Пенообразующий состав для тушения пожаров

Пенообразующий состав для тушения пожаров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области пожаротушения, а именно к пенообразующим составам для тушения пожаров классов А и В, предназначенным для получения пены с использованием питьевой, жесткой и морской воды в концентрации 1% (об.).

В настоящее время известно множество пенообразующих составов, предназначенных для пенного пожаротушения.

Так, из патента РФ №2264245 (МПК: A62D 1/02, опубликован 20.11.2005) известен пенообразующий состав для тушения пожаров, содержащий триэтаноламиновые соли алкилсульфатов смеси первичных высших жирных спиртов и воду, при этом в качестве триэтаноламиновых солей алкилсульфатов смеси первичных высших жирных спиртов он содержит триэтаноламиновые соли алкилсульфатов смеси первичных жирных спиртов фракции C₈-C₁₀ и фракции C₁₂-C₁₄, взятых в массовом соотношении 1,0÷5,0:1,0, и дополнительно первичные высшие жирные спирты фракции C₁₂-C₁₄ и феноксол при следующем содержании компонентов, мас.%:

Триэтаноламиновые соли алкилсульфатов
смеси первичных высших жирных спиртов
фракции C8-C10 и фракции C12-C14, взятых
в массовом соотношении 1,0÷5,0:1,0	15,0÷36,0
Первичные высшие жирные спирты фракции C12-C14	0,3÷3,0
Феноксол	0,2÷2,0
Вода	Остальное

Также из патента РФ №2263527 (МПК: A62D 1/02, опубликован 10.11.2005) известен пенообразующий состав для тушения пожаров, включающий поверхностно-активное вещество, высшие жирные спирты, карбамид и воду, при этом в качестве поверхностно-активного вещества он содержит триэтаноламиновые соли алкилсульфатов смеси первичных высших жирных спиртов фракции C₈-C₁₀ и фракции C₁₂-C₁₄, взятых в массовом соотношении 1,0÷5,0:1,0, а в качестве высших жирных спиртов - первичные высшие жирные спирты фракции C₁₂-C₁₄ и дополнительно сульфоэтоксилаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C₁₂-C₁₄ при следующем содержании компонентов, мас.%:

Триэтаноламиновые соли алкилсульфатов смеси
первичных высших жирных спиртов
фракции C8-C10 и фракции C12-C14,
взятых в массовом соотношении 1,0÷5,0:1,0	15,0÷32,0
Первичные высшие жирные спирты фракции C12-C14	0,5÷3,0
Карбамид	1,0÷12,0
Сульфоэтоксилаты натрия
первичных высших жирных спиртов фракции C12-C14	1,4÷8,5
Вода	- Остальное

Из патента РФ №2270712 (МПК: A62D1/02, опубликован 27.02.2006) известен пенообразующий состав для тушения пожаров, включающий поверхностно-активное вещество, высшие жирные спирты, карбамид, н-бутиловый спирт, бутилцеллозольв, неонол, оксанол и воду, при этом в качестве поверхностно-активного вещества он содержит алкилсульфаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C₈-C₁₀ и фракции C₁₂-C₁₄, в качестве высших жирных спиртов - первичные высшие жирные спирты фракции C₁₂-C₁₄ и дополнительно сульфоэтоксилаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C₁₂-C₁₄ 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-C14	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
Бутилцеллозольв	2,0-5,0
Неонол	1,0-3,0
Оксанол	1,0-3,0
Вода	Остальное

Общим недостатком вышеописанных составов является то, что они могут использоваться при концентрации рабочего раствора не ниже чем 3% (об.). Попытка снижения рабочей концентрации за счет увеличения концентрации поверхностно-активных веществ в составе приводит к увеличению вязкости, потере текучести и невозможности использования при тушении пожаров с помощью штатных средств пожаротушения (дозирующих устройств и пеногенераторов).

Наиболее близким аналогом к патентуемому решению является пенообразующий состав для тушения пожаров, известный из патента РФ №2416448 (МПК: A62D 1/02, опубликован 20.04.2011), который включает следующие компоненты, мас.%:

Натриевые соли алкилсульфатов первичных высших жирных
спиртов фракции C8-C10	39,0-41,0
Триэтаноламиновые соли алкилсульфатов первичных высших
жирных спиртов фракции C12-C14	1,5-2,0
Этилцеллозольв или бутилцеллозольв	0,5-1,0
Вода	Остальное

Данный состав обладает огнетушащей эффективностью, присущей пенообразователям общего назначения по ГОСТ Р 50588-93 (интенсивность подачи рабочего раствора ((0,042±0,002) дм³·м^-2·с^-1) в рабочей концентрации 1,0% с использованием только пресной воды. Устойчивость пены средней кратности рабочих растворов этого пенообразователя (время истечения 50% объема жидкости из пены) невелика и составляет (180-205) с. Вязкость концентрата пенообразователя при 20°С составляет (50-80) мм^-2·с^-1. В настоящее время ГОСТ Р 50588-93 отменен и заменен на ГОСТ Р 50588-2012. В соответствии с ГОСТ Р 50588-2012 огнетушащая эффективность углеводородных пенообразователей типа S определяется только при интенсивности подачи рабочего раствора ((0,032±0,002) дм³·м^-2·с^-1). Испытания пенообразователей с интенсивностью подачи рабочего раствора ((0,042±0,002) дм³·м^-2·с^-1) по ГОСТ Р 50588-2012 не предусмотрены. Все перечисленное является недостатками известного состава.

