Функциональный наполнитель для огнетушащего порошкового состава

Авторы патента:

A62D1/00 - Огнегасительные составы; использование химических веществ для тушения пожаров (огнеупорные краски C09D 5/18; огнестойкие материалы C09K 21/00)

Владельцы патента RU 2763063:

Общество с ограниченной ответственностью "Технохим" (RU)

Изобретение относится к составу функционального наполнителя для огнетушащего порошкового состава на основе фосфатов аммония. Функциональный наполнитель содержит дисперсные частицы диоксида кремния, гидрофобизированные полиметилгидросилоксаном. В качестве компонентов содержит мезопористые частицы диоксида кремния МСМ-48, 65-85 мас. %, обладающие площадью удельной поверхности более 1000 м²/г, совместно с частицами диоксида кремния марки Aerosil 380, 15-35 мас. %. Частицы гидрофобизированы в среде органического растворителя при соотношении компонентов диоксид кремния/гидрофобизатор 80/20 мас. %. Обеспечивается повышение пожаротушащей эффективности порошковых составов на основе фосфатов аммония путем увеличения их площади удельной поверхности.

Настоящее изобретение относится к составу функционального наполнителя для огнетушащего порошкового состава на основе фосфатов аммония. Функциональный наполнитель является необходимым компонентом при изготовлении огнетушащего порошкового состава, обеспечивая его свободное течение и гидрофобные свойства. Применение предлагаемого наполнителя в составе огнетушащего порошка позволяет повысить эффективность его применения.

Известен огнетушащий порошковый состав (Патент РФ № 2570464) с повышенной огнетушащей способностью, включающий целевую добавку для текучести, полиметилгидросилоксан в качестве гидрофобизирующей органической жидкости и основной компонент на основе аммофоса и сульфата аммония - остальное. В качестве целевой добавки состав содержит минеральный порошок МП-1, а основной компонент дополнительно содержит карбамид, при следующем соотношении, мас. %: минеральный порошок МП-1 - 20 - 60%, гидрофобизирующая жидкость 0,1 - 1,0 %, основной компонент до 100 %.

Недостатком данного изобретения является высокая доля целевой добавки для текучести, содержание которой достигает 20 - 60 мас. %, а также присутствие сульфата аммония в составе основного компонента. Тем самым существенно снижается доля активного огнетушащего компонента - фосфатов аммония и, следовательно, огнетушащая способность состава.

Известен огнетушащий порошковый состав многоцелевого назначения (Патент РФ 2335315), содержащий высокодисперсную добавку (0,1 - 10 %), гидрофобизирующую жидкость (0,1-0,5 %) и целевую добавку для текучести, отличающийся тем, что в нём присутствует адсорбент остаточной и конденсирующейся влаги - технический силикагель (0,5-5 %), а в качестве целевой добавки для текучести - баритовый концентрат с размером частиц менее 125 мкм (10-30 %).

Недостатком данного изобретения является сложность состава функционального наполнителя, в котором каждый из компонентов отвечает за определенную характеристику порошка. Общая доля всех добавок может достигать 45 %, что существенно снижает содержание тушащего компонента в составе.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату аналогом, взятым за прототип, является состав, описанный в «Способ получения огнетушащего порошкового состава» (Патент РФ № 2523468), с повышенной огнетушащей способностью и высокими показателями гидрофобности. В данном составе в качестве функциональной добавки используют диоксид кремния (БС-120), обработанный полиорганогидросилоксаном, при этом фосфаты аммония, диоксид кремния и гидрофобизирующая жидкость измельчаются совместно при массовом соотношении 90÷97, 2,5÷5, 0,5÷5 масс. %, а затем смешиваются с сульфатом аммония.

Недостатком данного способа является большой расход гидрофобизирующей жидкости (до 5 масс. %) для покрытия им основного компонента состава. Также высокое содержание сульфата аммония (до 50 %), вводимого с целью снижения влагопоглощения и повышения плотности порошка, сокращает количество тушащего компонента и тем самым снижает пожаротушащую способность состава.

