огнетушащий состав для пожаротушения

Формула изобретения

1. Огнетушащий состав для пожаротушения, характеризующийся тем, что содержит смесь, состоящую из 40-70% активатора растворения, содержащего кристаллическую сульфаминовую кислоту и бикарбонат натрия, и 60-30% пенообразующей смеси, содержащей натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₈-С₁₀ , или их смеси с натриевыми солями алкилсульфатов жирных спиртов фракции С₁₂-С₁₄ или натриевыми солями альфа-олефин-сульфонатов фракции C₁₄-C₁₆, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

натриевые соли алкилсульфатов
жирных спиртов фракции C8-C10	25,5-60,0
натриевые соли алкилсульфатов жирных
спиртов фракции C12-C14 или натриевые
соли альфа-олефинсульфонатов фракции C14-C16	0,01-9,0
сульфаминовая кислота	16,0-31,5
бикарбонат натрия	22,0-42,0

2. Состав по п.1, характеризующийся тем, что кристаллическую сульфаминовую кислоту и бикарбонат натрия берут в соотношении 40-45% на 60-55% соответственно, а соотношение натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₈ -С₁₀ и натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₁₂-C₁₄ или натриевых солей альфа-олефинсульфонатов фракции C₁₄-C₁₆ составляет 85-90% на 15-10% соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам для пожаротушения на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ), предназначенных для тушения пожаров классов A и B, а именно к твердым пенообразующим составам, предназначенным для пожаротушения.

В настоящее время известны различные виды огнетушащих составов для пенного пожаротушения.

Так, из патента РФ № 2158155 (МПК 7: A62D 1/00, опубликован 27.10.2000) известен пенообразующий состав для тушения пожаров, включающий поверхностно-активное вещество (ПАВ), стабилизатор пены, бутанол, бутиловый эфир уксусной кислоты, мочевину, ингибитор коррозии и воду, при этом он дополнительно содержит простые водорастворимые эфиры целлюлозы, в качестве ПАВ - алкилсульфонаты, в качестве ингибитора - полифосфат, в качестве стабилизатора пены - высшие жирные спирты и/или производные аминов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ПАВ 11-13

Стабилизатор пены 2,95-3,05

Простые водорастворимые эфиры целлюлозы 0,45-0,55

Мочевина 6,5-8,5

Бутанол 2,75-3,75

Ингибитор 4,25-4,75

Бутиловый эфир уксусной кислоты 2,75-3,75

Вода остальное

Из патента РФ № 2345809 (МПК A62D 1/02 (2006.01), опубликован 10.02.2009) известен огнетушащий пенообразующий состав для тушения пожаров, содержащий триэтаноламиновые соли алкилсульфатов первичных высших жирных спиртов фракции C₈-C₁₄, сульфоэтоксилаты натрия и воду, при этом он дополнительно содержит алкансульфонаты натрия фракции C₁₂-C₁₆, полиэтиленгликоль и карбитол при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Триэтаноламиновые соли алкилсульфатов

первичных высших жирных спиртов фракции C₈-C₁₄ 20,0-40,0

Сульфоэтоксилаты натрия 10,0-22,0

Алкансульфонаты натрия фракции C₁₂-C₁₆ 10,0-15,0

Полиэтиленгликоль 2,0-20,0

Карбитол 2,0-6,0

Вода до 100

Кроме этого, из описания к патенту РФ № 2270712 (МПК: A62D 1/02 (2006.01), опубликован 27.02.2006) известен огнетушащий пенообразующий состав для тушения пожаров, включающий алкилсульфаты натрия первичных высших жирных спиртов, сульфоэтоксилаты натрия, первичные высшие жирные спирты, карбамид, н-бутиловый спирт и воду, при этом в качестве алкилсульфатов натрия первичных высших жирных спиртов он содержит алкилсульфаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C₈-C ₁₀ и алкилсульфаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C₁₂-C₁₄, в качестве сульфоэтоксилатов натрия - сульфоэтоксилаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C₁₂-C₁₄, в качестве первичных высших жирных спиртов - первичные высшие жирные спирты фракции C ₁₂-C₁₄ и дополнительно бутилцеллозольв, неонол и оксанол при следующем содержании компонентов, мас.%:

Алкилсульфаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C₈-C₁₀ 9,0-20,0

Алкилсульфаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C₁₂ -C₁₄ 3,0-8,0

Сульфоэтоксилаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C₁₂-C ₁₄ 4,0-9,0

Первичные высшие жирные

спирты фракции C₁₂-C₁₄ 1,0-3,0

Карбамид 5,0-15,0

н-Бутиловый спирт 2,0-7,0

Бугилцеллозольв 2,0-5,0

Неонол 1,0-3,0

Оксанол 1,0-3,0

Вода остальное

Все приведенные выше пенообразователи выпускаются и хранятся в виде жидкостей. Это ограничивает нижнюю температурную границу их хранения величиной минус 40°C. Для достижения этой температуры приходится использовать дорогостоящие гликоли, которые, как известно, снижают огнетушащие свойства пенообразователей и увеличивают экологическую нагрузку на окружающую среду, а также увеличивают стоимость пенообразователей.

Предлагаемый огнетушащий состав выпускается в твердом виде. В воде состав в течение нескольких минут растворяется с образованием рабочего раствора, используемого для пенного пожаротушения с применением штатных пеногенераторов.

Аналоги предлагаемого средства для пожаротушения отсутствуют.

Технический результат, достигаемый при использовании патентуемого изобретения, заключается в расширении температурного интервала хранения огнетушащего состава от минус 60°C до плюс 60°C, снижении затрат на транспортировку и хранение, уменьшении отрицательного воздействия на окружающую среду, а также снижении рабочей концентрации огнетушащего раствора.

Данный технический результат достигается за счет использования огнетушащего состава, содержащего смесь, состоящую из 40-70% состава, ускоряющего растворение огнетушащего состава в воде (в дальнейшем - активатора растворения), содержащего сульфаминовую кислоту и бикарбонат натрия, и 60-30% пенообразующей смеси, содержащей натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₈-C₁₀ или их смеси с натриевыми солями алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₁₂-C ₁₄ или натриевыми солями альфа-олефин-сульфонатов фракции С₁₄-С₁₆ при следующем содержании компонентов, мас.%:

натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₈-C₁₄ 25,5-60,0

натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₁₂ -C₁₄

или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции C₁₄-C₁₆ 0,01-9,0

сульфаминовая кислота 16,0-31,5

бикарбонат натрия (пищевая сода) 22,0-42,0

Предлагаемый огнетушащий состав выпускается в виде порошка, образующего рабочие растворы при его смешении с водой, в частности, в соотношении 11 кг огнетушащего состава на 989 л воды. Снижение концентрации рабочего раствора предлагаемого состава достигается выбором в качестве основного ПАВ натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции C ₈-C₁₀, имеющих максимальную массовую долю гидрофобной части в составе молекулы ПАВ, по отношению к доле противоиона (ион Na⁺). Добавление натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₁₂-C₁₄ или натриевых солей альфа-олефинсульфонатов фракции в предлагаемом соотношении повышает устойчивость получаемой пены. За счет снижения рабочей концентрации предлагаемого огнетушащего состава до 1% по сравнению с концентрацией рабочих растворов, обычно используемых для жидких пенообразователей 3% или 6%, достигается снижение затрат на транспортировку и хранение. Исключение из состава органических растворителей и этиленгликоля обеспечивает уменьшение отрицательного воздействия на окружающую среду. Отсутствие воды в предлагаемом составе и выпуск его в твердой или порошкообразной форме позволяет расширить температурный интервал хранения от минус 60 до плюс 60°C без потери эксплуатационных свойств.

