Пенообразующий состав Советский патент 1981 года по МПК E21B21/14 A62D1/02 E21B35/00 E21F5/00 

1

Изобретение относится к пенообразующим составам для получения воэдушномеханических пен, обладающих повышеннйй стабильностью и предназначенных для различных областей применения, например для пожаротушения, для изоляции поверхностей токсичных и дурнопахнущих жидкостей, для гашения ударной волны и уменьшения пылеобразования при взрывопроходческих работах, для пылейодавления в шахтах и на заводах по переработке грубодисперсных материалов.

Известны водные смеси на основе синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ), которые обычно содержат ПАВ - пенообразователи, стабилизаторы (промоторы) пены и кон-. диционирующие добавки 1.

Известны пенообразующи е составы типа ПО-1, которые представляют собой водный концентрат солей сульфонефтяных кислот (84±3 вес.%), костного клея (4,5±1%) и этилового спирта (11+1%) 12 .

Эти составы не отвечают современным требованиям ввиду плохой стабильности пен, особенно при повышенных значениях кратности, невысокой огнетушащей эффективности, большой рабочей концентрации (6%) и практически неразрешиьвлх проблем, связанных с их утилизацией, вследствие биологической жесткости и токсичности компонентов.

Известен пенообразующий состав, который в качестве пенообразователя содержит 70 вес .%. алкилсульфатов (предпочтительно натриевые или три0этаноламиновые соли лаурилсульфата), в качестве стабилизаторов - 3-5% моноэтаноламйдов лауриновой кислоты или жирных кислот кокосового масла и 2-4% жирных спиртов Cg- С, , а

5 также 20-30% кондиционирующих добавок (бутилцеллозольва игексилен-глйколя). Кроме того, в этот состав введена добавка 0,01-0,05% фтор-или кремнийорганического вещества, ко0торая улучшает .генерацию пены 3.

Однако этот состав предназначен исключительно для целей пожаротушения и,не Обладает достаточной стабильностью пены. Кроме того, он не

5 может использоваться на воде с повышенной минерализацией (например, на морской воде) и представляет собой пастообразную рецептуру, применение которой затруднено при пони0женных температурах.

Наиболее близкой к предлагаемой является пенообразующая жидкость 4 для получения противопожарных воздушно-механических пен. В .качёстве пенообразователя она содержит лаурилэтоксисульфат общей формулы

H,.,50.(CH,jCHaO)p СНаСН2030„,Х,

где п 1-4,. X i Na, К, NH

4

в качестве стабилизаторов - сульфаты жирных спиртов , где R CgHj - С Н,д , Y - триэтаноламин, а в качестве антифриза - этилен-или пропиленгликоль и низшие спирты при следующем соотношении компонентов , вес.%:

Лаурилэтоксисульфат 40-60 Алкилсульфат CQ- С, 15-30 Этилен-или пропиленгликоль5-30Этанол или бутанол 2-10 В известном составе алкилсульфат выполняют роль стабилизаторов пены. Однако они, содержатся в количествах соизмеримых с содержанием пенообразователя, поэтому такую смесь следует рассматривать как синергетическую смесь ПАВ. Вследствие этого полученные из него пены не отличаются высокой стабильностью. Кроме того, состав служит для получения низкократных пен, которые применяются только в пожаротушении.

Цель изобретения - улучшение генерации и увеличение стабильности пены при повышенных значениях кратности.

Поставленная цель достигается использованием в качестве пенообразователя синергетической смеси алкилсульфатов ROSOo,M, где К Сд- CJQ (предпочтительно - , )М Na,NH NH jCCo H/jOHjj и алкилэтоксисульфатЬв RO(C,lH,0) ЗОа,М,где R - С , п 2-4, М Na, в качестве стабилизаторов пены - жирных спиртов фракции - С, и алкилоламидов жирных кислот if, качестве кондиционирующих добавок - бутилового спирта, вторичного бутиловог спирта или бутилцеллозольва, или их смеси с мочевиной или следующем соотношении компонентов в рецептуре вес.%:

.Алкилсульфаты10-16

Алкилэтоксисульфаты 4-20 Жирные спирты1-3

Алкилоламиды жирных кислот1-3

Кондиционирующие добавки10-30

в том числе: Первичный или вторичный бутиловый спирт или Бутилцеллозольв , 8-20 Мочевина0-20

