Вогнегасна композиція, яка включає сполуку органічної кислоти

Реферат: Винахід стосується вогнегасної композиції, яка містить сполуку органічної кислоти, де вміст сполуки органічної кислоти становить від 70 % до 90 мас. %. Сполука органічної кислоти згідно з винаходом може поглинати тепло, розкладатися при високій температурі й вивільнювати вогнегасну речовину. Вогнегасна речовина може реагувати, через вільні радикали, з одним або кількома з вільних радикалів О, ОН, Н, які є необхідними для спалення з організацією хімічних циклів, таким чином, виключаючи спалення з організацією хімічних циклів, або може знижувати парціальний тиск кисню через фізичну дію для стримування полум'я, або досягати вогнегасного ефекту як через фізичне, так і через хімічне стримування. Водночас сполука органічної кислоти дозволяє досягати синергетичного ефекту разом з піротехнічним засобом, таким чином, додатково поліпшуючи вогнегасну ефективність вогнегасного засобу, значною мірою скорочуючи ефективний час вогнегасіння. UA 112875 C2 (12) UA 112875 C2 UA 112875 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Ця заявка є залежною і заявляє пріоритет китайської патентної заявки 201110235101.3, поданої 16 серпня 2011 p., повний зміст якої включено до цього опису шляхом посилання. Галузь винаходу Винахід належить до галузі аерозольного вогнегасіння, зокрема, вогнегасної композиції, яка може нагріватися для розпаду для утворення вогнегасної речовини. Рівень техніки Оскільки конкретну мету щодо заміни галонових вогнегасних засобів було запропоновано кожній країні Монреальською конвенцією 1987 р., в усіх країнах світу досліджуються нові технології вогнегасіння, а отже, технологія вогнегасіння з високою ефективністю і без забруднення навколишнього середовища стала для людей метою, до якої слід прагнути. Оскільки вогнегасні системи, такі, як газова вогнегасна система, порошкова вогнегасна система, водна вогнегасна система і т. ін. є екологічно безпечними, вони широко застосовуються як заміна галонових вогнегасних засобів. Однак усі вогнегасні системи мають зберігатися під високим тиском, вони не лише займають великий об'єм, але й створюють ризик фізичного вибуху під час зберігання. У документі "Security Analysis of Gas Fire extinguishing Systems" (Fire Science and Technology 2002 21(5)) аналізується ризик, який існує у газовій вогнегасній системі, і перелічуються аварії, викликані застосуванням газової вогнегасної системи, яку тримають під тиском. В останні роки досліджуються альтернативні галоновим вогнегасні речовини, і в цих дослідженнях Проектна група з пошуку технологій пожежогасіння нового покоління (NGP) Центра з будівництва та пожежних досліджень Національного інституту стандартів та технологій США (NIST) здійснили величезний обсяг експериментальних досліджень у забезпеченні різних нових вогнегасних речовин, причому процес включає: нагрівання азоту, діоксиду вуглецю та CF3H, з наступним нагріванням випробуваних речовин цими високотемпературними газами, потім випробувані речовини розкладаються при високій температурі й діють на полум'я разом з газами. Згідно з експериментами, авторами було виявлено, що продукти, утворені шляхом нагрівання та розкладу деяких випробуваних речовин, можуть значною мірою поліпшувати вогнегасний ефект азоту, діоксиду вуглецю та газу CF3H (Halon Options Technical Working Conference, April 2001, Albuquerque, NM, Suppression of cup-burner diffusion flames by supereffective chemical inhibitors and inert compounds; Combustion and Flame 129:221-238 (2002) Inhibition of Premixed Methane Flame by Manganese and Tin Compounds, Halon Options Technical Working Conference May 2000, flame inhibition by ferrocene, alone and with CO2 and CF3H). Однак дослідники з проектної групи ґрунтуються лише на лабораторних теоретичних дослідженнях, без практичного застосування у пожежогасінні. До існуючих аерозольних вогнегасних засобів належать здебільшого вогнегасні засоби Sтипу та К-типу, і комплексний аналіз робочих характеристик виявив здебільшого такі недоліки: в усіх аерозольних вогнегасних засобах застосовуються вогнегасні засоби для викликання окисно-відновної реакції, яка вивільнює