В качестве пенообразующей смеси, генерирующей пену при пропускании рабочего раствора через пеногенератор, используют анионактивные ПАВ - натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₈ -C₁₀ или их смесь с натриевыми солями алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₁₀-C₁₂ или натриевыми солями альфа-олефинсульфонатов фракции C₁₄-C₁₆ , при этом соотношение между натриевыми солями алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₈-C₁₀ и натриевыми солями алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₁₂-C ₁₄ или натриевыми солями альфа-олефинсульфонатов фракции C₁₄-C₁₆ выдерживается в интервале 85-90% на 15-10% (или 9,0:(1,0÷1,6)). При этом алкилсульфаты натрия высших жирных спиртов фракции C₈-C₁₀ определяют высокую кратность пены рабочего раствора, а добавки натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₁₂-C ₁₄ или натриевых солей альфа-олефинсульфонатов фракции C₁₄-C₁₆ в предлагаемом соотношении обеспечивают высокую устойчивость пены.

В качестве активатора растворения в заявляемом составе используют смесь кристаллической сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия (пищевой соды). Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения выбирается в интервале от 40:60 до 45:55. При данном соотношении происходит быстрая нейтрализация бикарбоната натрия с выделением углекислого газа, механическое разрушение частиц пенообразующего состава выделяющимся углекислым газом и быстрое (в течение нескольких минут) растворение его в воде с образованием рабочего раствора. Значение pH водного раствора после нейтрализации бикарбоната натрия составляет 6,2-7,2 единиц. В этом интервале значений рН рабочий раствор сохраняется в рабочем состоянии не менее 24 часов.

Для регулирования скорости растворения огнетушащего состава меняют соотношение между активатором растворения и пенообразующей смесью в интервале от 40:60 до 70:30 соответственно. Скорость растворения огнетушащего состава при увеличении содержания активатора растворения от 40% до 70% возрастает в 2-3 раза. При полном отсутствии активатора растворения в предлагаемом огнетушащем составе скорость его растворения снижается на порядок.

Способ получения заявленного огнетушащего состава включает последовательное введение в смеситель для сыпучих материалов периодического действия следующих компонентов состава: натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₈-C₁₀ в виде порошка или натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₈-C ₁₀ в виде порошка и натриевых солей алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₁₀-C₁₂ или натриевых солей альфа-олефинсульфонатов фракции C₁₄-C₁₆ в виде порошка, бикарбоната натрия (пищевой соды) и кристаллической сульфаминовой кислоты. Все сыпучие материалы перемешиваются до однородности. Полученная смесь предварительно формуется или упаковывается в тару без формования.

Огнетушащий состав применяется для приготовления рабочего раствора с концентрацией ~1% (мас.) путем растворения его в воде непосредственно в автоцистерне или иной емкости. Полученный рабочий раствор служит для получения пены с использованием штатной системы пеногенераторов.

В соответствии с изобретением были приготовлены огнетушащие составы и их рабочие растворы испытаны в пенном тушении в качестве пенообразователя общего назначения по ГОСТ 50588-93.

Пример 1
Готовили состав следующего состава, мас.%:
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции C8-С10	50,0
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции C12-С14 или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции C14-С16	-
сульфаминовая кислота	20,0
бикарбонат натрия (пищевая сода)	30,0
Примечание: Соотношение пенообразующей смеси и активатора растворения 50:50.
Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения 40:60.

Пример 2.
Готовили состав следующего состава, мас.%:
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С8-С10	30,0
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С12-С14 или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции С14-С16	-
сульфаминовая кислота	27,8
бикарбонат натрия (пищевая сода)	42,2
Примечание: Соотношение пеноообразующей смеси и активатора растворения 30:70.
Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения 40:60.

Пример 3.
Готовили состав следующего состава, мас.%:
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С8-С10	45,0
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С12-С14 или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции С14-С16	5,0
сульфаминовая кислота	20,0
бикарбонат натрия (пищевая сода)	30,0
Примечание: Соотношение пенообразующей смеси и активатора растворения 50:50.
Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения 40:60.