Задачей настоящего изобретения является создание функционального наполнителя, который помимо высокой гидрофобности и свободного течения порошкового состава, обеспечивает его повышенную огнетушащую эффективность.

Для решения поставленной задачи предлагается использовать диоксид кремния в виде мезопористых частиц МСМ-48 размером 100-400 нм (пр.1, табл.1), полученных темплатным гидротермальным синтезом, совместно с пирогенным диоксидом кремния марки Aerosil 380 со средним размером частиц 7 нм, обработанными гидрофобизирующим соединением полиорганогидросилоксаном в среде органического растворителя.

Создание функционального наполнителя включает проведение темплатного гидротермального синтеза мезопористых частиц, обработку частиц диоксида кремния в среде органического растворителя гидрофобизирующей жидкостью полиорганогидросилоксаном, с последующим выпариванием растворителя, сушкой и смешением компонентов.

Целью предлагаемого способа является повышение пожаротушащей эффективности порошковых составов на основе фосфатов аммония путем увеличения их площади удельной поверхности (более 100 м²/г).

Технический результат достигается за счет высокой площади удельной поверхности (≈ 1000 м²/г) мезопористых дисперсных частиц диоксида кремния, являющихся основным компонентом функционального наполнителя. Мезопористая структура частиц обеспечивает высокую удельную поверхность порошкового состава, в отличие от применяемого диоксида кремния марки БС-120. Степень поглощения тепла инертными частицами порошкового состава является функцией площади их поверхности, большая площадь поверхности частиц способствует большей скорости поглощения тепла. Введение в состав функционального наполнителя пирогенного диоксида кремния со средним размером частиц 7 нм марки Aerosil 380 дополнительно снижает взаимодействие между дисперсными компонентами путем увеличения объема межчастичной пористости порошкового состава. Модификация поверхности дисперсных компонентов в среде органического растворителя обеспечивает супергидрофобное состояние поверхности со значением краевого угла смачивая более 160° и способностью к водоотталкиванию более 600 мин.

Получение компонентов функционального наполнителя включает в себя следующие стадии:

1. Получение мезопористых дисперсных частиц диоксида кремния:

Синтез мезопористого диоксида кремния с биконтинуальной пористой структурой MCM-48 осуществляется методом темплатного гидротермального синтеза в щелочной среде при следующих мольных соотношениях реагентов: TEOS 1 : СТАВ 0,4 : NaOH 0,4 : H₂O 100, где в качестве прекурсора диоксида кремния используется тетраэтоксисилан (TEOS), в качестве структурообразующего агента - цетилтриметиламмония бромид (CTAB).

CTAB растворяется в щелочной среде при температуре 30-40°C при перемешивании на магнитной мешалке, затем по каплям добавляется TEOS, смесь постепенно нагревается до 50-80°C при перемешивании, затем образовавшийся гель помещается в автоклав и подвергается гидротермальной обработке при 120°С в течение 48-ми часов. Полученный осадок отфильтровывается, промывается дистиллированной водой до нейтрального значения рН, высушивается при температуре 80°С. Темплат удаляется прокаливанием образцов на воздухе при температуре 650°С в течение 5-ти часов, полученный порошок мезопористых частиц диоксида кремния МСМ-48 измельчается в дисковой мельнице.

2. Гидрофобизация компонентов:

Дисперсные компоненты предварительно высушиваются при 200°C в течение 2 часов для удаления сорбционной влаги. Процесс гидрофобизации проводится при кипячении частиц диоксида кремния и полиметилгидросилоксана, взятых в соотношении 80/20 масс. %, в среде гексана в колбе с обратным холодильником в течение 4 часов. Растворитель удаляется с помощью ротационного испарителя при температуре 90°C. Дисперсные компоненты высушиваются при 50°C в течение 10 минут, а затем подвергаются термической обработке при 200°C в течение 2 часов с целью закрепления полимерной пленки гидфрофобизатора на поверхности частиц диоксида кремния.

