Пиротехнический аэрозолеобразующий состав

Изобретение относится к химическим средствам тушения пожаров, а именно к огнегасительным составам, содержащим газообразующие химически активные вещества, и может быть использовано для подавления очагов возгорания в закрытых объемах. Пиротехнический аэрозолеобразующий состав для объемного тушения пожара содержит комплексный окислитель, включающий йодат калия и нитрат калия в соотношении 5:1, органическое горючее связующее - идитол и в качестве газообразователя - двойную смесь уротропина и карбамида. Изобретение обеспечивает расширение области безопасного эффективного применения функционально надежного пиротехнического состава, в газоаэрозольных продуктах горения которого с температурой вдвое ниже, чем по аналогам, практически нет токсических и вредных веществ. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к химическим средствам тушения пожаров, а более конкретно к огнегасительным составам, содержащим газообразующие химически активные вещества, и может быть использовано для подавления очагов возгорания в закрытых объемах.

Уровень данной области техники характеризует пиротехнический аэрозолеобразующий состав по патенту RU 2153376 C1, A62D 1/06, 2000 г., содержащий (мас.%): 67-70 нитрат калия - окислитель, 9-13 идитол (фенолформальдегидная смола) в качестве органического горючего связующего и 18-20 газообразующего дициандиамида.

Недостатком описанного состава является невысокая эффективность пожаротушения при неполном сгорании компонентов, что ограничивает его применение в закрытых непроветриваемых помещениях из-за токсичности генерируемых газоаэрозольных продуктов, содержащих HCN, NH3 и СО, с высокой температурой, для снижения которой необходимы дополнительные капитальные вложения на продуктивные охладители, что повышает потребительскую стоимость работ.

Более совершенным является пиротехнический аэрозолеобразующий состав, описанный в патенте RU 2392993 C1, A62D 1/06, 2009 г., который содержит, мас.%: 70-76 нитрат калия, 7-14 идитол и 13-20 дициандиамид.

В известном аэрозолеобразующем составе в качестве альтернативы дициандиамиду используются уротропин технический или карбамид, или их двойная смесь с дициандиамидом, являющиеся подобными газообразователями, выбранными по соображениям доступности, отечественной сырьевой и технологической базы.

Эти газообразователи не являются источниками токсических веществ в тушащей смеси и обеспечивают сопоставимость действия дициандиамида в аэрозолеобразующем составе по основному назначению.

Особенностью известного состава является оптимизация массового содержания компонентов термической основы, близкой к стехиометрическому, для обеспечения полноты сгорания и модификация идитола в форме лака путем предварительной обработкой этиловым спиртом для повышения адгезионных связей компонентов при смешивании.

Известный состав характеризуется повышенным выходом тушащей газоаэрозольной смеси.

Однако, недостатком известного пиротехнического состава является ярко выраженные щелочные свойства генерируемого аэрозоля, содержащего продукты разложения нитрата калия (К2О и КОН) и токсичного аммиака, источником которого является дициандиамид.

Это существенно ограничивает объем применения известного состава в электротехнике из-за высокого коррозионного действия на контакты и не удовлетворительной экологичности, негативно воздействующей на организм человека в закрытых непроветриваемых помещениях.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является устранение отмеченных недостатков, обеспечив безвредность генерируемой огнетушащей газоаэрозольной смеси, температура которой снижена до уровня практического применения без специальных охладителей.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный пиротехнический аэрозолеобразующий состав для объемного тушения пожара, включающий нитрат калия в качестве окислителя, идитол - органическое горючее связующее, и в качестве газообразователя двойную смесь уротропина с карбамидом, согласно изобретению, дополнительно содержит в качестве основного окислителя йодат калия при следующем содержании компонентов, мас.%:

йодат калия 55-65
нитрат калия 11-13
идитол 10-14
уротропин 11-13
карбамид 3-5

Отличительные признаки обеспечили расширение области безопасного применения функционально надежного пиротехнического состава, в газоаэрозольных продуктах горения которого с температурой вдвое ниже, чем по аналогам, практически нет токсических и вредных веществ.

Кислородсодержащий основной окислитель йодат калия при термическом взаимодействии с идитолом образует огнетушащие вещества, которые не обладают агрессивными щелочными свойствами, не вредны и не токсичны.

Основной окислитель йодат калия обеспечивает генерирование аэрозоля с высокими пожаротушащими свойствами, но скорость горения состава при этом недостаточна для интенсивного создания требуемой концентрации ингибиторов, необходимой для эффективного подавления источника возгорания.