велику кількість газів та активних частинок для досягнення комбінованого хімічного та фізичного вогнегасіння через реакцію передачі ланцюга активних частинок та вкривальне гасіння великою кількістю газів. Генеруючі аерозоль агенти можуть вивільнювати вогнегасні речовини під час реакцій горіння, водночас вивільнюючи велику кількість тепла. Для ефективного зниження температури пристрою та аерозолю та уникнення вторинної пожежі має бути встановлена система охолодження, через що конструкція пристрою стає складною й громіздкою, ускладнюється технічний процес і збільшується вартість. Через існування системи охолодження велика кількість активних частинок інактивується, і ефективність пожежогасіння значно знижується. Короткий опис винаходу Для розв'язання вищезазначених проблем, які існують у вогнегасних композиціях існуючого рівня техніки, автором було винайдено вогнегасну композицію, яка включає сполуку органічної кислоти, яка забезпечує кращий вогнегасний і кращі показники безпеки. Технічне рішення, що забезпечується винаходом, є таким: вогнегасна композиція, яка включає сполуку органічної кислоти, відрізняється тим, що вогнегасна композиція включає сполуку органічної кислоти; причому вміст сполуки органічної кислоти становить 50 мас. % або більше, в оптимальному варіанті - від 70 % до 90 мас. %; сполука органічної кислоти згідно з винаходом може поглинати тепло, розкладатися при високій температурі й вивільнювати вогнегасну речовину, причому вогнегасна речовина може реагувати, через вільні радикали, з одним або кількома з вільних радикалів О·, ОН·, Н·, які є необхідними для спалення з організацією хімічних циклів, таким чином, виключаючи спалення з організацією хімічних циклів, або може знижувати парціальний тиск кисню через фізичну дію для стримування полум'я, або досягати вогнегасного ефекту як через фізичне, так і через 1 UA 112875 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 хімічне стримування. Водночас сполука органічної кислоти дозволяє досягати синергетичного ефекту разом з піротехнічним засобом, таким чином, додатково поліпшуючи вогнегасну ефективність вогнегасного засобу значною мірою скорочуючи ефективний час вогнегасіння. Для поліпшення вогнегасної ефективності основного вогнегасного матеріалу, тобто, сполуки органічної кислоти, до вищезазначеної вогнегасної композиції також може додаватися уповільнюючий полум'я засіб, тобто, уповільнюючий полум'я засіб на основі брому, уповільнюючий полум'я засіб на основі хлору, уповільнюючий полум'я засіб на основі органофосфорної сполуки, уповільнюючий полум'я засіб на основі галогенових сполук фосфору, уповільнюючий полум'я засіб на основі азоту та сполук фосфору з азотом або інші уповільнюючі полум'я засоби, або будь-яка їх комбінація, якими, зокрема, можуть бути діамонійфосфат, дигідрофосфат амонію, диціандіамід, меламін, тетрабромобісфенол А, тетрахлоробісфенол А, декабромодифеніловий етер, DOPO, трис(дибромофеніл)фосфат, мономеламінфосфат, гуанідинфосфат, гуанідинкарбонат, поліфосфат амонію і т. ін.; причому вміст уповільнюючого полум'я засобу у вогнегасній композиції є меншим за 50 мас. %, або може бути меншим за 40 %, в оптимальному варіанті - меншим за 30 %, у найкращому варіанті - від 4 % до 25 %. Для поліпшення технологічності основного вогнегасного матеріалу, тобто, сполуки органічної кислоти, до вогнегасної композиції згідно з винаходом може додаватися домішка, причому вміст домішки становить від 0,1 % до 10 мас. %, в оптимальному варіанті - від 0,1 % до 5 %; домішка може бути розчином водорозчинної сполуки або її сумішшю зі стеаратом, графітом та полімером, або також може являти собою одну або кілька речовин, до яких належать розчинне скло, фенольна смола, шелак та крохмаль, залежно від умов застосування. Допоміжний вогнегасний матеріал може додаватися до вогнегасної композиції згідно з винаходом у кількості, яка може регулюватися на рівні від 0 % до З0 мас. %, в оптимальному варіанті - від 4 % до 25 %; допоміжний вогнегасний матеріал може бути вибраний з-поміж похідних фероцену або фероценілу, або суміші фероцену та його похідних, або також може бути однією сполукою або комбінацією сполук, до яких належать