размера в процентном исчислении.

Калибровку линейных размеров микрокапсул проводили по разметке, нанесенной на камере Горяева.

Средний размер микрокапсул определяли как отношение суммы диаметров всех микрокапсул на микрофотографии к их общему числу.

Исследование способности микрокапсул к разрыву стенок проводилось методом термогравиметрии.

Образец микрокапсул нагревался от комнатной температуры до температуры 300°С со скоростью 10°С в минуту, при этом измерялась масса образца. Испытание показало, что разрыв микрокапсул (быстрая потеря массы образца), полученных согласно изобретению, происходит в диапазоне температур 110-165°С в узком температурном интервале.

Исследование огнетушащей способности состава

Для исследования огнетушащей способности предлагаемого огнегасящего состава и покрытий на его основе моделировался очаг возгорания, состоящий из ватного диска 50 мм толщиной 2 мм, пропитанного 5 мл бензина. Над диском сверху горизонтально размещалась металлическая пластина размером 100×100 мм толщиной 1 мм, на нижную сторону которой наносился испытуемый состав. Очаг поджигался и измерялось время его тушения составом.

Пример 1

Огнегасящий агент 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан в количестве 500 г был смешан с 35 г полиизоцианата на основе метилендиизоцианата. Полученная смесь была дозирована со скоростью 1,0 мл в секунду в 3% водный раствор поливинилового спирта объемом 2500 мл, при перемешивании пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью 3500 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями со средним размером 20 мкм.

В микроэмульсию был добавлен со скоростью 0,25 мл в секунду 370 мл 10% водного раствора полиэтиленполиамина. Реакционная смесь была выдержана в течение 4 дней при температуре 20°С для наращивания оболочки толщиной 0,03-0,3 мкм.

После декантации водной фазы была получена высококонцентрированная суспензия, содержащая 550 г микрокапсул со средним размером 20 мкм, причем число капсул размера 18-22 мкм составило 81%. Содержание огнегасящего агента составило 88%. В эту суспензию было введено 10 г поливинилового спирта в виде водного раствора и тщательно перемешано. После нанесения полученной смеси на подложку слоем 3 мм и полного высыхания был получен огнегасящий материал, тушащий модельный очаг возгорания за 15 секунд. Температура срабатывания микрокапсул 140-150°С.

Пример 2

Огнегасящий агент 1,1,2-трифтортрихлорэтан в количестве 450 г был смешан с 33 г полиизоцианата на основе метилендиизоцианата. Полученная смесь была дозирована со скоростью 1,0 мл в секунду в 3% водный раствор поливинилового спирта объемом 2200 мл, при перемешивании пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью 3500 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями со средним размером 10 мкм.

В микроэмульсию было добавлено со скоростью 0,25 мл в секунду 330 мл 10% водного раствора полиэтиленполиамина. Реакционная смесь была выдержана в течение 4 дней при температуре 20°С для наращивания оболочки толщиной 0,03-0,3 мкм.

После декантации водной фазы была получена высококонцентрированная суспензия, содержащая 490 г микрокапсул со средним размером 10 мкм, причем число капсул размера 8-12 мкм составило 85%, содержание огнегасящего агента составило 85%. В эту суспензию было введено 10 г поливинилового спирта в виде водного раствора и все тщательно перемешано. После нанесения полученной смеси на подложку слоем 3 мм и высыхания получен огнегасящий материал, тушащий модельный очаг возгорания за 15 секунд. Температура срабатывания микрокапсул 130-150°С.

Пример 3

Огнегасящий агент 2-иод-1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан в количестве 600 г был смешан с 40 г полиизоцианата на основе метилендиизоцианата. Полученная смесь была дозирована со скоростью 1,0 мл в секунду в 2% водный раствор поливинилового спирта объемом 3000 мл, при перемешивании пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью 3500 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями со средним размером 40 мкм.

В микроэмульсию было добавлено со скоростью 0,25 мл в секунду 400 мл 5% водного раствора полиэтиленполиамина. Реакционная смесь была выдержана в течение 4 дней при температуре 20°С для наращивания оболочки толщиной 0,03-0,3 мкм.

После декантации водной фазы была получена высококонцентрированная суспензия, содержащая 660 г микрокапсул со средним размером 40 мкм, причем число капсул размера 35-45 мкм составило 81%, в которых содержалось 90% огнегасящего агента. В эту суспензию было введено 15 г поливинилацетата в виде водного раствора и все тщательно перемешано. После нанесения полученной смеси на подложку слоем 2 мм и высыхания был получен огнегасящий материал, тушащий модельный очаг возгорания за 15 секунд. Температура срабатывания микрокапсул 140-150°С.

