Огнетушащее вещество Российский патент 2024 года по МПК A62D1/00 

Изобретение относится к области пожарной безопасности, создания средств пожаротушения для поглощения тепла в результате температурного воздействия.

Огнетушащее вещество представляет собой магнийсодержащее вещество, состоящее из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%), с размером зерен от 4 до 10 мм. Зерна вещества имеют слоистую структуру серо-белого цвета.

Известен огнетушащий порошковый состав, содержащий хлорид калия, гидрофобизированный метилтрихлорсиланом и мусковит с размером частиц не более 10 мкм в следующем соотношении, мас. %: хлорид калия - 93,8-96,0; мусковит - 3,5-5,0; метилтрихлорсилан - 0,07, который заявлен для тушения пожаров классов А2, В, С, Д (патент RU №2372957 С2 A62D 1/00(2006.01), опубл. 20.11.2009, Бюл. №32). Недостатком данного изобретения является возможность выделения опасных для человека и окружающей среды хлорсодержащих веществ при горении порошкового состава.

Известен огнетушащий порошковый состав, содержащий смесь бикарбоната натрия и природного минерала Галита при весовом соотношении 1:3. Способ получения состава включает измельчение Галита в шаровой мельнице отдельно от других компонентов до размера частиц под сеткой №105, сушку в сушильном барабане при температуре 75-80°С и последующее смешение в шнековом смесителе с остальными компонентами: бикарбонатом натрия, высокодисперсной гидрофобизиро-ванной добавкой - смесью белой сажи и микроталька, целевой добавкой для текучести - известняковой мукой и талькомагнезитом (патент RU №2417112 C1 A62D 1/00(2006.01), опубл. 27.04.2011, Бюл. №12). Недостатком данного изобретения является наличие этапа измельчения минерала и приготовления смеси, для чего необходимо введение специальной технологической линии.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является огнетушащий порошковый состав (патент RU 2277003 С2 A62D 1/00(2006.01), опубл. 27.05.2006, Бюл. №15), включающий активный тушащий компонент в виде нерастворимого в воде кристаллогидрата неорганической соли или смеси таких кристаллогидратов в количестве 90,0-97,8 мас. % и добавки, обеспечивающие коррекцию эксплуатационных свойств огнетушащего порошка в количестве 2,2-10,0 мас. %. Активный тушащий компонент, состоящий из нерастворимых в воде кристаллогидратов неорганических солей магния, кальция, алюминия, поглощает тепло в интервале температур 90-300°С. При термическом разложении кристаллогидратов происходит поглощение тепла, для некоторых соединений превышающее 2100 кДж/кг кристаллогидрата. Изобретение обеспечивает повышение тушащей эффективности и расширяет ассортимент материалов, используемых в качестве активных компонентов огнетушащих порошков. К недостатку огнетушащего порошкового состава следует отнести необходимость введения добавок, что удорожает процесс производства и приводит к повышению стоимости порошка.

Технические задачи изобретения:

- поиск и применение вещества, обладающего высокой огнетушащей способностью без применения дополнительных компонентов (добавок), в том числе, при хранении в течение неограниченного времени;

- безвредность применения вещества для человека и окружающей среды;

- расширение ассортимента огнетушащих веществ.

Технический результат достигается тем, что в качестве огнетушащего вещества применяют магнийсодержащее вещество с размером зерен от 4 до 10 мм, состоящий из карбоната магния (51,62-52,84%) и гидроксида магния (46,13-47,28%), которое демонстрирует следующие технические эффекты:

- огнетушащую способность за счет высокой теплопоглощающей способности (-407,9 кДж/кг - -748,9 кДж/кг) в интервале температур 345-535°С;

- огнетушащую способность за счет снижения концентрации кислорода и замещения его углекислым газом, образующимся при термическом разложении карбоната магния;

- высокую термическую стойкость (при нагревании до температуры 600°С образец теряет от 20,4 до 32% (масс.) в зависимости от скорости нагревания - 2,5°С/мин, 10°С/мин, 20°С/мин);

- безопасность для человека и окружающей среды, что подтверждается анализом газообразных продуктов термолиза огнетушащего вещества с применением метода ИК-спектроскопии;

- расширение ассортимента веществ, применяемых в качестве активного компонента для получения огнетушащих веществ.

Сущность данного изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Испытания огнетушащего вещества проводились на термоанализаторе синхронного термического анализа производства NETZSCH Jupiter 449, совмещенного с ИК-Фурье. Масса навесок составляла 30 мг. Нагрев проводился до 600°С, скорость нагрева составляла 2,5, 10 и 20 К/мин, атмосфера печи - воздух. Было проведено по три испытания с каждой скоростью нагрева. С использованием компьютерной обработки получены усредненные значения кривых, соответствующих данным термического анализа.

