Огнетушащий состав
Изобретение относится к огнетушащим составам и может быть использовано при пожаротушении твердых материалов. Огнетушащий состав включает смачиватель и воду. В качестве смачивателя используют антипирен марки "ОСА-1", полученный путем взаимодействия карбамидоформальдегидного концентрата с аммиачной водой и карбамидом с последующей нейтрализации реакционной смеси ортофосфорной кислотой до рН 6,0-8,0. Массовое соотношение компонентов "ОСА-1": вода равно (1-8):100. Предложенным составом обеспечивается сокращение расхода огнетушащего состава и времени на ликвидацию пожара. 1 табл.
Изобретение относится к огнетушащим составам и может быть использовано для тушения пожаров твердых горючих материалов, таких как древесина, полимеры, уголь, торф, ткани и других.
Считается общепризнанным, что при ликвидации загорания существенную роль играет смачиваемость поверхности твердых тел. Ее снижение в результате обугливания материалов ухудшает съем тепла жидким теплоносителем и приводит к резкому увеличению его расхода.
Указанный недостаток в отечественной и зарубежной пожарной технике преодолевают путем использования смачивателей, преимущественно неионогенного типа [Теребнев В.В.. Справочник руководителя тушения пожара. М.: Пожнаука. 2004. C.10].
Одним из распространенных их представителей является продукт ПО-6ТС марки (А.Б), вырабатываемый в России по ТУ №0258-147-05744685-98, который известен как пенообразователь общего назначения. Он содержит не менее 27 мас.% триэтаноламиновых солей алкилсульфатов и при его использовании в качестве смачивателя готовят водный раствор с концентрацией 2 мас.%.
К недостаткам данного пенообразователя относятся высокая стоимость и повышенный расход водного раствора при ликвидации пожара.
Наиболее близким по технической сущности является состав для тушения и профилактики пожаров, описанный в [SU №1296730 А1, кл. Е21F 5/00, А52D 1/00].
Он включает четвертичную аммонийную соль, ортофосфорную кислоту и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| четвертичная аммонийная соль | 0,01-2,00 |
| ортофосфорная кислота | 0,001-30,00 |
| вода | остальное |
Данный состав обеспечивает хорошую смачиваемость твердых горючих материалов, однако его свойства зависят от концентрации в растворе ортофосфорной кислоты.
Технической задачей настоящего изобретения является оптимизация огнетушащего состава при одновременном сокращении его расхода и времени на пожаротушение.
Поставленная задача достигается тем, что огнетушащий состав для твердых материалов готовится растворением в воде антипирена марки «ОСА-1», выполняющим роль смачивателя.
Сущностью предлагаемого технического решения является огнетушащий состав для твердых материалов, включающий смачиватель и воду, причем в качестве смачивателя используют антипирен марки «ОСА-1», полученный путем взаимодействия карбамидоформальдегидного концентрата с аммиачной водой и карбамидом с последующей нейтрализацией реакционной смеси ортофосфорной кислотой до рН 6,0-8,0, при этом массовое соотношение компонентов «ОСА-1»: вода равно (1-8):100.
Согласно ТУ №2499-024-00206492-06 антипирен «ОСА-1» предназначен для снижения горючести древесины на открытом воздухе и внутри помещений путем ее поверхностной обработки и характеризуется следующими показателями качества.
| Показатель | Значение показателя |
| Внешний вид | Бесцветная прозрачная жидкость, допускается образование тонкой взвеси |
| Содержание формальдегида | отсутствие |
| рН | 6,0-7,5 |
| Плотность при 20°С, г/см3 | 1,15-1,25 |
| Коэффициент рефракции, не менее | 1,405 |
| Температура замерзания, не выше, °С | минус 15 |
| Расход для перевода древесины в 1-ую группу огнезащитной эффективности, г/м2 | 350 |
Его синтез осуществляют по следующей методике.
В реактор объемом 5 м3, снабженный мешалкой рамного типа и рубашкой, загружают 1144 кг аммиачной воды концентрации 27,7 мас.% и при интенсивном перемешивании и охлаждении вводят 1000 кг карбамидоформальдегидного концентрата состава, мас.%:
| общее содержание карбамида | 22,3 |
| общее содержание формальдегида | 56,0 |
| вода | остальное |
Добавку карбамидоформальдегидного концентрата проводят с такой скоростью, чтобы температура смеси за счет экзотермической реакции не превышала 65°С. После ввода всего количества карбамидоформальдегидного концентрата содержимое реактора выдерживают при 60-65°С в течение часа и вводят 43 кг карбамида.
