Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей и способ его получения
Патент 2520095
Авторы
Правообладатели
Классы МПК
Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей и способ его получения
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.
Реферат
Область техники
Настоящее изобретение принадлежит к области газового пожаротушения в сфере противопожарных технологий и относится к охлаждающему агенту для охлаждения дыма в ходе тушения пожара с помощью термоаэрозоля и способу его получения, более конкретно к каталитическому охлаждающему агенту с превосходным охлаждающим эффектом и способу его получения.
Уровень техники
Инициатором огнегасящего вещества на основе термоаэрозоля является вид пиротехнического состава, который дает сильную реакцию горения и высвобождает большое количество тепла, когда он выделяет огнегасящее вещество на основе термоаэрозоля. Чтобы избежать вторичного возгорания, огнегасящее вещество необходимо охлаждать. В известном уровне техники общие способы охлаждения включают внутреннее химическое охлаждение, внешнее химическое охлаждение, внешнее физическое охлаждение с помощью охлаждающей среды или низкотемпературного источника, внешнее физическое охлаждение посредством структурного проектирования и внешнее физическое охлаждение с помощью физического охлаждающего агента и т.д.
В CN 1593695 A описан способ внешнего физического охлаждения посредством структурного проектирования, и в способе используют огнестойкие перегородки и камеры для блокировки и изоляции пламени и тепла от огнегасящего вещества на основе термоаэрозоля; однако устройство слишком велико и опасность вторичного возгорания все еще существует.
В CN 101156981 А описан способ охлаждения огнегасящего вещества посредством эндотермического эффекта, обеспечиваемого высвобождением диоксида углерода высокого давления. Однако способ имеет следующие недостатки: трудно синхронизировать работу низкотемпературного источника с выделением огнегасящего вещества на основе термоаэрозоля, в результате на последней стадии высвобождения огнегасящего вещества оно может высвобождаться без охлаждения и, следовательно, возможны выбросы пламени и горячего остатка, приводящие к вторичному возгоранию; кроме того, устройство является более сложным и затраты на техническое обслуживание высокие.
В CN 1600391 A описан способ внешнего химического охлаждения, в котором используют охлаждающие брикеты с порами размером 4-8 мм, полученные связыванием охлаждающего агента, при различных соотношениях смеси, с фенольным альдегидом в качестве исходного материала. В способе охлаждения термоаэрозоля охлаждающие брикеты, полученные при различных отношениях смеси, укладывают в четыре слоя в устройство пожаротушения. При этом первый слой и четвертый слой заполняют охлаждающими брикетами, в основном состоящими из сульфата кальция, цеолита, оксида алюминия и карбоната кальция; второй слой заполняют охлаждающими брикетами, в основном стоящими из карбоната калия, карбоната натрия, карбоната кальция, бикарбоната калия и бикарбоната натрия; третий слой заполняют охлаждающими брикетами, в основном стоящими из карбоната калия, карбоната натрия, карбоната кальция, бикарбоната калия, бикарбоната натрия, гидроксида алюминия, гидроксида цинка и гидроксида меди. Однако охлаждающий агент имеет следующие недостатки: он может выделять токсичный газ SOz при высокой температуре и, следовательно, не является безопасным для окружающей среды; охлаждающие брикеты обладают низкой прочностью и плохой вибропрочностью и могут легко разрушаться;
охлаждающий эффект является неудовлетворительным; большое количество соединения щелочного металла образуется при эндотермическом разложении, что вызывает вторичное ухудшение свойств огнегасящего вещества.