Дополнительный окислитель нитрат калия в минимально необходимом количестве служит активатором горения состава, повышая скорость горения и генерирования огнетушащего аэрозоля, способствуя более активному диспергированию образующихся шлаков и выносу их из генератора вместе с аэрозолем.

Кроме того, нитрат калия выполняет функции технологической добавки для приготовления сыпучей смеси, предотвращая комкование йодата калия и схватывание его в монолит, и в качестве рыхлителя обеспечивает равномерное распределение компонентов в смеси.

Совместное использование йодата калия с нитратом калия приводит к образованию активного аэрозоля повышенной эффективности тушения, но при этом возникают проблемы из-за заметного повышения температуры горения состава и коррозионной активности тушащей смеси, ограничивающей применение состава в электроустановках.

Поэтому массовое соотношение йодата калия с активатором - дополнительным активным кислородсодержащим окислителем нитратом калия оптимизировано экспериментально из условия обеспечения технологичности изготовления состава на действующем пиротехническом оборудовании и необходимой химической активности и безопасности, при минимизации выхода в аэрозоль вредных веществ.

При содержании в пиротехническом аэрозолеобразующем составе йодата калия больше 65 мас.% происходит его комкование и схватывание в конгломераты, что исключает перемешивание компонентов для приготовления сыпучей композиции, пригодной для дальнейшей переработки прессованием в функциональный заряд.

При содержании в пиротехническом аэрозолеобразующем составе йодата калия меньше 55 мас.% растет температура газоаэрозольных продуктов горения из-за появления жидкой высокотемпературной конденсированной фазы при увеличении доли активатора - нитрата калия.

При содержании нитрата калия меньше 11 мас.% не обеспечивается равномерность распределения компонентов в смеси, нестабильное горение которой происходит с неудовлетворительной скоростью.

При содержании активатора больше 13 мас.% резко растет температура продуктов горения, ухудшая пожаротушащую способность генерируемого аэрозоля, при повышении взрывчатых свойств тушащей смеси, используемой в закрытых непроветриваемых помещениях.

В предлагаемом изобретении йодат калия является частью (основной) комплексного окислителя в сочетании с нитратом калия, при массовом соотношении (55-65):(11-13) соответственно, обеспечивающем безвредность функционирования состава при необходимой скорости горения пиротехнического заряда.

Экспериментальная оптимизация массового соотношения в комплексном окислителе йодата калия и нитрата калия как 5:1 обеспечила, сравнительно с известными аналогами, снижение температуры горения пиротехнической композиции, исключив появление пламени, и уменьшение коррозионной активности генерируемого аэрозоля, в котором практически отсутствуют щелочные частицы, что позволяет применять огнетушащий состав без дополнительных охладителей и расширяет его технологические возможности по тушению пожаров в замкнутых объемах электрошкафов, блоков управления, пультов и др. аппаратуры, содержащей открытые электроконтакты.

Таким образом, присутствие йодата калия в количестве более 50% в пиротехническом аэрозолеобразующем составе обеспечивает новый технический результат, который достигается при взаимодействии с нитратом калия, в присутствии идитола, уротропина и карбамида, содержание которых оптимизировано в заявленном массовом соотношении.

Массовое содержание в термической основе состава горючего связующего идитола выбрано в диапазоне, при котором обеспечивается полное сгорание структурного углерода до безопасного диоксида углерода.

При содержании в составе идитола меньше 10 мас.% скорость горения снижается до уровня, когда окислитель разлагается не полностью, в результате чего теплотворной способности недостаточно для генерирования функционального аэрозоля в заданном объеме, обеспечивающем огнетушащую концентрацию в защищаемом изолированном помещении.

При содержании в составе идитола больше 14 мас.% происходит неполное сгорание из-за отрицательного кислородного баланса с выходом токсичного монооксида углерода в защищаемое помещение, чем резко ограничивается область практического применения состава по причине угарного действия на живой организм.

Оптимизированное массовое соотношение компонентов термической основы предложенного состава обеспечивает практически нулевой кислородный баланс и полное догорание активатора (в минимизированном содержании нитрата калия), что практически исключает выход вредных продуктов термического разложения в газо-аэрозольную тушащую смесь.

Содержание в составе газообразующих уротропина химической формулы (CH2)6N4 и карбамида (NH2)2CO минимально необходимое, достаточное для формирования рабочего тела газоаэрозольной тушащей смеси, надежно транспортирующего ингибиторы горения к очагу возгорания.