Предлагаемый состав функционального наполнителя для огнетушащего состава может быть проиллюстрирован следующими примерами изготовления.

Пример 1. Смешение компонентов функционального наполнителя - частиц диоксида кремния МСМ-48 и Aerosil 380 - производится в дисковой мельнице в течение 10 минут при соотношении компонентов 65/35 мас. %. Смешение фосфатов аммония и функционального наполнителя в соотношении 88/12 мас. %. в барабанном смесителе в течение 1 часа.

Пример 2. Смешение компонентов функционального наполнителя - частиц диоксида кремния МСМ-48 и Aerosil 380 - производится в дисковой мельнице в течение 10 минут при соотношении компонентов 75/25 мас. %. Смешение фосфатов аммония и функционального наполнителя в соотношении 87/13 мас. %. в барабанном смесителе в течение 1 часа.

Пример 3. Смешение компонентов функционального наполнителя - частиц диоксида кремния МСМ-48 и Aerosil 380 - производится в дисковой мельнице в течение 10 минут при соотношении компонентов 85/15 мас. %. Смешение фосфатов аммония и функционального наполнителя в соотношении 86/14 мас. %. в барабанном смесителе в течение 1 часа.

Для проведения испытаний функциональный наполнитель вводили в огнетушащий порошковый состав на основе фосфатов аммония, 60 % которого составляют частицы размером менее 50 мкм (средний диаметр 15 мкм) и 40 % частиц размером 50 - 315 мкм (средний диаметр 280 мкм).

Использование заявленного состава функционального наполнителя по сравнению с прототипом позволяет получать огнетушащие порошки с большей пожаротушащей и водоотталкивающей способностью, текучими свойствами, обеспечивающие свободное течение. Это позволяет применять огнетушащий порошковый состав с предлагаемым наполнителем в переносных и автоматических системах пожаротушения.

При сравнении огнетушащих порошковых составов на основе фосфатов аммония, огнетушащая способность состава, содержащего функциональный наполнитель по формуле изобретения, выше, в сравнении с составом, содержащим гидрофобизированную белую сажу БС-120 в качестве наполнителя. За счет супергидрофобных свойств дисперсных компонентов наполнителя способность к водоотталкиванию огнетушащего состава сохраняется не менее 600 мин., а краевой угол смачивания составляет более 160°. Удельная энергия течения составов с предлагаемым функциональным наполнителем меньше, чем у прототипа не менее чем на 15 %.

Сравнение огнетушащих составов проводилось с помощью порошкового реометра FT4 Powder Rheometer (Freeman Technology), ганиометра RameHartModel 500, анализатора ТГА/ДСК TGA/DSC 1 analyzer (MettlerToledo). Результаты экспериментов приведены в таблице 1.

Таблица 1 Свойства огнетушащих порошковых составов на основе фосфатов аммония с применением различных функциональных наполнителей.

Состав	Удельная энергия течения, мДж/г	Способность к водоотталкиванию, мин	Плотность неуплотненного/ уплотненного порошка, г/см³
Прототип	7,64	не менее 300	758/1064
Пример 1	6,25	не менее 600	714/1020
Пример 2	6,34	не менее 600	735/1042
Пример 3	6,48	не менее 600	746/1065

Функциональный наполнитель для огнетушащего порошкового состава на основе фосфата аммония, включающий дисперсные частицы диоксида кремния, гидрофобизированные полиметилгидросилоксаном, отличающийся тем, что в качестве компонентов содержит мезопористые частицы диоксида кремния МСМ-48, 65-85 мас. %, обладающие площадью удельной поверхности более 1000 м²/г, совместно с частицами диоксида кремния марки Aerosil 380, 15-35 мас. %, гидрофобизированных в среде органического растворителя при соотношении компонентов диоксид кремния/гидрофобизатор 80/20 мас. %.