В RD 208627 описан охлаждающий агент для термоаэрозолей, полученный из следующих материалов: нитроцеллюлозы, пластификатора, стабилизатора, катализатора, технологической добавки и поглотителя тепла: 25-45% основного карбоната магния, или оксалата аммония, или основного фосфата магния. Недостатки охлаждающего агента заключаются в том, что он имеет низкое содержание эндотермического охлаждающего материала и, следовательно, охлаждающий эффект не является удовлетворительным, он обладает низкой прочностью и низкой вибропрочностью, и легко разрушается и забивает канал охлаждения, вызывая опасность взрыва, когда высвобождается огнегасящее вещество; составляющие его компоненты, такие как нитроцеллюлоза, пластификатор и стабилизатор, могут выделять токсичные газы, такие как СО, NOx и HCN, при высокой температуре; при разложении основного карбоната выделяется большое количество воды, которая образует вязкую электропроводящую жидкую мембрану на защищаемом веществе, вызывая вторичное ухудшение свойств.
Другие охлаждающие агенты для термоаэрозолей с подобными свойствами включают охлаждающие агенты для термоаэрозолей, описанные в RU 2120318, RU 2166975, RU 2142306, RU 214835, PCT/RU 2004/000342 (заявка CN 1845770 A) и т.д.
Хотя вышеописанные охлаждающие агенты характеризуются различными признаками, все они не могут обеспечить высокие эксплуатационные качества огнегасящего вещества в показателях высокой эффективности пожаротушения, контроля выделений токсичных газов, снижения вторичного ухудшения свойств, а также охлаждающий эффект и т.д.
Описание изобретения
С учетом недостатков известного уровня техники, в настоящем изобретении обеспечивают охлаждающий агент и способ его получения, причем указанный охлаждающий агент не только эффективно охлаждает огнегасящее вещество на основе термоаэрозоля до температуры безопасного высвобождения, но и позволяет достичь следующих целей:
1) основным исходным материалом является охлаждающий материал, который может поглощать большое количество тепла при низкой температуре и разлагаться, что повышает эффективность охлаждения;
2) конечная влажность и компонент, который образует влагопоглощающий продукт, могут быть снижены, что снижает вероятность вторичного ухудшения свойств огнегасящего вещества;
3) могут быть выбраны каталитические добавки, чтобы снизить содержание и даже устранить токсичные газы, такие как СО, NOx, NH3, HCN, в продукте огнегасящего вещества и снизить его опасность для окружающей среды;
4) благодаря каталитическому эффекту продуктов разложения охлаждающего агента и каталитической добавке в огнегасящее вещество, содержание активных составляющих в огнегасящем веществе может быть увеличено, посредством чего можно повысить эффективность огнегасящего вещества на основе термоаэрозоля при пожаротушении;
5) такие компоненты, как органический связующий агент, неорганический связующий агент, эндотермический охлаждающий материал, каталитическая добавка и формирующий поверхностное покрытие агент, можно сочетать подходящим образом, чтобы увеличить прочность и гладкость поверхности охлаждающего агента и улучшить вибропрочность охлаждающего агента.
Целей настоящего изобретения достигают следующим образом.
Термохимический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по настоящему изобретению включает эндотермический охлаждающий материал, каталитическую добавку, технологическую добавку и связующий агент и отличается тем, что имеет следующее содержание компонентов:
эндотермический охлаждающий материал: 50-95 масс.%
каталитические добавки: 1-30 масс.%
технологические добавки: 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, где дополнительный охлаждающий агент представляет собой карбонат, основной карбонат и оксалат металла I группы, II группы или группы переходных металлов, и в композиционном эндотермическом охлаждающем материале содержание карбоната марганца составляет не менее 50 масс.%; каталитическая добавка представляет собой оксид металла или гидроксид; технологическая добавка представляет собой стеарат, графит или их смесь; связующий агент представляет собой композиционный раствор силиката щелочного металла и водорастворимого высокомолекулярного полимера.
Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по настоящему изобретению дополнительно включает формирующий поверхностное покрытие агент, полученный из пленочного материала метилол- или гидроксиэтилцеллюлозы, содержание которого составляет 0-2 масс.%.
