Пламягасящая композиция

 

Изобретение относится к средствам тушения пожаров, а именно к пламягасящей композиции. Композиция содержит, мас.%: окислитель-перхлорат и/или нитрат калия и нитрат бария 45 - 85 кислородсодержащее связующее - смолы эпоксидная или ненасыщенная полиэфирная или каучуки уретановый, нитрильный или бутилкаучук или их смесь - 5 - 30 мас.%; пластификатор - дибутилфталат, дибутилсебацинат, диоктилсебацинат, триацетат глицерина, нитрил олеиновой кислоты, олеиновую кислоту или их смесь - 2 - 15 мас.%; модификатор горения - окислы металлов с переменной валентностью: двуокись марганца, окись никеля, окись меди, окись железа или их смесь - 0,5 - 2,0 мас.%; остальное - технологическая добавка - поверхностно-активные вещества и отвердители для кислородсодержащего связующего. В качестве поверхностно-активного вещества используют диаминдиолеат стеариновой кислоты или лецитин. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к средствам тушения пожаров, а именно к пламягасящей композиции, и может быть использовано для объемного тушения пожаров классов А, В, С и электроустановок на промышленных объектах, в административных зданиях, складских помещениях и объектах социальной культуры.

Пожаротушение обусловлено ингибирующим действием на пламя поверхности конденсированной фазы аэрозоля, образуемого при сгорании пламягасящей композиции.

В основу изобретения положена задача создать композицию для тушения пожара, имеющую улучшенные эксплуатационные характеристики при пониженном удельном расходе композиции, за счет увеличения ее полноты сгорания, продукты сгорания которой не вызывают истощение озонового слоя Земли.

На решение этой задачи направлено изобретение, объектом которого является пламягасящая композиция.

Известен состав для предотвращения и тушения пожаров в замкнутых объемах [1] , который содержит идитол, дициандиамид и нитрат калия с размером частиц не более 10 мкм.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании данного изобретения относятся невысокие эксплуатационные характеристики, обусловленные недостаточной прочностью данной композиции, повышенной хрупкостью.

Известно пиротехническое вещество, описанное в [2]. Данное вещество содержит нитрат или перхлорат щелочного металла и возгораемое связующее.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании данного изобретения, относится недостаточная полнота сгорания пиротехнического вещества.

Известна также огнегасящая композиция [3], включающая распыляемый при нагреве компонент, окислитель, кислородсодержащее связующее и добавки, к которым относятся пластификаторы, модификаторы горения и др.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании данного изобретения, следует отнести наличие распыляемого компонента, приводящее к недостаточно высокой полноте сгорания композиции и большому ее удельному расходу для достижения пламягасящей концентрации композиции. При этом наличие в ней довольно большого содержания перхлората калия, натрия и аммония, а также хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов не исключает разрушение озонового слоя.

Наиболее близким техническим решением к заявленной пламягасящей композиции по совокупности существенных признаков является [3], которая и выбрана в качестве прототипа.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в улучшении эксплуатационных характеристик при уменьшении удельного расхода пламягасящей композиции за счет увеличения ее полноты сгорания, связанного с наличием в ней нитрата бария м модификатора горения. Использование в композиции нитрата бария позволяет существенно уменьшить содержание в ней перхлората калия до пределов, не вызывающих истощение озонового слоя Земли.

Использование в композиции диаминодиолеата стеариновой кислоты или лецитина приводит к значительному улучшению реологических характеристик массы композиции, что приводит к снижению удельных энергозатрат на приготовление композиции и улучшению качества получаемой из нее изделий (снижению их пористости), что приводит к улучшению воспроизводимости характеристик удельного расхода от изделия к изделию.

Указанный технический результат при использовании изобретения достигается тем, что пламягасящая композиция включает окислитель, кислородсодержащее связующее, пластификатор, модификатор горения и технологическую добавку, и отличается тем, что в качестве окислителя используют перхлорат калия и/или нитрат калия и нитрат бария, а в качестве модификатора горения - окислы металлов переменной валентности или их смесь, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Окислитель - 45-85 Кислородсодержащее связующее - 5-30 Пластификатор - 2-15 Модификатор горения - 0,5-2,0 Технологическая добавка - Остальное.

При этом в качестве окислов металлов переменной валентности предпочтительно использовать двуокись марганца, окись цинка, окись меди и окись железа или их смесь.

В качестве кислородсодержащего связующего используют, например, эпоксидную смолу, а также каучуки: уретановый, нитрильный, бутилкаучук или их смесь.