Пример 4

Огнегасящий агент, состоящий из 80 мас.% 1,1,2-трифтортрихлорэтана и 20 мас.% 2-иод-1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропана, в количестве 700 г был смешан с 45 г полиизоцианата на основе метилендиизоцианата. Полученная смесь была дозирована со скоростью 2,0 мл в секунду в 3% водный раствор поливинилового спирта объемом 4500 мл, при перемешивании пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью 3000 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями со средним размером 90 мкм.

В микроэмульсию было добавлено со скоростью 0,25 мл в секунду 450 мл 10% водного раствора полиэтиленполиамина. Реакционная смесь была выдержана в течение 4 дней при температуре 20°С для наращивания оболочки толщиной 0,03-0,3 мкм.

После декантации водной фазы была получена высококонцентрированная суспензия, содержащая 780 г микрокапсул со средним размером 90 мкм, причем число капсул размера 80-100 мкм составило 90%, в которых содержалось 89% огнегасящего агента. В эту суспензию было введено 20 г полиакриловой смолы в виде водного раствора и все тщательно перемешено. После нанесения полученной смеси на подложку слоем 0,5 мм и высыхания был получен огнегасящий материал, тушащий модельный очаг возгорания за 10 секунд. Температура срабатывания микрокапсул 110-125°С.

Пример 5

Огнегасящий агент, состоящий из 80 мас.% 1,1,2-трифтортрихлорэтана и 20 мас.% 2-иод-1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропана, в количестве 1000 г был смешан с 60 г полиизоцианата на основе метилендиизоцианата. Полученная смесь была дозирована со скоростью 1,0 мл в секунду в 3% водный раствор поливинилового спирта объемом 5000 мл, при перемешивании пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью 3500 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями со средним размером 50 мкм.

Далее в микроэмульсию было добавлено со скоростью 0,25 мл в секунду 370 мл 10% водного раствора полиэтиленполиамина. Реакционная смесь была выдержана в течение 1 дня при температуре 60°С для наращивания оболочки толщиной 0,03-0,3 мкм.

После декантации водной фазы была получена высококонцентрированная суспензия, содержащая 1120 г микрокапсул со средним размером 50 мкм, причем число капсул размера 45-65 мкм составило 87%, в которых содержалось 85% огнегасящего агента. В эту суспензию было введено 20 г латексной смолы в виде водного раствора и смесь тщательно перемешали. После нанесения полученной смеси на подложку слоем 0,3 мм и высыхания получено огнегасящее покрытие, тушащее модельный очаг возгорания за 10 секунд. Температура срабатывания микрокапсул 130-150°С.

Пример 6

Огнегасящий агент 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан в количестве 1000 г был смешан с 60 г полиизоцианата на основе толуилендиизоцианата. Полученная смесь была дозирована со скоростью 1,0 мл в секунду в 3% водный раствор поливинилового спирта объемом 5000 мл, при перемешивании пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью 3500 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями со средним размером 80 мкм.

Далее в микроэмульсию было добавлено со скоростью 0,25 мл в секунду 400 мл 5% водного раствора полиэтиленполиамина. Реакционная смесь была выдержана в течение 1 дня при температуре 60°С для наращивания оболочки толщиной 0,03-0,3 мкм.

После декантации водной фазы была получена высококонцентрированная суспензия, содержащая 1100 г микрокапсул со средним размером 80 мкм, причем число капсул размера 70-90 мкм составило 81%, в которых содержалось 85% огнегасящего агента. В эту суспензию было введено 30 г алкидного лака и смесь тщательно перемешали. После нанесения полученной смеси на подложку слоем 0,2 мм и высыхания получено огнегасящее покрытие, тушащее модельный очаг возгорания за 12 секунд. Температура срабатывания микрокапсул 110-130°С.

Пример 7

Огнегасящий агент 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан в количестве 500 г был смешан с 30 г полиизоцианата на основе толуилендиизоцианата. Полученная смесь была дозирована со скоростью 1,0 мл в секунду в 3% водный раствор поливинилового спирта объемом 2000 мл, при перемешивании пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью 3000 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями со средним размером 50 мкм.

Далее в микроэмульсию было добавлено со скоростью 0,25 мл в секунду 200 мл 10% водного раствора пентаэритрита. Реакционная смесь была выдержана в течение 1 дня при температуре 75°С для наращивания оболочки толщиной 0,05-0,2 мкм.

После декантации водной фазы была получена высококонцентрированная суспензия, содержащая 550 г микрокапсул со средним размером 50 мкм, причем число капсул размера 45-55 мкм составило 83%, в которых содержался 81% огнегасящего агента. В эту суспензию было введено 10 г полиуретанового лака и смесь тщательно перемешали. После нанесения полученной смеси на подложку слоем 0,25 мм и высыхания получено огнегасящее покрытие, тушащее модельный очаг возгорания за 10 секунд. Температура срабатывания микрокапсул 120-145°С.