Изобретение относится к области органических высокомолекулярных соединений, а именно к получению трудногорючих полимерных композиций на основе реактопластов, в частности полидициклопентадиена. Изобретение может быть использовано для изготовления, в частности, деталей для электроники, автомобильных и авиационных деталей, поделочных конструкционных материалов.

Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием // 2757302

Группа изобретений может быть применена для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием. Экологически безвредный вспененный гель для предотвращения самовозгорания угля и борьбы с таким самовозгоранием содержит жидкое стекло 4%-35%, пенообразователь 0,4%-3%, стабилизатор пены 0,1%-3%, коагулянт 1%-5%, а остальное составляет вода.

Огнезащитный продукт, способ изготовления такого продукта и устройство тушения огня, содержащее такой продукт // 2751714

Группа изобретений относится к продуктам и средствам пожаротушения. Огнезащитный продукт состоит из водного раствора, содержащего компонент на основе гидроксилированного углерода, вспучивающийся агент, подходящий для по меньшей мере частичного или даже полного обезвоживания компонента на основе гидроксилированного углерода таким образом, чтобы образовать под действием тепла углеродсодержащую пену, тиксотропный агент, выбранный так, что его вязкость увеличивается в результате добавления воды в отсутствие сдвигающего усилия, где раствор имеет достаточно высокую концентрацию компонента на основе гидроксилированного углерода и вспучивающегося агента, чтобы при добавлении воды к указанному раствору его вязкость увеличивалась в отсутствие сдвигающего усилия.

Шнур для пожаротушения на основе микрокапсулированных огнетушащих веществ // 2751398

Изобретение относится к автономным средствам пожаротушения. Шнур для пожаротушения на основе микрокапсулированных огнетушащих веществ, содержащий оболочку, заполненную композиционным материалом в виде гранул с микрокапсулированным огнетушащим веществом, отличающийся тем, что композиционный материал состоит из полимерной матрицы, микрокапсул с ядром из огнетушащего вещества, стабилизатора и пластификатора, при этом в качестве термоактивируемой полимерной матрицы используют нитроцеллюлозу-коллоксилин с содержанием азота от 10,7 до 12,2%, при следующем соотношении компонентов, масс.%: термоактивируемая матрица - нитроцеллюлоза-коллоксилин с содержанием азота от 10,7 до 12,2% 20-50, микрокапсулы с ядром из огнегасящего вещества 50-80, при этом композиционный материал получен с использованием стабилизатора и пластификатора при следующем соотношении компонентов в масс.% в пересчете на нитроцеллюлозу: стабилизатор 1-2, пластификатор 0-25.

Огнегасящая пластина на основе микрокапсулированных огнетушащих веществ // 2751397

Изобретение относится к автономным средствам пожаротушения. Огнегасящая пластина на основе микрокапсулированных огнетушащих веществ, выполненная в виде многослойной конструкции, включающей функциональный, несущий, фиксирующий слои, отличающаяся тем, что функциональный слой представляет собой композиционный материал, состоящий из полимерной матрицы и микрокапсул с ядром из огнетушащего вещества, при этом в качестве термоактивируемой полимерной матрицы используют нитроцеллюлозу-коллоксилин с содержанием азота от 10,7% до 12,2% при следующем соотношении компонентов в масс.