В качестве пластификатора целесообразно использовать дибутилфталат, дибутилсебацинат, диоктилсебацинат, триацетат глицерина, нитрил олеиновой кислоты или олеиновую кислоту.

В качестве технологических добавок композиция может содержать поверхностно-активные вещества и отвердители для кислородсодержащего связующего. При этом в качестве поверхностно-активного вещества предпочтительно использовать диаминдиолеат стеариновой кислоты или летицин.

Признаки, приведенные в формуле изобретения, являются необходимыми и достаточными для достижения указанного технического результата, т.е. являются существенными.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Наличие отличительных признаков по отношению к выбранному прототипу, свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками изобретения, результаты которого показывают, что оно не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует требованию "изобретательский уровень".

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, поясняется примерами конкретного осуществления.

Перечень компонентов, используемых для приготовления предлагаемой композиции.

В качестве окислителя используют перхлорат калия ТУ 6-02-627-78, нитрат калия техн. ГОСТ 19790-74, реак. ГОСТ 4144-79, нитрат бария ГОСТ 1713-79Е.

В качестве кислородсодержащего связующего - эпоксидные смолы ЭД-20 ГОСТ 10587-84, ЭД-16 ГОСТ 10587-84, ЭД-5 ГОСТ 10587-84, полибутадиеннитрильный каучук СКН-26, СКН-18 ТУ 38-10316-76.

Пластификаторы: дибутилфталат ГОСТ 8728-77Е, дибутилсебацинат ГОСТ 8728-77, диоктилсебацинат ГОСТ 8728-77, триацетат глицерина ту 6-09-4960-81, нитрил олеиновой кислоты ТУ 6-14-1000-73, трансформаторное масло ГОСТ 928-80.

В качестве модификатора горения - окислы металлов переменной валентности: двуокись марганца техн. ГОСТ 25823-83, ч.д.а. ГОСТ 4470-79, окись цинка ГОСТ 10262-73, окись меди ГОСТ 16539-79, окись железа ГОСТ 8135-74, двуокись никеля ГОСТ 4331-78, окись алюминия ТУ 48-51-77 Поверхностно-активные вещества - это, например, диаминдиолеат стеариновой кислоты, катионат-7 ТУ 6-14-101874, лецитин ТУ 6-02-829-78.

В качестве отвердителей для кислородсодержащих связующих используют любой известный для этих целей отвердитель, например, полиэтиленполиамин, изометилтетрагидрофталевый ангидрид ТУ 6-09-3321-73, хиноловый эфир ТУ6-09-51376, тиурам Е ОСТ 6-14-147-73, сера ГОСТ 127-76.

Готовят композицию следующим образом. В аппарат смешения вводят вязкое кислородсодержащее связующее, пластификатор, поверхностно-активное вещество, модификатор горения и технологическую добавку, затем перемешивают введенные компоненты 10-15 мин при 25^oC. В полученную смесь вводят окислители и перемешивают все компоненты 90 мин с одновременным вакуумированием полученной массы. Затем полученную массу под вакуумом заполняют в формы определенного размера, которые затем термостатируют при 80-90^oC в течение 7-8 суток для отверждения. Затем из формы извлекают изделия, которые при необходимости могут быть подвергнуты механической обработке для придания необходимых массо-габаритных параметров.

Композицию по прототипу готовят в соответствии с описанием, приведенным в з-ке PCT N 93/14820.

Количественные соотношения компонентов и качественный состав композиций представлены в таблице.

Также в таблице представлены результаты испытаний всех композиций предлагаемого состава и прототипа. Испытания проводились по единым правилам НПБ 21-94 "Системы аэрозольного тушения пожаров. Временные нормы и правила. Проектирование и эксплуатация.", утвержденным ГУ Государственной противопожарной службы МВД России, где приведена методика расчета систем аэрозольного тушения пожаров (САТ) и вычисляется масса огнетушащего состава, необходимая для эффективной защиты заданного объема, удельный расход, г/м³.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Анализ результатов показывает, что использование предлагаемой пламягасящей композиции обеспечивает эффективную защиту заданного объема при удельном расходе массы огнетушащего состава в пределах от 20 до 58 г/м³ в то время как при аналогичных условиях композиция по прототипу имеет удельный расход в пределах от 21 до 75 г/м³. При этом композиция по прототипу содержит значительно большее количество хлоридов и перхлоратов, что как известно, негативно сказывается на сохранении озонового слоя Земли.