карбонат магнію, основний карбонат міді, основний карбонат магнію, карбонат заліза, цитрат калію, цитрат натрію, цитрат амонію, подвійна сіль лимоннокислого заліза та лимоннокислого амонію, оксалат калію, оксалат натрію, оксалат амонію, оксалат заліза, оксалат магнію, оксалат марганцю та оксалат міді. Сполукою органічної кислоти згідно з винаходом може бути капринова кислота, додеканова кислота, тетрадеканова кислота, гексадеканова кислота, гептадеканова кислота, октадеканова кислота, ейкозанова кислота, докозанова кислота, гексакозанова кислота, гентриаконтилова кислота, дотриаконтанова кислота, кротонова кислота, олеїнова кислота, гептадеценова кислота, гексадеценова кислота, гексадієнова кислота, оксалатна кислота, малонова кислота, бурштинова кислота, глутарова кислота, пімелінова кислота, суберинова кислота, себацинова кислота, брасилова кислота, гексаоктандикарбонова кислота, цис-кротонова кислота, транскротонова кислота, 2-гідроксипропіонова кислота, 2-оксибурштинова кислота, 2,3діоксибурштинова кислота, 2-гідрокси-1,2,3-пропантрикарбонова кислота, З-феніл-2-пропенова кислота, 2-гідроксибензойна кислота, 3,4,5-тригідроксибензойна кислота, бензойна кислота або метилгуанідооцтова кислота. Вогнегасна композиція, яка включає сполуку органічної кислоти згідно з винаходом має такі переваги: по-перше, вогнегасна композиція згідно з винаходом включає сполуку органічної кислоти і може вивільнювати вогнегасну речовину у момент нагрівання для розкладу, таким чином, щоб загасити полум'я з застосуванням фізичного або хімічного інгібіторного ефекту або фізичного та хімічного синергетичного інгібіторного ефекту вогнегасної речовини; крім того, вогнегасна композиція згідно з винаходом також оптимізує вміст основного вогнегасного матеріалу для забезпечення найкращого вогнегасного ефекту, таким чином, щоб вогнегасний ефект значною мірою поліпшувався, час вогнегасіння скорочувався, і поліпшувалась ефективність вогнегасіння вогнегасної композиції; по-друге, до вогнегасної композиції згідно з винаходом додають уповільнюючий полум'я засіб, домішку та інші допоміжні вогнегасні матеріали, таким чином, додатково поліпшуючи вогнегасну ефективність та технологічність основного вогнегасного матеріалу, тобто, сполуки органічної кислоти, що забезпечує стійкість характеристик вогнегасної композиції та легкість її довготривалого зберігання; по-третє, вогнегасна композиція згідно з винаходом є зручнішою у використанні з піротехнічним засобом як джерелом тепла; по-четверте, при нагріванні вогнегасна композиція згідно з винаходом може поглинати тепло й швидко розкладатися, таким чином, ефективно й швидко зменшуючи кількість тепла, яке 2 UA 112875 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вивільнюється через згоряння піротехнічного засобу, значно знижуючи температуру насадки вогнегасного пристрою та розпилюваної речовини і дозволяючи досягати більшої безпеки. Детальний опис варіантів втілення Варіанти втілення вогнегасної композиції, яка включає сполуку органічної кислоти згідно з винаходом, описуються нижче у зв'язку з експериментами: вогнегасна композиція містить сполуку органічної кислоти, причому вміст сполуки органічної кислоти становить 50 мас. % або більше, в оптимальному варіанті - від 70 % до 90 мас. %, і сполука органічної кислоти може бути вибрана з-поміж сполук, до яких належать капринова кислота, додеканова кислота, тетрадеканова кислота, гексадеканова кислота, гептадеканова кислота, октадеканова кислота, ейкозанова кислота, докозанова кислота, гексакозанова кислота, гентриаконтилова кислота, дотриаконтанова кислота, кротонова кислота, олеїнова кислота, гептадеценова кислота, гексадеценова кислота, гексадієнова кислота, оксалатна кислота, малонова кислота, бурштинова кислота, глутарова кислота, пімелінова кислота, суберинова кислота, себацинова кислота, брасилова кислота, гексаоктандикарбонова кислота, цис-кротонова кислота, транс-кротонова кислота, 2-гідроксипропіонова кислота, 2оксибурштинова кислота, 2,3-діоксибурштинова кислота, 2-гідрокси-1,2,3-пропантрикарбонова кислота, З-феніл-2-пропенова кислота, 2-гідроксибензойна кислота, 3,4,5-тригідроксибензойна кислота, бензойна