При нагревании на термоанализаторе до температуры 600°С образец теряет от 20,4 до 32% (масс.) в зависимости от скорости нагревания. Максимальная скорость уменьшения массы соответствует интервалу (313-521)°С и составляет от 1,3%/мин при нагревании со скоростью 2,5 К/мин до 3,9%/мин при нагревании со скоростью 20 К/мин.

Интерпретация данных кривых ТГ-ДТГ приведена в таблице 1.

Уменьшение массы образца сопровождалось эндотермическими эффектами различной величины, отраженными на кривых ДСК.

На фиг. 1 представлены кривые дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) огнетушащего вещества, полученные на термоанализаторе, при различных скоростях нагрева образца:

- 2,5 К/мин (линия 1 на фиг. 1);

- 10 К/мин (линия 2 на фиг. 1);

- 20 К/мин (линия 3 на фиг. 1).

Из фиг. 1 видно, что вещество проявляет огнетушащую способность в интервале температур 345-535°С за счет высокой теплопоглощающей способности (-407,9 кДж/кг - -748,9 кДж/кг). Минимумы эндотермических эффектов, сопровождающих уменьшение массы вещества, приблизительно совпадают с температурой уменьшения массы с максимальной скоростью для соответствующей скорости нагрева (табл. 1). Таким образом, исследуемый образец при нагревании до повышенных температур проявляет термическую стойкость и способен поглощать тепло.

Пример 2.

Состав исходного вещества, газообразных продуктов его термолиза и твердых продуктов термического воздействия был исследован с применением метода ИК-спектроскопии с целью оценки возможного токсичного воздействия на человека и окружающую среду.

На фиг. 2 и фиг. 3 приведены ИК-спектры поглощения в диапазоне от 400 до 4400 см^-1 твердых остатков вещества после термического воздействия (фиг. 2), полученные путем исследования образцов, запрессованных в таблетках КВr, а также спектр продуктов газообразного термолиза (фиг. 3), полученный при 426°С - температуре, при которой при всех скоростях нагрева происходит интенсивное уменьшение массы образца.

Данные полос спектра поглощения у исходного вещества в областях 419-592,1512, 1651 см^-1 соответствуют минеральным составляющим образца. Полоса поглощения 459 см^-1 может быть отнесена к деформационным колебаниям Si-O-Mg²⁺ (VI). Область интенсивного поглощения (1512-1643) см^-1 может принадлежать деформационным колебаниям адсорбированных молекул воды, а полоса поглощения 3693 см^-1 может быть обусловлена колебаниями ее гидроксильных групп. Эти предположения подтверждаются снижением интенсивности и размыванием области поглощения полос, соответствующих колебаниям молекул воды в продуктах, оставшихся после термического воздействия (фиг. 2).

Данные спектроскопического анализа газообразных продуктов термолиза (фиг. 3), свидетельствуют, в основном, о наличии в них молекул воды (3799-3854) см^-1, 1525 см^-1. Полоса поглощения 1745 см^-1, отсутствовавшая в спектре исходных продуктов, может соответствовать СO₂, образующемуся при разрушении кристаллов MgCO₃.

На основании данных инфракрасной спектроскопии можно заключить, что заявляемое огнетушащее вещество не выделяет высокотоксичных соединений при термическом разложении. Газообразные продукты термолиза вещества обладают свойствами, препятствующими распространению горения и оказывающие охлаждающее действие.

Изобретение относится к области пожарной безопасности, создания средств пожаротушения для поглощения тепла в результате температурного воздействия. Огнетушащее вещество представляет собой магнийсодержащее вещество, состоящее из карбоната магния 51,62-52,84% и гидроксида магния 46,13-47,28%, с размером зерен от 4 до 10 мм. Огнетушащее вещество в интервале температур 345-535°С интенсивно поглощает тепло, обеспечивая высокую огнетушащую эффективность. Огнетушащая способность обеспечивается за счет снижения концентрации кислорода и замещения его углекислым газом, образующимся при термическом разложении карбоната магния. Обеспечивается высокая термическая стойкость в зависимости от скорости нагревания. Обеспечивается безопасность для человека и окружающей среды. Обеспечивается расширение ассортимента веществ, применяемых в качестве активного компонента для получения огнетушащих веществ. 3 ил., 1 табл.

Огнетушащее вещество, представляющее собой магнийсодержащее вещество, состоящее из карбоната магния 51,62-52,84% и гидроксида магния 46,13-47,28%, с размером зерен от 4 мм до 10 мм.