Также предлагаемая композиция содержит меньшее количество компонентов по функциональным признакам, чем композиция по прототипу. Предлагаемая композиция не содержит термически рассеиваемый компонент, что, однако, не ухудшает, а улучшает эксплуатационные характеристики.

Предлагаемые количественные соотношения пламягасящей композиции объясняются нижеследующим.

Необходимо, чтобы в качестве окислителя композиция содержала нитрат калия, нитрат бария и перхлорат калия в количестве 45-85 мас.%. Сочетание нитрата калия и нитрата бария приводит к увеличению полноты превращения композиции, а дополнение к ним перхлората калия повышает кислородный баланс композиции, что приводит к снижению CO в продуктах сгорания. Введение окислителя более 85% приводит к ухудшению реологических характеристик композиции и невозможности изготовления качественных изделий. Введение окислителя менее 45% приводит к увеличению удельного расхода пламягасящей композиции, что приводит к невозможности ее реального применения для тушения пожаров.

Необходимо, чтобы композиция содержала пластификатор в количестве 2- 15%. При содержании пластификатора менее 2% реологические характеристики массы будут недостаточны для обеспечения изготовления качественных изделий. При введении в композицию пластификатора более 15% ее физико- механические характеристики значительно уменьшаются, что сделает невозможным эксплуатацию изделий из нее.

Необходимо, чтобы композиция содержала кислородсодержащее связующее в количестве 5-30%. При содержании связующего менее 5% его будет недостаточно, чтобы связать все части окислителя и в конечном итоге трудно будет изготовить из такой композиции изделия с равномерными по объему свойствами. При содержании в композиции связующего более 30% приведет к увеличению удельного расхода пламягасящей композиции и снижению ее кислородного баланса и повышению CO в процессе сгорания, что приведет к снижению экологической чистоты пожаротушащей аэрозоли.

Необходимо, чтобы композиция содержала модификаторы горения - окислы металлов переменной валентности в количестве 0,5-2,0%. Использование модификаторов менее 0,5% не оказывает существенного влияния на полноту превращения пламягасящей композиции. Применение модификатора более 2% приводит к повышению к-фазы в продуктах сгорания, не влияющей на эффективность пламягашения.

Композиции согласно изобретению могут быть использованы в виде зарядов весом от 10 г до 100 кг и более в зависимости от конструкции генераторов и конкретных защищаемых объемов объектов.

При реализации предлагаемой композиции обеспечивается эффективное гашение силовых кабелей, пожаров газов, жидкостей и твердых веществ в любых помещениях и практически любого объема, в том числе в туннелях метро, железнодорожных и т.п. Обеспечивается блокирование распространения огня в производственных помещениях.

Из вышеизложенного следует, что заявленное техническое решение направлено на решение поставленной задачи и при этом соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Формула изобретения

1. Пламягасящая композиция, содержащая окислитель-перхлорат калия и/или нитрат калия, кислородсодержащее связующее, пластификатор, модификатор горения и технологическую добавку, отличающаяся тем, что в качестве окислителя она дополнительно содержит нитрат бария, в качестве модификатора горения содержит окислы металлов с переменной валентностью или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%: Окислитель - 45 - 85 Кислородсодержащее связующее - 5 - 30
Пластификатор - 2 - 15
Модификатор горения - 0,5 - 2,0
Технологическая добавка - Остальное
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве окислов металлов переменной валентности содержит двуокись марганца, окись никеля, окись меди, окись железа или их смесь.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве кислородсодержащего связующего содержит эпоксидную или ненасыщенную полиэфирную смолы, или уретановый, или нитрильный каучук, или бутилкаучук, или их смесь.

4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пластификатора содержит дибутилфталат, дибутилсебацинат, диоктилсебацинат, триацетат глицерина, нитрил олеиновой кислоты, олеиновую кислоту или их смесь.

5. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве технологической добавки содержит поверхностно-активные вещества и отвердители для кислородсодержащего связующего.

6. Композиция по п.5, отличающаяся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества содержит диаминдиолеат стеариновой кислоты или лецитин.

РИСУНКИ

Рисунок 1

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 22-2002

(73) Патентообладатель:
ООО "Эпотос 1" (RU)

Договор № 14580 зарегистрирован 13.06.2002

Извещение опубликовано: 10.08.2002        

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 29.12.2007

Извещение опубликовано: 10.05.2009        БИ: 13/2009