огнетушащий состав

Формула изобретения

1. ОГНЕТУШАЩИЙ СОСТАВ, включающий окислитель перхлораты калия и/или аммония и нитрат калия, связующее алифатическую эпоксидно-диановую смолу, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксалат натрия, дибутилфталат, тиокол и малеиновый ангидрид при следующем соотношении компонентов, мас.

Окислитель 50 76

Алифатическая эпоксидно-диановая смола 9,68 22,22

Оксалат натрия 2,7 15,0

Дибутилфталат 2,33 11,98

Тиокол 0,19 5,56

Малеиновый ангидрид 3,50 9,22

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит каталитическую добавку, выбранную из ряда: хромит меди, окись железа, ферроцен, диацетилферроцен или их смесь в количестве 0,2 6,0 мас.

3. Состав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит летицин в количестве 0,1 0,2 мас.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к разработке твердых составов, способных к огнетушению и флегматизации горения в объемах и тушению пожаров на открытом воздухе.

В настоящее время наибольшую эффективность при пожаротушении обеспечивают порошковые огнетушащие составы, причем их эффективность возрастает с уменьшением размера частиц порошка.

Однако мелкодисперсные порошки слеживаются при хранении, что затрудняет их использование. Кроме того, тушение порошками требует разработки специальных средств подачи.

Этих недостатков лишены твердые огнетушащие составы, дающие в результате горения смесь инертных газов и ультрадисперсных аэрозольных частиц.

Наиболее близким к изобретению является состав для огнетушения, представляющий собой смесь 25-86% разлагающегося при нагревании галоидного соединения, например гексахлорбензола, гексабромбензола, перхлорпентациклодекана, дибромтолуола, 15-45% окислителя хлоратов и перхлоратов К или Na, а также нитрата и перхлотара аммония, нитрата калия или натрия и до 50% связующего эпоксидных смол, полиэфиров, полиуретанов.

Галоидное соединение равномерно распределяется в смеси окислителя и горюче-связующего по типу смесевых твердых ракетных топлив. При горении твердого заряда образуется эффективная огнетушащая смесь. К достоинствам состава следует отнести прежде всего возможность его переработки методом свободного литья и вследствие этого возможность обеспечить высокие физико-механические характеристики зарядов.

Недостатки состава связаны с использованием галоидных соединений, дающих токсичные, коррозионно-активные продукты сгорания. Кроме того, галоидные соединения нестабильны при хранении.

Задача изобретения разработка огнетушащего состава, обладающего высокой эффективностью в пожаротушении и флегматизации горючих паро-газовоздушных смесей, но с пониженным уровнем токсичности и низкой коррозионной активностью продуктов сгорания.

Для этого предлагается состав, содержащий, мас.

Окислитель неорганические

соли кислородных кислот хлора или азота 50,0-76,0 Оксалат натрия 2,70-15,0 Эпоксидно-диановая смола 9,68-22,22

Малеиновый ангидрид 3,50-9,22 Дибутилфталат 2,33-11,98 Тиокол 0,19-5,56

В качестве окислителя могут использоваться перхлорат калия либо перхлорат калия и перхлорат аммония и/или нитрат калия, либо перхлорат аммония и нитрат калия. Флегматизирующая и огнетушащая эффективность состава обеспечивается образованием в процессе его сгорания инертных газов и высокодисперсного аэрозоля (огнетушащих частиц соединений щелочных металлов).

При тушении пожара в замкнутом объеме, благодаря высокой дисперсности образующегося при сгорании состава аэрозоля, определенное время в объеме сохраняется флегматизирующая концентрация аэрозоля, что препятствует повторному воспламенению и возобновлению пожара.

Для регулирования скорости горения состав может дополнительно содержать каталитические добавки, например, хромит меди (CuCr₂O₄) или окись железа (Fe₂O₃) или ферроцен либо диацетилферроцен в количестве 0,2-6,0 мас. Для улучшения технологии изготовления состав может содержать лецитин в количестве 0,1-0,2 мас.

Образующиеся при горении состава газы и аэрозоль обладают низкой коррозионной активностью и переносимым уровнем токсичности. Связующая основа состава обеспечивает заряду возможность его переработки литьевым методом, а также хорошие физико-механические характеристики сформованных зарядов. Состав обладает следующими механическими свойствами, МПа

Прочность при растяжении, _р 10,0-21,0

Прочность при сжатии, _сж 32,0-60,0

Модуль упругости при сжатии, E_сж 900-1750

Образование при сгорании состава высокодисперсного аэрозоля обеспечивается в результате введения в рецептуру окислителей перхлората калия или смеси перхлората калия и перхлората аммония и/или нитрата калия, или смеси перхлората аммония и нитрата калия дополнительного введения оксалата натрия, и выбора компонентов связующей основы. При этом все компоненты составов должны быть взяты в заявленных соотношениях. Снижение содержания твердых наполнителей ниже заявленного предела приводит к появлению в продуктах сгорания горючих газов, что не позволяет использовать составы для флегматизации в замкнутых объемах. Снижение содержания эпоксидного связующего, т.е. эпоксидной смолы, пластификаторов и отвердителя ниже заявленных пределов ухудшает механические свойства и приводит к невозможности переработки зарядов по технологии свободного литья.