В химическом каталитическом охлаждающем агенте для термоаэрозолей по настоящему изобретению эндотермический охлаждающий материал предпочтительно представляет собой карбонат марганца; каталитическая добавка предпочтительно представляет собой оксид меди, цинка, железа, магния или никеля и/или гидроксид меди, цинка, железа, магния или никеля.
В химическом каталитическом охлаждающем агенте для термоаэрозолей по настоящему изобретению связующий агент предпочтительно представляет собой композиционный раствор, полученный из силиката натрия и поливинилового спирта или из силиката натрия и калиевой целлюлозы.
Содержание компонентов в химическом каталитическом охлаждающем агенте для термоаэрозолей по настоящему изобретению может быть определено в соответствии с техническими требованиями и функциональной целесообразностью в пределах области защиты изобретения.
Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по настоящему изобретению может находиться в форме крупных кусков, таблеток, гранул или прутков ячеистого строения, и его можно использовать по отдельности или в сочетании с физическим охлаждающим агентом, при этом химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей в форме таблеток может быть получен посредством следующих стадий:
стадия 1: взвешивание карбоната марганца или карбоната марганца, оксида цинка, оксида железа (III) и основного карбоната магния в соответствующих долях, а затем подача их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания и перемешивание и смешивание их в течение 5-25 мин при высокой скорости;
стадия 2: добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, перемешивание в течение 2-10 мин при низкой скорости, а затем проведение гранулирования в течение 5-25 мин при перемешивании с высокой скоростью и большим сдвиговым усилием;
стадия 3: сушка полученной смеси в печи при 50°С-80°С в течение 2-6 ч, выгрузка, загрузка в смесительный бак, добавление стеарата цинка в соответствующем массовом количестве и перемешивание в течение 3-10 мин;
стадия 4: загрузка смеси в ротационную таблеточную машину и прессование смеси с получением таблеток при давлении 100-300 МПа с помощью не проходящего внутрь пуансона;
стадия 5: загрузка таблеток в дражировочную машину для нанесения покрытия на основе сахара на водяной орех (чилим), и нанесение на таблетки покрытия в растворе гидроксилэтилцеллюлозы соответствующей массы в условиях 50-150°С и 20-50 об/мин.
Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей в форме сферических гранул может быть получен посредством следующих стадий:
стадия 1: взвешивание карбоната марганца, оксида цинка и основного карбоната магния в соответствующих долях, а затем подача их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания и перемешивание и смешивание их в течение 5-25 мин при высокой скорости;
стадия 2: подача полученной смеси в гранулятор для водяного ореха, добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве и получение гранул в условиях 80-120°С и 20-50 об/мин;
стадия 3: после получения материала в виде гранул диаметром приблизительно 10 мм, нанесение на гранулы покрытия в растворе гидроксиэтилцеллюлозы соответствующей массы.
Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей в форме прутков может быть получен посредством следующих стадий:
стадия 1: взвешивание карбоната марганца, оксида цинка и основного карбоната магния в соответствующих долях, а затем подача их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания и перемешивание и смешивание их в течение 5-25 мин при высокой скорости;
стадия 2: добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, перемешивание в течение 2-10 мин при низкой скорости и затем проведение гранулирования в течение 5-15 мин при перемешивании с высокой скоростью и большим сдвиговым усилием;
стадия 3: немедленная подача полученных гранул в экструдер и экструдирование частиц с получением прутков диаметром 4-10 мм с 2-8 отверстиями диаметром 1-4 мм в каждом прутке при давлении 3-80 МПа;
стадия 4: нарезка прутков с получением цилиндров высотой 4-10 мм и сушка цилиндров в печи при 40°С-80°С в течение 2-6 ч и выгрузка цилиндров.
По сравнению с другими подобными охлаждающими агентами химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по настоящему изобретением имеет следующие очевидные преимущества.
1. Карбонат марганца или другой перманганат является предпочтительным в качестве эндотермического охлаждающего материала, и оксид или гидроксид металла, такой как оксид цинка или гидроксид цинка, является предпочтительным в качестве каталитической добавки.