Полотно противопожарное на основе микрокапсулированных огнетушащих веществ // 2751396

Изобретение относится к автономным средствам пожаротушения. Полотно противопожарное на основе микрокапсулированных огнетушащих веществ, включающее функциональный и несущий слои, отличающееся тем, что функциональный слой выполнен из композиционного материала, состоящего из полимерной матрицы и микрокапсул с ядром из огнетушащего вещества, при этом в качестве термоактивируемой полимерной матрицы используют нитроцеллюлозу-коллоксилин с содержанием азота от 10,7 до 12,2%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: термоактивируемая матрица - нитроцеллюлоза-коллоксилин с содержанием азота от 10,7 до 12,2% - 20-50; микрокапсулы с ядром из огнегасящего вещества - 50-80, при этом композиционный материал получен с использованием стабилизатора и пластификатора, при следующем соотношении компонентов, мас.%, в пересчете на нитроцеллюлозу:стабилизатор - 1-2; пластификатор - 0-25.

Способ доставки огнетушащего элемента в очаг возгорания // 2740681

Изобретение относится к способам пожаротушения с использованием капсулированного огнегасящего элемента, оболочка которого заполнена огнетушащим веществом, и предназначено для локализации и дистанционного тушения пожаров в замкнутых помещениях, в том числе при горении электрооборудования и веществ, реагирующих с водой.

Аэрозолеобразующий огнетушащий состав на основе сахаридов // 2740461

Изобретение относится к объемному аэрозольному пожаротушению, в частности к твердотопливным аэрозолеобразующим составам (АОС). Технический результат заключается в повышении огнетушащей эффективности АОС (менее 0,030 г/м3) при низкой теплотворной способности горюче-связующего и относительно высоком содержании кислорода в молекулярном звене, что позволяет снижать температуру горения в сочетании с оптимальной скоростью, что обеспечивается малым расстоянием между частицами, вступающими в реакцию (сравнимую с размерами молекул).

Огнетушащий порошковый состав // 2735696

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к огнетушащему порошковому составу общего назначения для тушения пожаров классов А, В, С, Е. Огнетушащий порошковый состав содержит галит, гидрофобизатор, гидро- и дигидрофосфаты аммония, высокодисперсный аморфный диоксид кремния, а в качестве снижающей слеживаемость и улучшающей текучесть добавки используется фосфогипс - побочный продукт производства химических предприятий, при следующем соотношении компонентов, мас.%: галит 32÷24 фосфогипс 62÷56 гидро- и дигидрофосфаты аммония 5÷15 гидрофобизатор 0,9÷4,5 высокодисперсный аморфный диоксид кремния 0,1÷0,5 Технический результат заключается в повышении огнетушащей способности порошкового состава при тушении как в помещениях, так и на открытом воздухе, улучшении потребительских характеристик: понижении влагопоглощения и слеживаемости, повышении текучести, а также расширении ассортимента доступных материалов, используемых в качестве активных компонентов огнетушащих порошковых составов.

Способ получения микрокапсулированного термоактивируемого огнегасящего агента // 2731599

Изобретение относится к средствам тушения пожаров в различных объемах, а именно к способу получения микрокапсулированного термоактивируемого огнегасящего агента (далее микрокапсул) сферической формы заданного диаметра и стабилизированной температуры активации. Задачей создания настоящего изобретения является разработка нового микрокапсулированного термоактивируемого агента в виде однообразных моноядерных микрокапсул сферической формы, заданного диаметра, толщины оболочки, массы и температуры импульсного выпуска агента, а также нового способа получения микрокапсул и огнегасящих изделий на их основе.

Водный раствор для тушения пожаров // 2764689

Изобретение относится к области пожаротушения, в частности к составам на основе воды, применяемым при тушении лесных пожаров и для защиты древесины, деревянных конструкций и материалов от возгорания. Водный раствор для тушения пожаров содержит воду, жидкое стекло с модулем 2,5-3,2 и поверхностно-активное вещество. Дополнительно содержит загуститель - карбоксиметилцеллюлозу и антипирен - азофоску. В качестве поверхностно-активного вещества раствор содержит смесь алкилполигликозида и альфа-олефинсульфоната натрия, взятых в массовом соотношении 1:1, при следующем содержании компонентов, мас.%: Обеспечивается высокая огнезащитная способность раствора для тушения пожаров. 2 табл.