Огнетушащий порошковый состав
Владельцы патента RU 2372957:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)
Изобретение относится к огнетушащим составам, которые могут быть использованы при тушении пожаров классов А2, В, С, Д. Огнетушащий порошковый состав содержит 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. Благодаря использованию в качестве добавки мусковита, обладающего высокой влагостойкостью и являющегося одним из лучших электроизоляционных материалов, огнетушащий порошок имеет низкую слеживаемость и эффективен при тушении электроустановок, находящихся под напряжением до 5000 В и выше (с коэффициентом безопасности 2). 1 табл., 3 ил.
Изобретение относится к огнетушащим порошковым составам, которые могут быть использованы для тушения пожаров классов А2, В, С, Д, а также электроустановок, находящихся под напряжением выше 1000 В.
Известен огнетушащий состав, содержащий, мас.%:
сульфат аммония 5-50; высокодисперсный гидрофобный диоксид кремния 1-3; дисперсная алюмосиликатная добавка 2-10; графит 1-5; аммофос - остальное. В качестве алюмосиликатной добавки используют одну из ряда: флогопит, мусковит, клиноптилотит, промышленные пыли. Порошок используют для тушения пожаров классов А, В, С и для электроустановок, находящихся под напряжением свыше 1000 В патент РФ №2159138 С2 А62D 1/00, 1998.
Однако данный состав не может быть применен для тушения пожаров класса Д (металлы и их сплавы), в связи с отсутствием в качестве основного компонента хлоридов щелочных металлов.
Огнетушащий порошковый состав, в котором основным компонентом является хлорид калия (79%) и в качестве целевой добавки для текучести используется мусковит (20%), высокодисперсная добавка (0,8%) и гидрофобизирующая жидкость Петросил-2М (0,2%) патент RU 2143297, обладает способностью для тушения пожаров класса Д, но не эффективен при тушении пожаров класса А.
Известно, что при тушении пожаров класса Д используются специальные порошки огнетушащих составов ПГС-3 и ПГС-М ТУ 6-46-016-92 и ТУ 6-18-42-86 соответственно, в которых в качестве основного компонента используется сильвинит (смесь хлорида калия и хлорида натрия) в количестве 72,0-90,6% и 87,5%-98,5% соответственно.
Поэтому составы с хлоридом калия (28,72 и 30,74) по патенту RU 2143297 будут не эффективны при тушении пожаров класса Д.
Наиболее близким по составу и назначению является огнетушащий порошок, содержащий, мас.%: белая сажа 3,5-5,0; алкилгалоидсилановая жидкость - метилтрихлорсилан 0,5-1,2; хлорид калия 93,8-96,0. Порошок используют для тушения пожаров классов А2, В, С, Д, Е патент РФ №2128538, МПК А62D 1/00, з. 02.07.1997 г. взят авторами за прототип.
Недостатками последнего аналога являются использование белой сажи по ТУ 6-18-184-87 или ГОСТ 18307-78, влажность которой может достигать 6,5%, что требует дополнительной сушки, хотя и после сушки влажность белой сажи составляет 4%. Белая сажа быстро набирает влагу, что может сказаться на слеживаемости порошка в процессе хранения, а в дальнейшем - на его текучести.
Задачей предлагаемого изобретения является создание огнетушащего порошкового состава для эффективного тушения электроустановок, находящихся под напряжением до 5000 В, а также обладающего пониженной склонностью к влагопоглощению и слеживанию (хорошей рассыпаемостью и сыпучестью).
Технический результат достигается тем, что огнетушащий порошковый состав содержит хлорид калия 93,8-96,0 мас.%, алкилгалоидсилановую жидкость-метилтрихлорсилан 0,07 мас.%, мусковит 3,5-5 мас.% с размером частиц не более 10 мкм. Компоненты смешивают и одновременно обрабатывают гидрофобизатором - алкилгалоидсилановой жидкостью-метилтрихлорсиланом в паровой фазе для защиты от действия влаги.
Сущность изобретения заключается в том, что в качестве технологической добавки используют мусковит с размером частиц не более 10 мкм (для обеспечения удельной поверхности порошкового состава не менее 3000 см2/г). Мусковит является разновидностью природного минерала слюды и известен как один из лучших электроизоляционных материалов. Пробивное напряжение мусковита при толщине слоя 20 мкм составляет 4,0 кВ, при толщине 50 мкм - 5,0 кВ. Удельное объемное сопротивление мусковита при 20°С составляет 1014-1016 Ом·см. Также мусковит обладает высокой влагостойкостью. Его влажность не превышает 1%, в связи с чем отпадает необходимость его сушки. Содержание мусковита должно составлять не менее 3,5% для обеспечения требуемой текучести и не более 5% для обеспечения требуемой насыпной плотности порошкового состава. Приемлемая текучесть обеспечивается хорошей сыпучестью порошка. При сравнении качественных показателей огнетушащего порошка, взятого за прототип (патент РФ №2128538, 1997) и предлагаемого состава, а также технологических добавок видно, что сам мусковит по качеству не уступает белой саже (БС), а порошковый состав с мусковитом по некоторым показателям даже лучше, чем аналогичный состав с белой сажей (табл.1).