Карбонат марганца оказывает превосходный охлаждающий эффект, он может полностью разлагаться при температуре 500°С и поглощать теплоту в количестве до 546 Дж/г. Оксиды металлов, образующиеся при разложении, такие как оксид марганца и оксид цинка, действуют совместно, снижая или даже устраняя токсичные газы, образовавшиеся из огнегасящего вещества, такие как СО, NOX, NO3 и HCN, путем каталитического окисления или разложения, тем самым снижая токсичность. В то же время вышеуказанные вещества объединяются с твердыми частицами в огнегасящем веществе, когда они вступают в контакт с огнегасящим веществом, и тем самым оказывают значительный каталитический эффект в ходе пожаротушения и улучшают эффективность огнегасящего вещества при пожаротушении. В уровне техники неизвестно использование карбоната марганца или оксалата марганца, фосфата марганца и манганта калия в качестве основного эндотермического охлаждающего материала.
2. Композиционный раствор, приготовленный из силиката щелочных металлов и водорастворимого высокомолекулярного полимера, является предпочтительным в качестве связующего агента.
Композиционный связующий агент устраняет недостатки композиционной системы с единственным неорганическим связующим агентом, такие как высокая хрупкость, низкая пластичность, низкая теплостойкость и низкая вибрационная прочность. Композиционный материал имеет высокую плотность и высокую прочность, хотя и добавляют небольшое количество композиционного связующего агента.
3. Пленочный материал метилол- или гидроксилцеллюлозы является предпочтительным в качестве формирующего поверхностное покрытие агента.
Формирующий поверхностное покрытие агент повышает гладкость поверхности композиционной системы и дополнительно увеличивает прочность, износостойкость и вибростойкость композиционной системы и предотвращает разрушение охлаждающего агента и высыпание его из устройства пожаротушения в процессе транспортировки.
4. Поскольку содержание элемента Н в композиционной системе низкое, только небольшое количества влаги образуется в ходе реакции; кроме того, продукт разложения композиции не содержит веществ, склонных к влагопоглощению и являющихся сильно растворимыми, продукт не взаимодействует с влагой в огнегасящем веществе, окружающей среде и в нем самом, следовательно, он не образует вязкую электропроводящую жидкую пленку (капли); поэтому снижается коррозия и снижается вторичное ухудшение свойств огнегасящего вещества, или оно не увеличивается. Кроме того, композиционная система не содержит элемент N, так что она не образует токсичных газов, таких как NOX, NO3 и HCN, которые повышают токсичность огнегасящего вещества.
5. Композиция может быть получена в виде крупных кусков, таблеток, сферических гранул или прутков ячеистого строения посредством гранулирования, прессования пуансоном или экструзии, и ее можно использовать по отдельности или в сочетании с физическим охлаждающим агентом.
Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по настоящему изобретению может обеспечить одновременное достижение следующих технических результатов: высокую эффективность охлаждения, по существу отсутствие влаги и влагопоглощающего продукта, снижение или отсутствие увеличения вторичного ухудшения свойств огнегасящего вещества; снижение токсичности огнегасящего вещества посредством каталитического окисления и снижение опасности для окружающей среды; улучшение эффективности огнегасящего вещества при пожаротушении посредством увеличения содержания активного компонента в огнегасящем веществе и значительного каталитического эффекта; повышение прочности и гладкости поверхности и улучшение вибростойкости охлаждающего агента посредством сочетания органического/неорганического связующего агента и обработки поверхности агентом, формирующим покрытие.