ВодаОстальное

Использование смеси алкилсульфатов с алкилэтоксисульфатами в качестве пенообразующей основы позволяет максимально-увеличить тем самым устойчивость получаемой пены без ухудшения стабильности рецептуры при пониженных температурах. Вместе с тем полная замена в пенообразователе алкилсульфатов на алкилэтокси-. сульфаты но целесообразна, ввиду ухудшения стабильности пен на основе алкилэтоксисульфатов в сочетании с вышеуказанными стабилизаторами, С двумя стабилизаторами пены лучше генерируются и более устойчивы, чем с одним. Повышенное содержание стабилизаторов в предлагаемом пенообразующем составе по сравнению с известным и обуславливает низкое поверхностное натяжение его рабочих растворов (до 24 дин/см) и весьма высоку стабильность пен на поверхностях органических жидкостей, а также на земляных и бетонных поверхностях. Исключение какого-либо компонента или изменение состава за указанные выше пределы ухудшает либо гомоген-. ность рецептуры, либо генерацию пены либо ее стабильность.

Состав получается простым смешением компонентов при 40-50-с. Компоненты вводят в смеситель в такой , последовательности: бутиловый спирт (ГОСТ 5208-74) и (или) бутилцеллозольв (МРТУ 6-01-222-68) , моноэтаноламиды жирных кислот (ТУ 38-10797-76) жирные спирты (ГОСТ 13937-68) алкилсульфаты (СТП 75-82 Шебекинского химзавода, ТУ 38-10756-75, ТУ 38- -10755-75 или ТУ 38-10719-77), алкилэто сисульфаты (ТУ 38-40751-74) и мочевина (ГОСТ 6691-67),

Пенообразующая способность, характеризующаяся показателем кратности, и устойчивость пен к стеканию, характеризующаяся показателем синерезиса, оценивается по стандартной методике на приборе РТ-1.

П р и м е р 1.

Алкилсульфаты натрия 16

Алкил(этокси X 3) сульфаты

натрия -

Первичные жирные спирты

фракции -(б

Моноэтаноламиды жирных

2

кислот С.,д - С

10 20 Бутиловый спирт Мочевина

ОстальВоданое

Для приготовления 1000 кг предлагаемого состава в реактор-смесител подают iOO кг н-бутилового спирта, 20 кг моноэтан.оламидов и 20 .кг жирны спиртов. Массу перемешивают около 30 мин при 40-50 -С- и добавляют алкилсульфаты и алкилэтоксисульфаты, являющиеся обычно 30%-ными водными растворс1ми: 530 и 130 кг соответственно Затем добавляют 200 кг мочевины. Полученный готовый продукт перемешиваю 10-15 мин и разливают в бочки, остерегаясь при перекачивании образов пены. . Предлагаемый состав представля собой однородную жидкость янтарно желтого цвета с вязкостью при 20° около 22 сЦ, а при 5°С - около 41 ТемпературЪ ее помутнения , од ко она сохраняет текучесть вплоть цо точки замерзания (около -Ю-С) а многократное замораживание и на вание не приводит к образованию о ка и не ухудшает ее гомогенности. При разбавлении рецептуры 1:25 во получается пенообразующий раствор с поверхностным натяжением около 24 дин/см. Пример 2. Алкилсульфаты натрия Сю С,1Ъ Алкил (этокси X 3) сульфатй натрия С,о - C,.j15 Жирные спирты фракции С,- ,5 Моноэтаноламиды жирных кислот - С,;, Бутиловый спирт . Оста Порядок введения компонентов, температурные условия и время пе мешивания аналогичны примеру 1. О нако при большом относительном со держании алкилэтоксисульфатов (в данном случае 500 кг 30%-ного рас вора на 1 т продукта) нет необход мости в присутств.ии мочевины. Точ помутнения рецептуры . Остальные показатели близки к приведенным, в примере 1. Пример 3. Алкилсульфаты натрия Алкил (этокси X 3) сульфаты аммония С,г. - С. Жирные спирты фракции С, - ,1 Моноэтаноламиды жирных кислот - Сдь Бутиловый спирт Мочевина Вода Все по примеру 1, но вместо гш этоксисульфатов натрия - ны алкилэтоксисульфаты аммония С в количестве 200 кг 40%-ного раст ра на 1 т продукта. Показатели ре цептуры близки к приведенным в примере 1. Пример 4. I Триэтаноламиновые соли ёшкилсульфатов -ii Алкил(этокси хЗ) сульфаты натрия GIO - Ц, Жирные спирты фракции С, Моноэтаноламиды жирных кислот - С ,t, Бутиловый спирт ное Оста ное Мочевина20 ВодаОстальВсе по примеру 1, но вместо илсульфатов натрия введены их этаноламиновые соли. Показатели ептуры аналогичны приведенным римере 1. Пример 5 Вторичные алкилсульфаты натрия , C,g( Типол ) Ллкилэтоксисульфаты натрия - Жирные спирты фракции Cj2 -(6 Моноэтаноламиды.жирных кислот - Cj6, Бутиловый спирт. Бутилцеллозольв Вода Остальное1 т продукта взято 250 кг 40%о Типола , 640 кг 32%-ных алэтоксисульфатов, по 20 кг мононоламидов и жирных спиртов, по кг бутанола и бутилцеллозольва. ка помутнения рецептуры . альные показатели близки к приенным в примере 1. Предлагаемый пенообразующий контрдт может использоваться в меньпо отношению к воде соотношениях 30 или даже 1:40 при получении кократных пен). П р и м е р 6. Алкилсульфаты натрия - , Алкилэтоксисульфаты натрия - Жирные спирты фракции С,о ь Моноэтаноламиды жирных кислот Сдо- , Бутилцеллозольв Мочевина ОстальноеВсе по примеру 1, но вместо буола введен бутилцеллозольв. С точка помутнения рецептуры несько вьпие (8°С) . Однако высокократпена получается более устойчивой. В табл. 1 приведены результаты ытаний пен из предлагаемого и двух иантов известного состава: Лаурил(этокси хЗ)сульфат натрия Триэтаноламиновые соли алкилсульфатов р - р -8 t Пропиленгликоль Бутднол Лаурил(этокси хЗ)сульфат натрия Триэтаноламиновые соли алкилсульфатов С.п - С Этиленгликоль Этанол Если по показателю кратности преяпа гаемый и известный составы примерно одинаковы (табл. 1),то по склонности к стенанию (синерезйсу) предлагаемый состав превосходит известный в 3-5 раз. Стабильность высокократных пен оценивают по времени их половинного разрушения в Шираком интервале крат ностей (К). Пены получают на лабораторном пеногенераторе с размером ячеек металлической сетки 0,2x0,2 м После заполнения литровых химических стаканов с помощью секундомера фиксируют время разрушения в них половины начального объема пены, которое и принимают за критерий ст бильности. Результаты испытаний предлагаемого состава в сопоставлении с известным в 1%-ной концентрации приведены в табл. 2. Для известного состава отмечает срыв пеногенерации при К 300. При всех значениях К пены предлагаемог состава более устойчивы, чем пены известного состава. Таблиц а 1 Пример 1: 1,0 7,0 0,5 7,0 0,25 6,8