| Таблица 1 | ||||||
| Состав | Прототип | Пример | ||||
| Содержание, мас.% | 1 | 2 | 3 | |||
| Хлорид калия | 93,8-96,0 | 93,8 | 95 | 96,0 | ||
| Метилтрихлорсилан | 0,5-1,2 | 0,05 | 0,06 | 0,07 | ||
| Белая сажа | 3,5-5,0 | - | - | - | ||
| Мусковит | - | 3,5 | 4,5 | 5,0 | ||
| Наименование показателей | Результаты анализов | |||||
| БС гидрофобизированная | Мусковит гидрофобизированный | KCl+3% БС | KCl+3% муск. | KCl+5% БС | KCl+5% муск. | |
| Насыпная плотность, г/см3 | 0,159 | 0,411 | 0,860 | 0,870 | 0,723 | 0,836 |
| Угол откоса, град. | 23°21′ | 0 | 12°16′ | 14°39′ | 0 | 0 |
| Рассыпаемость - сыпучесть, мм | 140 | 220 | 220 | 200 | 200 | 200 |
| Массовая доля влаги, % | 3,50 | 0,40 | - | - | 0,27 | 0,06 |
| Гигроскопичность, % через 1 сутки при относительной влажности 90% | 6,3 | 1,7 | - | - | 2,0 | 2,5 |
Поскольку сыпучесть порошкового состава с мусковитом осталась на том же уровне, то его текучесть (способность порошка обеспечивать массовый расход через данное сечение в единицу времени под воздействием давлением выталкивающего газа) должна быть не хуже, чем у состава с белой сажей. При проверке истечения порошка через воронку (диаметр выхода 10 мм) образец с мусковитом показал лучшие результаты: состав KCl+5% БС - 2,5 г/с, состав KCl+5% мусковита - 3,1 г/с.
Приготовление заявленного состава осуществляют следующим образом. Хлорид калия измельчают с предварительной обработкой парами алкилгалоидсилановой жидкостью-метилтрихлорсиланом (МТХС) CH3SiCl3 до удельной поверхности не менее 3000 см2/г. Далее измельченный хлорид калия поступает в аппарат, куда подается мусковит и происходит смешивание порошкообразных компонентов с одновременным покрытием их МТХС в паровой фазе. МТХС взаимодействует с водой, сорбированной на поверхности частиц хлорида калия и мусковита. При этом происходит довольно быстрый процесс гидролиза и конденсации
При гидрофобизации алкилгалоидсилановой жидкостью-метилтрихлорсиланом выделяется хлористый водород, который приводит к замедлению реакции, коррозии оборудования, увеличению кислотности получаемого продукта, загрязнению окружающей среды.
Хлорид калия используют по ТУ 2152-013-00203944 или ГОСТ 4568.
Мусковит используют по ТУ 5725-001-31894276-02 марки СМСП-5 с размером частиц не более 10 мкм 90,0%.
МТХС используют по ТУ6-02-924-79.
Для лучшей гидрофобности необходимо обеспечить монослой кремнийорганической пленки на поверхности частиц. Расчет делается, исходя из предположения, что поверхность частиц хлорида калия (с удельной поверхностью Sуд.=3000 см2/г) и мусковита покрыта монослоем влаги, которая, взаимодействуя с МТХС, образует монослой кремнийорганической пленки. Удельную поверхность мусковита марки СМСП-5 находим по формуле
,
где ρ - удельный вес, г/см3;
µ - размер частиц, мкм.
С целью предварительной проверки характеристик были приготовлены два образца: гидрофобизированный хлорид калия с 5% белой сажи и гидрофобизированный хлорид калия с 5% мусковита.
Мусковит, белую сажу и оба образца исследовали на гигроскопичность при разных относительных влажностях воздуха. Данные приведены на фиг.1, 2, 3.
Из графиков на фиг.1 следует, что мусковит примерно в 5 раз менее гигроскопичен, чем белая сажа.
Из графиков на фиг.2 следует, что гигроскопичность образца хлорида калия с 5% мусковита в 5 раз меньше, чем у образца с белой сажей при относительных влажностях воздуха 40, 50 и 65%.
Из графиков на фиг.3 следует, что гигроскопичность у образца с мусковитом в 1,2-1,6 раз меньше, чем у образца с белой сажей при относительных влажностях воздуха 80 и 90%.
Определено пробивное напряжение у образца с 5% мусковита - 10500 В.
Таким образом, предлагаемый состав обладает хорошими эксплуатационными свойствами высокой влагостойкостью и пониженной слеживаемостью при длительном хранении. Кроме того, порошковый состав может применяться для тушения электроустановок, находящихся под напряжением свыше 5000 В (с коэффициентом безопасности 2).
Огнетушащий порошковый состав, содержащий хлорид калия, гидрофобизированный метилтрихлорсиланом, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 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 |