Подробное описание воплощений
Воплощение 1
Получают охлаждающий агент следующего состава:
| карбонат марганца | 80 масс.% |
| оксид цинка | 5 масс.% |
| оксид железа(III) | 5 масс.% |
| основной карбонат магния | 5 масс.% |
| силикат натрия | 2,5 масс.% |
| поливиниловый спирт | 1 масс.% |
| гидроксиэтилцеллюлоза | 1 масс.% |
| стеарат цинка | 0,5 масс.% |
Способ получения охлаждающего агента включает: взвешивание карбоната марганца или карбоната марганца, оксида цинка, оксида железа(III) и основного карбоната магния в соответствующих долях, а затем подача их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания, перемешивание и смешивание в течение 15 мин при высокой скорости; добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, перемешивание в течение 5 мин при низкой скорости, а затем проведение гранулирования в течение 10 мин при перемешивании с высокой скоростью и большим сдвиговым усилием; загрузка полученной смеси в печь и сушка в течение 4 ч при 60°С, выгрузка смеси, загрузка в смесительный бак, добавление стеарата цинка в соответствующем массовом количестве и перемешивание в течение 5 мин; загрузка смеси в ротационную таблеточную машину и прессование смеси с получением таблеток диаметром 8 мм при давлении 2300 МПа с помощью не проходящего внутрь пуансона; загрузка полученных таблеток в дражировочную машину для нанесения покрытия на основе сахара на водяной орех и нанесение на таблетки покрытия в растворе гидроксилэтилцеллюлозы соответствующей массы в условиях 100°С и 30 об/мин.
Осуществляли загрузку 200 г таблеток охлаждающего агента, полученных вышеуказанным способом, в генератор, содержащий 100 г агента, образующего термоаэрозоль S-типа, и загрузку генератора в испытательную камеру пожаротушения объемом 1 м3 для испытания на пожаротушение обычного гептана на масляном поддоне диаметром 100 мм; загрузку 4 кг таблеток охлаждающего агента, полученных вышеуказанным способом в генератор, содержащий 2 кг агента, образующего термоаэрозоль S-типа, и загрузку генератора в испытательную камеру пожаротушения объемом 20 м3, для испытания на пожаротушения распылением в холодном состоянии и проводили измерение газообразных компонентов огнегасящего вещества после распыления и предела огнестойкости блока питания АТХ обычного настольного ПК в огнегасящем веществе. Результаты испытаний представлены в прилагаемой таблице.
Воплощение 2
Получают охлаждающий агент следующего состава:
| карбонат марганца | 95 масс.% |
| силикат натрия | 2,5 масс.% |
| поливиниловый спирт | 1 масс.% |
| гидроксиэтилцеллюлоза | 1 масс.% |
| графит | 0,5 масс.% |
Способ получения охлаждающего агента включает: взвешивание карбоната марганца в соответствующем количестве, загрузка его в гранулятор с высокой скоростью перемешивания, добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, перемешивание в течение 5 мин при низкой скорости, а затем проведение гранулирования в течение 10 мин при перемешивании с высокой скоростью и большим сдвиговым усилием; загрузка полученной смеси в печь и сушка в течение 4 ч при 60°С, выгрузка смеси, загрузка в смесительный бак, добавление стеарата цинка в соответствующем массовом количестве и перемешивание в течение 5 мин; загрузка смеси в ротационную таблеточную машину и прессование смеси с получением таблеток диаметром 8 мм при давлении 200 МПа с помощью не проходящего внутрь пуансона; загрузка полученных таблеток в дражировочную машину для нанесения покрытия на основе сахара на водяной орех и нанесение на таблетки покрытия в растворе гидроксилэтилцеллюлозы соответствующей массы в условиях 100°С и 30 об/мин.
Испытания полученных таблеток охлаждающего агента проводили, как описано в воплощении 1. Результаты испытаний представлены в прилагаемой таблице.