кислота або метилгуанідооцтова кислота і т. ін., і всі вони можуть поглинати тепло для розкладу при високій температурі для вивільнення вогнегасної речовини. Вогнегасна речовина може реагувати, через вільні радикали, з одним або кількома з вільних радикалів О·, ОН·, Н·, які є необхідними для спалення з організацією хімічних циклів, таким чином, виключаючи спалення з організацією хімічних циклів, або може знижувати парціальний тиск кисню через фізичну дію для стримування полум'я, або досягати вогнегасного ефекту як через фізичне, так і через хімічне стримування. Водночас сполука органічної кислоти дозволяє досягати синергетичного ефекту разом з піротехнічним засобом, таким чином, додатково поліпшуючи вогнегасну ефективність вогнегасного засобу значною мірою скорочуючи ефективний час вогнегасіння. Для поліпшення вогнегасної ефективності основного вогнегасного матеріалу, тобто, сполуки органічної кислоти, до вогнегасної композиції може додаватись уповільнюючий полум'я засіб, тобто, уповільнюючий полум'я засіб на основі брому, уповільнюючий полум'я засіб на основі хлору, уповільнюючий полум'я засіб на основі органофосфорної сполуки, уповільнюючий полум'я засіб на основі галогенових сполук фосфору, уповільнюючий полум'я засіб на основі азоту та сполук фосфору з азотом, неорганічний уповільнюючий полум'я засіб, або будь-яка їх комбінація, якими, зокрема, можуть бути діамонійфосфат, дигідрофосфат амонію, диціандіамід, меламін, тетрабромобісфенол А, тетрахлоробісфенол А, декабромодифеніловий етер, DOPO, трис(дибромофеніл)фосфат, мономеламінфосфат, гуанідинфосфат, гуанідинкарбонат, поліфосфат амонію і т. ін., які є необмежувальними прикладами, і може бути застосований будь-який уповільнюючий полум'я засіб, який може бути змішаний зі сполукою органічної кислоти для досягнення належного вогнегасного ефекту, причому вміст уповільнюючого полум'я засобу у вогнегасній композиції є меншим за 50 мас. %, або може бути меншим за 40 %, в оптимальному варіанті - меншим за 30 %, у найкращому варіанті - від 4 % до 25 %, який регулюють згідно з конкретними пропорціями. Для поліпшення технологічності основного вогнегасного матеріалу, тобто, сполуки органічної кислоти, до вогнегасної композиції згідно з винаходом може додаватися домішка, причому вміст домішки становить від 0,1 % до 10 мас. %, в оптимальному варіанті - від 0,1 % до 5 %; домішка може бути розчином водорозчинної сполуки або її сумішшю зі стеаратом, графітом та полімером, або також може являти собою одну або кілька речовин, до яких належать розчинне скло, фенольна смола, шелак та крохмаль, залежно від умов застосування, причому домішка містить адгезив, який належить до відомих серед спеціалістів у даній галузі. Як правило, вміст домішки у вогнегасній композиції регулюють на рівні, нижчому за 15 мас. %. Допоміжний вогнегасний матеріал може додаватися до вогнегасної композиції згідно з винаходом у кількості, яка може регулюватися на рівні від 0 % до З0 мас. %, в оптимальному варіанті - від 4 % до 25 %; допоміжний вогнегасний матеріал може бути вибраний з-поміж похідних фероцену або фероценілу, або суміші фероцену та його похідних, або також може бути однією сполукою або комбінацією сполук, до яких належать карбонат магнію, основний карбонат міді, основний карбонат магнію, карбонат заліза, цитрат калію, цитрат натрію, цитрат амонію, подвійна сіль лимоннокислого заліза та лимоннокислого амонію, оксалат калію, оксалат натрію, оксалат амонію, оксалат заліза, оксалат магнію, оксалат марганцю та оксалат міді. 65 г приготовленої таблетованої вогнегасної композиції відповідно додають у а вогнегасний пристрій, заряджений 50 г гарячого генеруючого аерозоль агента К-типу, для здійснення 3 UA 112875 C2 випробування вогнегасіння згідно з Умовою 6.3.2 GA86-2009, відповідно, на рівні пожежогасіння 8В. Результати випробування є такими, як показано у Таблиці , і у порівняльному прикладі застосовують 50 г гарячого генеруючого аерозоль агента К-типу серійного виробництва. Таблиця Порівняння різних компонентів композиції та порівняння результатів випробувань Компоненти Вміст компонента у варіантах втілення (масовий відсоток) 4 5 6 7 8 9 1 2 3 10 11 12 