Пример 4.
Готовили состав следующего состава, мас.%:
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С8-С10	45,0
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С12-С14 или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции С14-С16	5,0
сульфаминовая кислота	19,5
бикарбонат натрия (пищевая сода)	30,5
Примечание: Соотношение пенообразующей смеси и активатора растворения 50:50.
Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения 39,0:61,0.

Пример 5.
Готовили состав следующего состава, мас.%:
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С8-С10	45,0
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С12-С14 или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции С14-С16	5,0
сульфаминовая кислота	22,5
бикарбонат натрия (пищевая сода)	27,5
Примечание: Соотношение пенообразующей смеси и активатора растворения 50:50.
Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения 45,0:55,0.

Пример 6.
Готовили состав следующего состава, мас.%:
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С8-С10	45,0
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С12-С14 или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции С14-С16	5,0
сульфаминовая кислота	23,0
бикарбонат натрия (пищевая сода)	27,0
Примечание: Соотношение пенообразующей смеси и активатора растворения 50:50.
Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения 46,0:54,0.

Пример 7.
Готовили состав следующего состава, мас.%:
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С8-С10	42,0
натриевые соли алкилсульфатов жирных спиртов фракции С12-С14 или натриевые соли альфа-олефинсульфонатов фракции С14-С16	8,0
сульфаминовая кислота	20,0
бикарбонат натрия (пищевая сода)	30,0
Примечание: Соотношение пенообразующей смеси и генератора растворения 50:50.
Соотношение сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия в активаторе растворения 40,0:60,0.

Далее составы испытывали в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50588-93 «Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний». Рабочие растворы огнетушащих составов готовили таким образом, чтобы количество пенообразующей смеси (суммы ПАВ) при растворении составляло 11,0 г на 2000 мл рабочего раствора. Таким образом создавались одинаковые условия для сравнения огнетушащих составов разного наполнения. Определены пожаротехнические характеристики рабочих растворов, полученные из приготовленных огнетушащих составов. Результаты испытаний представлены в таблице.

Таблица
Наименование показателей	Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Пример 5	Пример 6	Пример 7
Внешний вид	Порошок белого или кремового цвета
Время растворения состава, содержащего 11,0 г ПАВ, в 2000 мл воды, с	60	46	64	98	55	68	72
рН рабочего раствора	6,4	6,3	6,8	7,5	6,2	5,5	6,4
Кратность пены рабочего раствора	88	88	77	79	75	70	59
Устойчивость пены (время выделения половины жидкости из пены), с	210	196	292	286	252	226	304
Время жизни рабочего раствора, ч	>24	>24	>24	>24	>24	5	>24
Время тушения н-гептана рабочим раствором огнетушащего состава пеной средней кратности при интенсивности 0,042±0,002 дм 3/м2·с, с
101	96	59	48	55	88	64

Из данных таблицы следует, что предложенное оптимальное соотношение между активатором растворения (смесью сульфаминовой кислоты и бикарбоната натрия) и пенообразующей смесью (смесью алкилсульфатов и олефинсульфонатов) и компонентами, входящими в состав активатора растворения и пенообразующей смеси, согласно изобретению обеспечивает приемлемую скорость растворения огнетушащего состава, высокие кратность и устойчивость пены, полученной из рабочего раствора, а также высокие показатели огнетушащей способности (примеры 1, 2, 3). Нарушение оптимального соотношения компонентов активатора растворения (пример 4) ведет к увеличению времени растворения огнетушащего состава или к снижению величины рН и времени жизни рабочего раствора (пример 6). Добавление в состав пенообразующей смеси алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₁₂-C₁₄ или натриевых солей альфа-олефинсульфонатов фракции C₁₄-C₁₆ обеспечивает увеличение стойкости пены и повышение огнетушащей эффективности (примеры 3, 5). Превышение количества алкилсульфатов жирных спиртов фракции C₁₂-C₁₄ или натриевых солей альфа-олефинсульфонатов фракции C₁₄-C₁₆ в пенообразующей смеси сверх оптимального приводит к снижению кратности рабочего раствора (пример 7).