При этом карбамид очищает горячие дымовые газы от оксидов азота до СO2 и Н2О, которые являются ингибиторами горения, разбавляют генерируемый аэрозоль, снижая его температуру, что повышает эффективность пожаротушения:

Суммарное содержание в пиротехническом составе газообразующих уротропина и карбамида меньше 14 мас.% является недостаточным для полного выноса генерируемой тушащей смеси, чем снижается продуктивность огнетушения.

Суммарное содержание в пиротехническом составе газообразующих уротропина и карбамида больше 18 мас.% является балластным, так как при этом не отмечается улучшения показателей назначения.

Оптимальное массовое соотношение газообразователей в двойной смеси уротропина к карбамиду как (2,6-3,7):1 было рассчитано по математической модели планирования эксперимента и нашло экспериментальное подтверждение эффективностью взаимодействия по назначению.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

Сущность изобретения иллюстрируется технологическим режимом изготовления пиротехнического состава для аэрозольного объемного пожаротушения.

Предложенный состав приготавливается на штатном стандартном оборудовании, действующем в пиротехническом производстве.

Мерную навеску предварительно измельченного идитола марки СФ-112А, ГОСТ 18694-80 обрабатывают в течение 5 мин в лопастном смесителе орошением этиловым спиртом в массовом соотношении (3,5-5):1. При этом поверхность частиц горючего связующего приобретает дополнительную липкость к остальным компонентам состава при смешивании.

Затем в смеситель последовательно загружают структурные компоненты состава в выбранном диапазоне содержания: йодат калия (ГОСТ 4202-75) - окислитель; нитрат калия (ГОСТ 19790-74) - технологический рыхлитель, активатор горения; газообразователи уротропин (ГОСТ 1381-73) и карбамид (ГОСТ 2081-92), - и перемешивают в течение 10 мин.

Приготовленный состав выгружают из смесителя и пропускают через сетку гранулятора для предотвращения образования комков и улучшения объемной дозируемости состава на операции прессования зарядов.

Оптимизированное расчетом массовое содержание компонентов составов по изобретению было экспериментально проверено на опытных образцах прессованных при уд. давлении 500 кгс/см2 зарядов.

Составы с различным сочетанием массового содержанием компонентов: в пределах предложенных диапазонов, на границах и вне этих границ, были испытаны с определением основных технических характеристик назначения: скорости горения, огнетушащей концентрации генерируемой газоаэрозольной смеси и количество дисперсной фазы в ней.

За счет технологически обеспеченной однородности структуры прочно связанных компонентов прессованные заряды характеризуются повышенным качеством эксплуатационных показателей назначения (средние значения): скорость горения состава 2,6 мм/с, количество дисперсной фазы 65%, огнетушащая концентрация 35 г/м3, которые получены на составах предложенного качественного и количественного состава.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня данной области техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста противопожарной техники, показал, что оно неизвестно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления пиротехнического аэрозолеобразующего состава для объемного тушения пожара, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Технологичность приготовления предложенного пиротехнического аэрозолеобразующего состава и функциональность прессованных из него зарядов, при условии достигнутой экологичности тушащей смеси для пожаротушения в закрытых объемах непроветриваемых помещений, позволяют рекомендовать изобретение на промышленное производство в действующем пиротехническом оборудовании по заказам потребителей.

1. Пиротехнический аэрозолеобразующий состав для объемного тушения пожара, включающий нитрат калия в качестве окислителя, идитол - органическое горючее связующее, и в качестве газообразователя двойную смесь уротропина с карбамидом, отличающийся тем, что он дополнительно содержит в качестве основного окислителя йодат калия при следующем содержании компонентов, мас.%:

йодат калия 55-65
нитрат калия 11-13
идитол 10-14
уротропин 11-13
карбамид 3-5

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что двойная смесь уротропина с карбамидом в количестве 14-18 мас.% введена в массовом соотношении (2,6-3,7):1 соответственно.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к комбинированным средствам газового пожаротушения и может применяться для объемного тушения пожаров класса A1 B, C и флегматизации взрывоопасных средств в ограниченном пространстве, а также для локализации пожаров класса A1.
Изобретение относится к химическим средствам тушения пожаров, а именно к огнегасительным составам, содержащим газообразующие химически активные вещества, и может быть использовано для подавления очагов возгорания в закрытых объемах.

Изобретение относится к противопожарным химическим средствам, в частности к газовым составам химически активных веществ, предназначенных для предупреждения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей на промышленных предприятиях, транспортных и бытовых объектах.

Изобретение относится к химическим средствам тушения пожаров, включающим газообразующие химически активные вещества, а более конкретно, к составам, замедляющим химические реакции, содержащим органические соединения, и может быть использовано для защиты производственных помещений, где образуется водород в качестве целевого или побочного продукта при хранении и транспортировании водорода.