капринова кислота 70 гексадієнова кислота 75 оксалатна кислота 79,8 малонова кислота 80 бурштинова кислота 80 2-оксибурштинова 75 кислота 2,3-діоксибурштинова 70 кислота 2-гідрокси-1,2,375 пропантрикарбонова кислота З-феніл-2-пропенова 80 кислота 2-гідроксибензойна 80 кислота 3,4,585 тригідроксибензойна кислота N85 метилгуанідиноцтова кислота оксалат амонію 19 5 меламін 4 9 25 9,5 19 1,5 J карбонат магнію 14 10 5 13 цитрат калію 15 12 цитрат натрію 15 9 розчинне скло 1 1 1 стеарат магнію 5 5 0,2 0,5 стеарат цинку 5 1 гідроксипропілметил 1 0,2 5 0,5 0,8 целюлоза полівініловий спирт 0,8 1 1 1 фероцен 9,2 9 20 9 гідроксиетилцелюлоза 1 1 температура насадки 92 97 100 120 98 142 103 76 89 85 69 106 генератора (°С) результат вогнегасіння пога- пога- пога- пога- пога- пога- пога- пога- пога- пога- пога- погашено шено шено шено шено шено шено шено шено шено шено шено час вогнегасіння 8,1 6,4 5,6 3,7 6,1 4,8 7,3 4,6 6,7 5,8 6,4 7,5 Порівняльний приклад 50 г гарячого генеруючого аерозоль агента К-типу серійного виробництва 469 не погашено 5 З Таблиці чітко видно, що ефективність вогнегасіння композицій з застосуванням органічних кислот у варіантах втілення винаходу з першого по дванадцятий як основних вогнегасних матеріалів є значно кращою, ніжу порівняльному прикладі, і час вогнегасіння скорочується, а температура насадки генератора є нижчою, ніж у порівняльному прикладі. 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 1. Композиція, де композиція містить вогнегасну композицію, де вогнегасна композиція містить сполуку органічної кислоти; вміст сполуки органічної кислоти становить від 70 % до 90 % за масою, де сполука органічної кислоти являє собою капринову кислоту, додеканову кислоту, тетрадеканову кислоту, гексадеканову кислоту, гептадеканову кислоту, октадеканову кислоту, ейкозанову кислоту, докозанову кислоту, гексакозанову кислоту, гентриаконтилову кислоту, дотриаконтанову кислоту, кротонову кислоту, олеїнову кислоту, гептадеценову кислоту, гексадеценову кислоту, гексадієнову кислоту, оксалатну кислоту, малонову кислоту, бурштинову кислоту, глутарову кислоту, пімелінову кислоту, суберинову кислоту, себацинову кислоту, брасилову кислоту, гексадекандіову кислоту, цис-кротонову кислоту, транс-кротонову кислоту, 4 UA 112875 C2 5 10 15 20 2-гідроксипропіонову кислоту, 2-гідроксибутандіову кислоту, 2,3-дигідроксибутандіову кислоту, 2-гідрокси-1,2,3-пропантрикарбонову кислоту, 3-феніл-2-пропенову кислоту, 2-гідроксибензойну кислоту, 3,4,5-тригідроксибензойну кислоту, бензойну кислоту або метилгуанідооцтову кислоту; крім того, композиція містить аерозольний вогнегасний агент, де аерозольний вогнегасний агент застосовують як джерело тепла та джерело енергії вогнегасної композиції. 2. Композиція за п. 1, де вогнегасна композиція додатково містить допоміжний вогнегасний матеріал; де допоміжний вогнегасний матеріал являє собою один або більше з цитрату, оксалату, карбонату, фероцену або фероценової похідної, та його вміст становить більше ніж 0 та менше ніж або дорівнює 30 % за масою. 3. Композиція за п. 1 або 2, де вогнегасна композиція додатково містить добавку; де вміст добавки становить від 0,1 % до 10 % за масою. 4. Композиція за п. 3, де добавка являє собою розчин водорозчинної сполуки або суміш зі стеарату, графіту та полімеру або являє собою одну або декілька речовин з розчинного скла, фенольної смоли, шелаку та крохмалю. 5. Композиція за п. 1, де вогнегасна композиція додатково містить вогнезахисний засіб, де вогнезахисний засіб являє собою вогнезахисний засіб на основі бору, вогнезахисний засіб на основі хлору, вогнезахисний засіб на основі фосфорорганічної речовини, вогнезахисний засіб на основі галоген-фосфорної речовини, вогнезахисний засіб на основі азоту та азот-фосфорної речовини, інші вогнезахисні засоби, або будь-які їх комбінації. 6. Композиція за п. 5, в яких вміст вогнезахисного засобу становить більше ніж 0 та менше ніж 30 % за масою. 7. Композиція за п. 1, де вогнегасна композиція додатково містить, % за масою: допоміжний вогнегасний матеріал від 4 до 25 вогнезахисний засіб від 4 до 25 добавку від 0,1 до 5. Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5