Воплощение 3
Получают охлаждающий агент следующего состава:
| карбонат марганца | 50 масс.% |
| оксид цинка | 15 масс.% |
| оксид меди | 15 масс.% |
| основной карбонат магния | 15 масс.% |
| силикат натрия | 2,5 масс.% |
| поливиниловый спирт | 1 масс.% |
| гидроксиэтилцеллюлоза | 1 масс.% |
| стеарат цинка | 0,5 масс.% |
Способ получения охлаждающего агента включает: взвешивание карбоната марганца, оксида цинка, оксида меди и основного карбоната магния в соответствующих долях, загрузка их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания, перемешивание и смешивание в течение 15 мин при высокой скорости; добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, перемешивание в течение 5 мин при низкой скорости, а затем проведение гранулирования в течение 10 мин при перемешивании с высокой скоростью и большим сдвиговым усилием; загрузка полученной смеси в печь и сушка в течение 4 ч при 60°С, выгрузка смеси, загрузка в смесительный бак, добавление стеарата цинка в соответствующем массовом количестве и перемешивание в течение 5 мин; загрузка смеси в ротационную таблеточную машину и прессование смеси с получением таблеток диаметром 8 мм при давлении 200 МПа с помощью не проходящего внутрь пуансона; загрузка полученных таблеток в дражировочную машину для нанесения покрытия на основе сахара на водяной орех и нанесение на таблетки покрытия в растворе гидроксилэтилцеллюлозы соответствующей массы в условиях 100°С и 30 об/мин.
Испытания полученных таблеток охлаждающего агента проводили как описано в воплощении 1. Результаты испытаний представлены в прилагаемой таблице.
Воплощение 4
Получают охлаждающий агент следующего состава:
| карбонат марганца | 75 масс.% |
| оксид цинка | 12 масс.% |
| основной карбонат магния | 8 масс.% |
| силикат натрия | 3 масс.% |
| поливиниловый спирт | 1 масс.% |
| гидроксиэтилцеллюлоза | 1 масс.% |
Способ получения охлаждающего агента включает: взвешивание карбоната марганца, оксида цинка и основного карбоната магния в соответствующих долях, загрузка их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания, перемешивание и смешивание в течение 15 мин при высокой скорости; добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, и проведение гранулирования смеси с получением сферических гранул диаметром приблизительно 10 мм в условиях 100°С и 30 об/мин, и затем нанесение покрытия на сферические гранулы в растворе гидроксилэтилцеллюлозы соответствующей массы.
Испытания полученных сферических гранул охлаждающего агента проводили, как описано в воплощении 1. Результаты испытаний представлены в прилагаемой таблице.
Воплощение 5
Получают охлаждающий агент следующего состава:
| карбонат марганца | 80 масс.% |
| оксид цинка | 8 масс.% |
| основной карбонат магния | 6 масс.% |
| силикат натрия | 4 масс.% |
| поливиниловый спирт | 1,5 масс.% |
| стеарат магния | 0,5 масс.% |
Способ получения охлаждающего агента включает: взвешивание карбоната марганца, оксида цинка и основного карбоната магния в соответствующих долях, загрузка их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания, перемешивание и смешивание в течение 15 мин при высокой скорости; добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, перемешивание в течение 5 мин при низкой скорости, а затем проведение гранулирования в течение 10 мин при перемешивании с высокой скоростью и большим сдвиговым усилием; загрузка полученных частиц в экструдер и экструдирование частиц в виде прутков диаметром 8 мм с 4 отверстиями диаметром 1 мм в каждом прутке при давлении 80 МПа, а затем нарезка прутков с получением цилиндров 8 мм высотой; сушка цилиндров в печи в течение 4 ч при 60°С и их выгрузка.
Испытания полученных цилиндрического и ячеистого охлаждающего агента проводили, как описано в воплощении 1. Результаты испытаний представлены в прилагаемой таблице.
Промышленное применение настоящего изобретения
Огнегасящее вещество термоаэрозоля, охлаждаемое с помощью охлаждающего агента по настоящему изобретению, можно эффективно использовать для пожаротушения в закрытых пространствах и частично занятых пространствах в строениях с жителями.