Изобретение относится к противопожарным химическим средствам, в частности к газовым составам химически активных веществ, предназначенным для предупреждения воспламенения и взрыва метановоздушных смесей на промышленных, транспортных и бытовых объектах.

Изобретение относится к области противопожарной техники, а именно к тушению пожаров классов А, В, С, и может быть использовано на производствах газовой, нефтяной, угольной, горнорудной, химической и атомной промышленности, в промышленных зданиях и сооружениях, складских помещениях, а также на транспорте и для противопожарной защиты дач, гаражей и офисов.
Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к средствам для объемного тушения пожаров, и может быть использовано для подавления очагов возгорания в закрытых объемах.

Изобретение относится к области обеспечения пожарной безопасности и взрывобезопасности, а именно к способам предотвращения воспламенения, взрыва и детонации водородо-воздушных смесей. Способ предотвращения детонации и разрушения стационарной детонационной волны заключается в ведении в качестве ингибитора пропана или смеси пропан-бутана в водородо-воздушную смесь. Указанные компоненты смешивают, делают выдержку исследуемой смеси до полного перемешивания ее составляющих компонентов и подают смесь в откачанный до давления 100 Па реактор и секцию инициирования до давления от 80 до 90 кПа. Заполняют секцию инициирования стехиометрической кислородо-водородной гремучей смесью до достижения общего давления в реакторе и в секции инициирования 100 кПа. Инициируют детонацию в гремучей смеси и регистрируют её в исследуемой горючей смеси. Соотношение компонентов в исследуемых смесях, в об.%: водород 25,0-55,0; пропан - не менее 2,5; воздух - до 100 или водород 20,0-57,0; пропан-бутан - не менее 2,5; воздух - до 100. Время перемешивания газовых компонентов исследуемых смесей составляет не менее 15 час. Техническим результатом заявляемого изобретения является возможность использования более дешевого и доступного ингибитора, обладающего меньшей химической агрессивностью к материалам. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к аэрозолеобразующему составу для тушения пожаров. Состав включает перхлорат натрия, перхлорат калия и порошок магния при следующем содержании компонентов, мас.%: перхлорат натрия - 35,0-42,0; перхлорат калия - 48,0-55,0; порошок магния - 8.0-10.0. Изобретение позволяет получить аэрозоль, безопасный для человека и обладающий высокой огнетушащей способностью. 1 ил., 2 табл.
Каталитический охлаждающий агент для устройства пожаротушения с термоаэрозолем и способ его получения. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей включает: эндотермический охлаждающий материал: 50-95 масс.%; каталитическая добавка: 1-30 масс.%; технологическая добавка: 0,5-5 масс.%; связующий агент: 2-6 масс.%. Эндотермический охлаждающий материал представляет собой карбонат марганца, оксалат марганца, фосфат марганца, манганат калия, перманганат калия или композиционный эндотермический охлаждающий материал, состоящий из карбоната марганца и дополнительного охлаждающего агента. Каталитическая добавка представляет собой оксид метала или гидроксид. Технологическая добавка представляет собой стеарат, графит или их смесь. Связующий агент представляет собой композиционный раствор силиката щелочного металла и водорастворимого высокомолекулярного полимера. Заявлены также способы получения охлаждающего агента в форме крупных кусков, таблеток, сферических гранул или прутков ячеистого строения. По сравнению с известным уровнем техники является высокоэффективным и дает хороший охлаждающий эффект, позволяет снизить вторичное ухудшение свойств огнегасящего вещества и исключить присутствие токсичного газа в продукте огнегасящего вещества, чтобы снизить токсичность огнегасящего вещества и опасность его для окружающей среды. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.
Изобретение относится к способу пожаротушения. Способ осуществляют с использованием огнетушащей композиции, образующей огнетушащее вещество при высокотемпературной сублимации, и пиротехнического аэрозольного огнетушащего агента. Огнетушащая композиция включает огнетушащий материал, который в процессе нагревания может сублимировать и выделять огнетушащее вещество, обладающее огнетушащими свойствами, в количестве от 90 мас.% до 95 мас.%, добавку и покрывающий поверхность агент при общем содержании от 5 мас.% до 10 мас.%. Пиротехнический агент, используемый в качестве источника тепла и энергии, воспламеняют для образования аэрозоля. При высокой температуре, достигаемой при горении пиротехнического агента, огнетушащая композиция нагревается, образуя большое количество огнетушащего вещества, которое распыляется вместе с аэрозолем. По сравнению с известными на данное время аэрозольными системами пожаротушения, газовыми системами пожаротушения и водными системами пожаротушения изобретение не требует высокого давления при хранении, является более безопасным, менее вредным для окружающей среды и обладает высокой огнетушащей эффективностью. 