Реакционную смесь перемешивают при 55-60°С еще 30 минут до полного связывания остаточного формальдегида и приступают к охлаждению до 20-25°С, после чего нейтрализуют ортофосфорной кислотой до рН, равного 6,0-8,0.
Проведенными исследованиями установлено, что при смешении карбамидоформальдегидного концентрата с аммиаком образуется полиамин общей формулы
H2[H6N2C2]n+1NCON[C2N2H6]m+1, где n=0,1 и m=0,1,
содержащий не прореагировавшие метилольные производные карбамида и продукты их циклизации триазинонового типа. Последующий ввод карбамида на завершающей стадии процесса приводит к связыванию формальдегида с частичной поликонденсацией метилольных групп. В ходе нейтрализации полиамина ортофосфорной кислотой в составе композиции появляются ди- и триаммонийфосфат и амидофосфат. В образовании последнего наряду с ортофосфорной кислотой участвуют вторичные и третичные аминные группы метилолмочевин с повышенной электронной плотностью у атомов азота.
Таким образом, в отличие от неионогенных ПАВ продукт «ОСА-1» не содержит алкильных углеводородных групп и является сложной смесью соединений различных классов. По указанной причине при его растворении в воде величина ее поверхностного натяжения остается практически неизменной. Это указывает на то, что огнезащитный состав «ОСА-1» не принадлежит к неионогенным ПАВ.
Для оценки эффективности огнетушащего раствора в лабораторных условиях был применен метод сравнительного анализа, заключающийся в следующем: в одинаковых условиях проведены тушения горящих штабелей из брусков сосны размером 10×10×100 мм. Штабели состояли из 10 перекрестно расположенных рядов по 5 брусков в каждом. В ходе эксперимента определяли время тушения и расход огнетушащего состава, подаваемого в виде струи на очаг пожара. В качестве прототипа, то есть известного смачивателя, взят ПО-6 ТС марки Б с концентрацией водного раствора 2 и 6 мас.%, соответственно. Расход огнетушащего состава был максимально приближен к реальным условиям эксплуатации пожарной техники.
Полученные данные приведены в таблице.
Из приведенных в ней примеров видно, что применение двух- и шестипроцентных водных растворов антипирена «ОСА-1» позволяет существенно снизить расход огнетушащего состава и сократить время тушения пожара по сравнению с чистой водой и растворами ПО-6 ТС с аналогичными концентрациями.
Этот результат можно объяснить следующим образом.
Ввод карбамида на стадии синтеза полиамина приводит не только к связыванию свободного формальдегида в метилолмочевины, но и формированию сложных надмолекулярных структур, склонных к карбонизации и вспучиванию при повышенной температуре за счет выделения низкомолекулярных соединений - воды, аммиака, углекислого газа, не поддерживающих процесс горения древесины. Интенсивное термическое разложение антипирена «ОСА-1» наблюдается уже при температурах свыше 110°С, что подтверждено термическим анализом обезвоженных образцов.
С другой стороны, установлено, что при контакте с нагретой поверхностью амидофосфат переходит в твердое состояние по механизму кислотной поликонденсации, замедляя тем самым скорость термоокислительного процесса. Этому способствует и концентрирование огнетушащего раствора в зоне горения.
Вполне очевидно, что реализация данных механизмов обусловливает высокий эффект применения водного раствора антипирена «ОСА-1» при тушении пожаров.
| Сравнительная характеристика огнетушащих составов по предлагаемому способу | ||||
| Пример | Расход на тушение, л/с | Время ликвидации пожара огнетушащими составами, cx) | ||
| вода | р-р ПО- 6ТС | р-р «ОСА-1»xx) | ||
| 1 | 0.0008 | 65 | -/55 | -/50 |
| 2 | 0.0009 | 63 | -/50 | -/45 |
| 3 | 0.002 | 31.5 | 18.0/- | 12.4/- |
| 4 | 0.003 | 28.0 | 17.5/- | 11.5/- |
| 5 | 0.004 | 24.0 | 16.2/- | 10.2/- |
| 6 | 0.010 | 16.0 | 13.3/- | 7.6/- |
| х) В числителе приведены данные для концентрации 2 мас.%, в знаменателе - 6 мас.%. | ||||
| хх) рН и плотность антипирена «ОСА-1» равны 6,8 и 1,18 г/см3 соответственно. |
Огнетушащий состав для твердых материалов, включающий смачиватель и воду, отличающийся тем, что в качестве смачивателя используют антипирен марки "ОСА-1", полученный путем взаимодействия карбамидоформальдегидного концентрата с аммиачной водой и карбамидом и последующей нейтрализации реакционной смеси ортофосфорной кислотой до рН 6,0-8,0, при этом массовое соотношение компонентов "ОСА-1": вода равно (1-8):100.