Состав готовят следующим образом.

В смеситель загружают эпоксидную смолу, дибутилфталат, тиокол перемешивают в течение 10-15 мин при 313-333 К и загружают малеиновый ангидрид, перемешивают в течение 10-15 мин. После этого в несколько приемов загружают наполнители: оксалат натрия и окислители. После каждой загрузки смеситель вакуумируют и смесь перемешивают при температуре 313-333 К. Полное время перемешивания смеси 90-120 мин. После окончания перемешивания заполняют составом формы и отверждают в течение 48-240 ч при 313-333 К. По отверждении заряды извлекают из формы и подвергают их механической обработке. Каталитические добавки могут быть введены в смесь одновременно с наполнителями. Для улучшения технологии переработки состава в него вводят лицетин одновременно с эпоксидной смолой и пластификаторами.

Технологические характеристики позволяют получать заряды с любым отношением длины к диаметру, сложной конфигурации (канальные, многоканальные, щелевые, сферические и других сложных форм), массой от нескольких граммов до десятков килограмм.

Изобретение иллюстрируется примерами (сведены в таблицу), подтверждающими возможность его осуществления.

Оценка флегматизирующей эффективности составов проводилась в лабораторной установке объемом 3 10^-3 м³ диаметром 0,09 м и высотой 0,47 м, следующим образом.

Образец состава устанавливался в лабораторной установке, в которой после частичной откачки воздуха вакуум-насосом создавалось такое давление, чтобы после сгорания образца и создания заданной взрывоопасной концентрации метана, давление равнялось атмосферному. Образец инициировался подачей напряжения на нихромовую спираль. После его сгорания и остывания продуктов сгорания, объем заправлялся метаном до создания нужной взрывоопасной концентрации. С интервалом в 1 мин подавались импульсы на инициирование смеси электрической искрой и по показаниям термопары фиксировался момент воспламенения метано-воздушной смеси, который для каждой концентрации метана имеет свое значение. Для каждого состава время флегматизации определялось в широком диапазоне концентраций метана в метано-воздушной смеси. За время флегматизации составом принималось время флегматизации наиболее трудно флегматизируемой ("пиковой") концентрации метана в метано-воздушной смеси. За удельный расход состава при флегматизации в замкнутом объеме принималось количество состава на единицу флегматизируемого объема, обеспечивающего флегматизацию метано-воздушной смеси в течение не менее 7 мин после сгорания образца состава.

Удельный расход состава при тушении легковоспламеняющихся жидкостей (керосин и ацетон) в замкнутом объеме определялся в лабораторной установке объемом 66,7 10^-3 м³, высотой 0,42 м, шириной 0,353 м, длиной 0,45 м. Огнетушащая концентрация состава определялась следующим образом. В установке устанавливалась плошка с легковоспламеняющейся жидкостью и образец состава. Легковоспламеняющаяся жидкость поджигалась и подачей напряжения на нихромовую спираль инициировался образец состава. Визуально и по показаниям термопары фиксировался момент тушения. Тушение считалось успешным, если интервал времени от сгорания образца состава и тушением легковоспламеняющейся жидкости составлял менее 15 с. Удельный расход состава при тушении факела метана в замкнутом объеме определялся аналогично.

Удельный расход состава при тушении нефтепродуктов определялся следующим образом. Поддоны размером 1 м х 1 м заполнялись нефтепродуктами, устанавливались на одном уровне и после поджига нефтепродуктов и полного охвата горящей поверхности пламенем продукты сгорания состава из неподвижного генератора подавались в пламя. Удельный расход состава определялся как отношение массы состава в генераторе к площади пожара потушенных нефтепродуктов.

Из приведенных примеров исполнения видно: удельный расход составов при тушении легковоспламеняющихся жидкостей (ацетон, керосин) в замкнутом объеме составляет 40-80 г/м³, факела метана 60-80 г/м³, при флегматизации метана в замкнутом объем 100-130 г/м³, удельный расход составов при тушении пожаров нефтепродуктов на открытом воздухе 260-450 г/м². Для сравнения удельный расход порошков при тушении модельных очагов пожара класса В (пожар горючих жидкостей или плавящихся твердых веществ) составляет 600-3000 г/м². Для порошков на основе бикарбоната натрия и фосфорноаммонийных солей: при тушении легковоспламеняющихся жидкостей и горючих жидкостей при разливе на открытом воздухе удельный расход 2500-3000 г/м², при тушении в замкнутом объеме удельный расход 500 г/м³. Для лучшего из зарубежных порошков "Моннекс" эти значения могут быть уменьшены в 4-5 раз и составят 500-600 г/м² и 100-125 г/м³ соответственно.

Таким образом, огнетушащая эффективность предлагаемых составов выше чем у порошков.