9 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способу пожаротушения. Способ осуществляют с использованием огнетушащей композиции, образующей огнетушащее вещество при высокотемпературном разложении, и пиротехнического аэрозольного огнетушащего агента. Огнетушащая композиция включает огнетушащий материал, способный при нагревании разлагаться с выделением вещества, обладающего огнетушащим действием, в количестве от 90 мас.% до 95 мас.%, добавку и покрывающий поверхность агент при общем содержании от 5 мас.% до 10 мас.%. Пиротехнический агент, используемый в качестве источника тепла и энергии, воспламеняют для образования аэрозоля. При высокой температуре, достигаемой при горении пиротехнического агента, огнетушащая композиция нагревается, образуя большое количество огнетушащего вещества, которое распыляется вместе с аэрозолем. По сравнению с известными на данное время аэрозольными системами пожаротушения, газовой системой пожаротушения и системой пожаротушения на основе воды изобретение не требует давления при хранении, является более безопасным, менее вредным для окружающей среды и более эффективным. 11 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к способу пожаротушения. Способ осуществляют с использованием огнетушащей композиции, образующей огнетушащее вещество вследствие химической реакции ингредиентов при высокой температуре, и пиротехнического аэрозольного огнетушащего агента. Огнетушащая композиция включает замедлитель горения - 50-90 мас.%, окислитель - 5-30 мас.%, восстановитель - 5-10 мас.% и связующее - 0-10 мас.%. Пиротехнический агент, используемый в качестве источника тепла и энергии, воспламеняют для образования аэрозоля. Окислитель и восстановитель в огнетушащей композиции вступают в реакцию при высокой температуре, достигаемой при горении пиротехнического агента, образуя огнетушащее вещество для огнетушения. В отличие от традиционного образующего аэрозоль агента изобретение не предполагает использование внешнего источника тепла, и огнетушащая композиция не горит. Огнетушащая композиция по изобретению более эффективна и безопасна, чем традиционный образующий аэрозоль агент. 11 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способу создания огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов. Способ создания огнезащитного покрытия на поверхности включает подготовку поверхности, нанесение на нее первого слоя покрытия и перед его сушкой нанесение непосредственно на первый слой второго слоя огнезащитного покрытия в виде матрицы, содержащей микрокапсулированный агент, оболочка которого заполнена вспучивающимся веществом. Сушку покрытия производят при температуре ниже порога, при котором в веществе, заключенном в ядре микрокапсулы, происходит начало самопроизвольных химических реакций и физических процессов, приводящих к вспучиванию вещества. Микрокапсулированный агент представляет собой микрокапсулы, оболочка которых заполнена веществом, обладающим при нагревании свойствами значительного увеличения в объеме с образованием газо- и парообразных веществ, а сама оболочка выполнена однослойной. В качестве вспучивающегося вещества используют краску или порошок, обладающие вспучивающими свойствами. Техническим результатом является создание эффективного огнезащитного покрытия на поверхности горючих и негорючих материалов, позволяющего сохранить огнестойкость деревянных и металлических конструкций, кабелей и других изделий в течение длительного периода времени их эксплуатации. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к пламегасящей композиции, содержащей органическую кислоту. Содержание органической кислоты составляет 50% масс. или более, а предпочтительно от 70 до 90% масс. Органическая кислота может поглощать тепло, разлагаться при высокой температуре и высвобождать пламегасящее вещество. Пламегасящее вещество может реагировать посредством свободных радикалов с одним или более свободных радикалов, которые необходимы для горения с организацией химических циклов. Изобретение обеспечивает синергетический эффект при совместном использовании органической кислоты с пиротехническим агентом, таким образом дополнительно улучшается способность к пожаротушению пламегасящего агента и значительно сокращается эффективное время пожаротушения. 9 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к огнетушащей композиции на основе ферроцена. Огнетушащая композиция содержит ферроцен, ферроценовое производное или их комбинацию в количестве 25 мас.%. Для применения композиции используют пиротехнический аэрозольный агент в качестве источника тепла и энергии. При воспламенении пиротехнического агента образующаяся высокая температура используется для продуцирования огнетушащей композицией огнетушащего вещества, которое распылается вместе с аэрозолем пиротехнического агента для тушения огня. По сравнению с известными средствами данная композиция не требует хранения под давлением, является более эффективной и безопасной. 26 з.п. ф-лы, 1 табл., 10 пр.
Наверх