Преимущества охлаждающего агента по настоящему изобретения включают:
высокую эффективность охлаждения огнегасящего вещества термоаэрозоля;
высокую эффективность огнегасящего вещества термоаэрозоля при пожаротушении;
высокую прочность и гладкость поверхности;
высокую безопасность для окружающей среды; легкое и безопасное производство.
| Таблица 1 | |||||||||||||
| Сравнение отношений компонентов и результаты испытаний | |||||||||||||
| Компоненты | Содержание компонентов, масс.% | Охлаждаю-щий агент на основе основного карбоната магния | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| Карбонат марганца | 80 | 95 | 50 | 75 | 80 | 80 | 60 | 65 | 70 | 90 | 85 | 75 | |
| Основной карбонат магния | 5 | 15 | 6 | 10 | 98 | ||||||||
| Основной карбонат цинка | 8 | 20 | 10 | 6 | 10 | ||||||||
| Карбонат кальция | 10 | 5 | 5 | ||||||||||
| Каталитические добавки | |||||||||||||
| Оксид цинка | 5 | 15 | 12 | 8 | 9 | ||||||||
| Оксид железа(III) | 5 | 8 | |||||||||||
| Оксид магния | 5 | 15 | |||||||||||
| Оксид меди | 15 | 7 | |||||||||||
| Гидроксид железа(III) | 10 | ||||||||||||
| Гидроксид цинка | 10 | ||||||||||||
| Технологические добавки | |||||||||||||
| Стеарат цинка | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 1 | 1 | 1 | |||||||
| Стеарат магния | 0,5 | 1 | 1 | ||||||||||
| Графит | 0,5 | 0,5 |
| Продолжение таблицы 1 | ||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | |
| Связующие агенты | ||||||||||||||
| Силикат натрия | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 3 | 4 | 2,5 | 3 | 2 | 3 | 3 | 1,5 | 2,5 | 2 | |
| Поливиниловый спирт | 1 | 1 | 1 | 1 | 1,5 | 1 | 0,5 | 1,5 | 1,5 | |||||
| Калиевая целлюлоза | 1 | 1 | 1 | |||||||||||
| Формирующие поверхностное покрытие агенты | ||||||||||||||
| Метилолцеллюлоза | 0,5 | 1 | 0,5 | |||||||||||
| Гидроксиэтилцеллюлоза | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |||||||
| Сравнение результатов испытаний | ||||||||||||||
| Температура в инжекционном отверстии генератора, °С | 187 | 163 | 246 | 212 | 152 | 197 | 214 | 257 | 221 | 176 | 203 | 188 | 387 | |
| Концентрация токсичных газов, ppm | СО | 3067 | 2652 | 4329 | 3604 | 2437 | 2667 | 3852 | 4336 | 3779 | 2543 | 2833 | 3123 | 8963 |
| NOX | 0 | 12 | 0 | 5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 14 | 0 | 0 | 56 | |
| NH3, | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| HCN, | ||||||||||||||
| SOX | ||||||||||||||
| Продолжительность пожаротушения, с | 37 | 53 | 61 | 38 | 33 | 45 | 63 | 67 | 58 | 41 | 35 | 42 | не погашено | |
| Огнестойкость блока питания АТХ | >2 ч | >2 ч | >2 ч | >2 ч | >2 ч | >2 ч | >2 ч | >2 ч | >2 ч | >2 ч | >2 ч | >2 ч | 15 мин |
1. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей, отличающийся тем, что он включает эндотермический охлаждающий материал, каталитическую добавку, технологическую добавку и связующий агент при следующем содержании компонентов химического охлаждающего агента:эндотермический охлаждающий материал: 50-95 масс.%каталитическая добавка: 1-30 масс.%технологическая добавка: 0,5-5 масс.%связующий агент: 2-6 масс.%,где 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, где дополнительный охлаждающий агент представляет собой карбонат, основной карбонат и оксалат металла I группы, II группы или группы переходных металлов и в композиционном эндотермическом охлаждающем материале содержание карбоната марганца составляет не менее 50 масс.%; каталитическая добавка представляет собой оксид металла или гидроксид; технологическая добавка представляет собой стеарат, графит или их смесь; связующий агент представляет собой композиционный раствор силиката щелочного металла и водорастворимого высокомолекулярного полимера.
2. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает формирующий поверхностное покрытие агент, полученный из пленочного материала метилол- или гидроксиэтилцеллюлозы, содержание которого составляет 0-2 масс.%.
3. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что эндотермический охлаждающий материал представляет собой карбонат марганца; каталитическая добавка предпочтительно представляет собой оксид меди, цинка, железа, магния или никеля и/или гидроксид меди, цинка, железа, магния или никеля.
4. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что связующий агент представляет собой композиционный раствор, полученный из силиката натрия и поливинилового спирта или из силиката натрия и калиевой целлюлозы.
5. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что он включает:
| карбоната марганца | 80 масс.% |
| оксида цинка | 5 масс.% |
| оксида железа(III) | 5 масс.% |
| основного карбоната магния | 5 масс.% |
| силиката натрия | 2,5 масс.% |
| поливинилового спирта | 1 масс.% |
| гидроксиэтилцеллюлозы | 1 масс.% |
| стеарата цинка | 0,5 масс.% |
6. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что он включает:
| карбоната марганца | 95 масс.% |
| силиката натрия | 2,5 масс.% |
| поливинилового спирта | 1 масс.% |
| гидроксиэтилцеллюлозы | 1 масс.% |
| графита | 0,5 масс.% |
7. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что он включает:
| карбоната марганца | 50 масс.% |
| оксида цинка | 15 масс.% |
| оксида меди | 15 масс.% |
| основного карбоната магния | 15 масс.% |
| силиката натрия | 2,5 масс.% |
| поливинилового спирта | 1 масс.% |
| гидроксиэтилцеллюлозы | 1 масс.% |
| стеарата цинка | 0,5 масс.% |
8. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что он включает:
| карбоната марганца | 75 масс.% |
| оксида цинка | 12 масс.% |
| основного карбоната цинка | 8 масс.% |
| силиката натрия | 3 масс.% |
| поливинилового спирта | 1 масс.% |
| гидроксиэтилцеллюлозы | 1 масс.% |
9. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по п.1, отличающийся тем, что он включает:
| карбоната марганца | 80 масс.% |
| оксида цинка | 8 масс.% |
| основного карбоната магния | 6 масс.% |
| силиката натрия | 4 масс.% |
| поливинилового спирта | 1,5 масс.% |
| стеарата магния | 0,5 масс.% |
10. Химический каталитический охлаждающий агент для термоаэрозолей по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что он может находиться в форме крупных кусков, таблеток, сферических гранул или прутков ячеистого строения.
11. Способ получения химического каталитического охлаждающего агента для термоаэрозолей по п.10, отличающийся тем, что при получении охлаждающего агента в форме таблеток он включает следующие стадии:стадия 1: взвешивание карбоната марганца или карбоната марганца, оксида цинка, оксида железа(III) и основного карбоната магния в соответствующих долях, а затем подача их в гранулятор с высокой скоростью перемешивания, перемешивание и смешивание в течение 5-25 мин при высокой скорости;стадия 2: добавление водного раствора, приготовленного из силиката натрия и поливинилового спирта, в соответствующем массовом количестве, перемешивание в течение 2-10 мин при низкой скорости, а затем проведение гранулирования в течение 5-25 мин при перемешивании с высокой скоростью и большим сдвиговым усилием;стадия 3: сушка полученной смеси в печи при 50°С-80°С в течение 2-6 ч, выгрузка, загрузка в смесительный бак, добавление стеарата цинка в соответствующем массовом количестве и перемешивание в течение