Изобретение относится к области пожаротушения и может быть использовано для производства огнетушащих покрытий и средств. Сущность изобретения: огнегасящий состав содержит микрокапсулы с ядром из огнегасящего агента, которым являются галогенуглероды, окруженного оболочкой из полимерного материала, распределенные в полимерном связующем. При этом полимерным связующим являются водорастворимые или водонерастворимые полимеры в виде растворов или дисперсий в воде или органических растворителях соответственно. Материалом оболочки является полимочевина и/или полиуретан на основе преполимера полиизоцианата. Причем сами микрокапсулы имеют различающиеся размеры в диапазоне 2,0-100,0 мкм. Объектом изобретения является также способ изготовления упомянутого огнегасящего состава. Технический результат: снижение себестоимости и повышение эксплуатационных свойств конечного продукта вследствие упрощения получения микрокапсулированного огнегасящего агента. 2 н. и 17 з.п. ф-лы.

1. Огнегасящий состав, содержащий микрокапсулы с ядром из огнегасящего агента, которым являются галогенуглероды, окруженного оболочкой из полимерного материала, распределенные в полимерном связующем, отличающийся тем, что полимерным связующим являются водорастворимые или водонерастворимые полимеры в виде растворов или дисперсий в воде или органических растворителях соответственно, материалом оболочки является полимочевина и/или полиуретан на основе преполимера полиизоцианата, при этом сами микрокапсулы имеют различающиеся размеры в диапазоне 2,0-100,0 мкм.

2. Огнегасящий состав по п.1, отличающийся тем, что галогенуглероды являются фторуглеродами, и/или фторхлоруглеродами, и/или фторбромуглеродами, и/или фториодуглеродами.

3. Огнегасящий состав по п.1, отличающийся тем, что галогенуглеродом является 1,1,2-трифтортрихлорэтан.

4. Огнегасящий состав по п.1, отличающийся тем, что галогенуглеродом является 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан.

5. Огнегасящий состав по п.1, отличающийся тем, что галогенуглеродом является 2-иод-1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан.

6. Огнегасящий состав по п.1, отличающийся тем, что содержание огнегасящего агента в огнегасящем составе составляет 70-90%.

7. Огнегасящий состав по п.1, отличающийся тем, что полимерным связующим является акриловая, и/или алкидная, и/или глифталевая, и/или латексная, и/или пентафталевая, и/или эпоксидная смола, и/или поливинилхлорид, и/или полиуретан, и/или полимочевина, и/или поливиниловый спирт, и/или поливинилацетат.

8. Способ изготовления огнегасящего состава путем приготовления микрокапсул с ядром из огнегасящего агента, окруженного оболочкой из полимерного материала, и смешивания их с полимерным связующим, отличающийся тем, что для приготовления микрокапсул полиизоцианат смешивают с огнегасящим агентом, которым являются галогенуглероды, в соотношении 100:1-100:7, полученную смесь дозируют со скоростью от 0,1 до 1,0 мл в секунду в 0,1-3,0%-ный водный раствор поверхностно-активных веществ при перемешивании до образования микроэмульсии, при этом соотношение объемов органической и водной фаз составляет 1:1-1:5, далее микроэмульсию смешивают с 5-10 мас.% водного раствора полиамина или полиспирта при массовом соотношении полиизоцианата к полиамину или к полиспирту 1:0,1-1:1 до образования оболочки, затем реакционную смесь выдерживают в течение 1-4 дней при температуре 20-60°С для наращивания оболочки до толщины 0,03-0,3 мкм, после чего микрокапсулы отделяют от водной фазы путем декантации и используют для изготовления огнегасящего состава путем добавления связующего.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве ПАВ используют поливиниловый спирт и/или его производные.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что размер микрокапсул составляет 2-100 мкм.

11. Способ по п.8, отличающийся тем, что водный раствор ПАВ перемешивают пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью от 2500 до 3500 об/мин.

12. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве огнегасящего агента используют галогенуглероды ряда фторуглеродов, и/или фторхлоруглеродов, и/или фторбромуглеродов, и/или фториодуглеродов.

13. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве галогенуглерода используют 1,1,2-трифтортрихлорэтан.

14. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве галогенуглерода используют 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан.

15. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве галогенуглерода используют 2-иод-1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан.

16. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего используют пентафталевую смолу, и/или глифталевую смолу, и/или поливинилхлорид, и/или алкидную смолу, и/или латексную смолу, и/или акриловую смолу, и/или эпоксидную смолу, и/или полиуретан, и/или полимочевину, и/или поливиниловый спирт, и/или поливинилацетат.

17. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве полиамина используют вещество с общей формулой: H₂N(CH₂CH2NH)_nH, где n=1-5 (моно-, ди-, три-, тетра-, пентаэтиленполиамин) и/или гексаметилендиамин и/или полиэтиленполиамин.

18. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве полиизоцианата используют полиизоцианаты на основе метилендиизоцианатов, или толуилендиизоцианатов, или их производных.

19. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве полиспирта используют пентаэритрит.