Пенообразующий Время половинного разрушения пен, мин

Таблица Продолжение табл. 1 0,255,8 1,0.6,8 0,57,0 0,256,8 1,07,3 0,57,0 0,256,8 1,07,0 0,56,5 0,256,4 1,06,8 0,56,6 0,255,5

1 (на морской Как показывают испытания по стабильности пены низкой и повышенной кратности, предлагаемый пенообразующий состав превосходит известные составы.Образуемые им пены обладают высокой изолирующей и смачивающей способностью, хорошим огне гасящим действием. Он может применяться на пресной воде любой жесткости, а при необходимости и на морской воде. Для получения пен могут использоваться любые стандартные пеногенераторы I (СВПМ-2, СВП-4 низкократных пен, ГВПВ-160 для пен средней и высокой кратности и другие) и пенные огнетушители (типа ОВПМ-8).

Предлагаемый.состав применАётся в небольшой рабочей концентрации, обладает удобной товарной формой, а входящие в него компоненты выпускаются промьнлшенностью. Они хорошо биологически разлагаемы, обладают незначительным раздражающим и токсическим действием на человеческий организм. ,По истечение установленны сроков хранения предлагаемый состав можно использовать для пожаротушени как смачиватель и для мытья различных емкостей, производственных помещенийх и оборудования. Его использование приведет к улучшению условий работы и росту производительности труда -в различных отраслях npoNOJmленности, повышает эффективность противопожарной обороны.

Формула изобретения

1, Пенообразующий состав, включающий алкилсульфаты, алкилэтоксисульфаты, кондиционирующую добавку бутиловый спирт и воду, о т л ич ающи и ся тем, что, с целью

улучшения генерации и увеличения стабильности пены при повышенных значениях кратности, он дополнительно содержит жирные спирты и алкилоламиды жирных кислот при следующем .соотношении компонентов, вес.%: Алкилсульфаты . 10-16 Алкилэтоксисульфаты 4-20 Жирные спирты1-3

Алкилоламиды жирных кислот1-3

o

Кондиционирующая добавка10-30

ВодаОстальное

2, Состав поп, 1, отлича ющ и и с я тем, что в качестве кондиционирующей добавки он содержит

вторичный бутиловый спирт или бутил целлозольв, или их смеси с мочевиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

5 кл, 61 b 2, опублик, 1972,

4.Патент ЧССР № 14б708, кл. 61 а12/07, опублик. 1972.