Технический результат, достигаемый при использовании патентуемого изобретения, заключается в повышении устойчивости пены (время истечения 50% объема жидкости из пены) до 215-280 с (в питьевой и жесткой воде), уменьшении общего содержания ПАВ в концентрате пенообразователя и снижении его вязкости при 20°С до уровня 29-40 мм^-2·с^-1. Кроме того, патентуемый состав может использоваться как с питьевой, так и с жесткой и морской водой по ГОСТ 50588-2012.

Данный технический результат достигается за счет использования пенообразующего состава, содержащего натриевые соли алкилсульфатов первичных высших жирных спиртов фракции C₈-C₁₀ и кокоамидопропилгидроксисультон, взятые в массовом соотношении 100:(20÷23), этилцеллозольв и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Натриевые соли алкилсульфатов первичных высших жирных
спиртов фракции C8-C10	30,0-33,0
Кокоамидопропилгидроксисультон	6,5-7,5
Этилцеллозольв	10,0-13,0
Вода	Остальное

Как показали проведенные испытания указанного состава, при рабочей концентрации 1,0% (об.) интенсивность подачи снизилась до (0,032±0,002) дм³·м^-2·с^-1.

Патентуемый состав содержит алкилсульфаты натрия первичных высших жирных спиртов фракции C₈-C₁₀, кокоамидопропилгидроксисультон, этилцеллозольв и воду. Состав при таком сочетании компонентов и в определенном соотношении обеспечивает получение воздушно-механической пены в рабочей концентрации 1,0% (об.) с использованием питьевой, жесткой и морской воды.

В качестве основного анионного пенообразующего ПАВ используются натриевые соли алкилсульфатов первичных высших жирных спиртов фракции C₈-C₁₀, обладающие высокими пенообразующими свойствами, в том числе и в морской воде. Для повышения пенообразующей способности и стойкости пены при низких концентрациях ПАВ в рабочих растворах, в том числе в морской воде, добавляют кокоамидопропилгидроксисультон, хорошо совмещающийся с основным ПАВ и обеспечивающий низкие вязкостные характеристики товарного пенообразователя. Для стабилизации внешнего вида продукта, снижения температуры застывания и повышения пенообразующих свойств добавляют этилцеллозольв.

Снижение концентрации рабочего раствора предлагаемого состава достигается выбором в качестве основного ПАВ алкилсульфатов натрия первичных высших жирных спиртов фракции C₈-C₁₀, имеющих максимальную массовую долю гидрофобной части в составе молекулы ПАВ, по отношению к доле противоиона (ион Na⁺). За счет этого повышается эффективность пенообразования при низких концентрациях рабочего раствора. Добавление кокоамидопропилгидроксисультона в предлагаемом соотношении повышает устойчивость получаемой пены в морской воде, а также позволяет получить составы, кинематическая вязкость которых при 20°C находится в пределах (29-40) мм^-2·с^-1. За счет увеличения устойчивости пены 1%-ных (об.) рабочих растворов достигается повышение огнетушащих свойств пенообразователя, а следовательно, снижение нормативной интенсивности подачи рабочего раствора с величины (0,042±0,002) дм³·м^-2·с^-1 для прототипа до (0,032±0,002) дм³·м^-2·с^-1. Таким образом, предлагаемый пенообразователь по величине интенсивности подачи рабочего раствора соответствует ГОСТ Р 50588-2012.

В результате снижения рабочей концентрации предлагаемого пенообразователя до 1% (об.) дополнительно обеспечивается снижение необходимых запасов концентрата пенообразователя для тушения пожаров в 3 и 6 раз по отношению к концентратам пенообразователей, используемым в рабочей концентрации 3% (об.) и 6% (об.), соответственно. Это дает возможность в соответствующее количество раз уменьшить объем емкостей для хранения пенообразователя, а также расходов на транспортировку и тару, для доставки концентрата пенообразователя потребителям.

Способ получения заявленного пенообразующего состава включает последовательное введение в аппарат периодического действия с мешалкой следующих компонентов состава: натриевых солей алкилсульфатов первичных высших жирных спиртов фракции C₈-C₁₀ (концентрация основного вещества=40÷45%), этилцеллозольва, кокоамидо-пропилгидроксисультона и перемешивание массы при температуре 15÷50°С в течение 120÷240 минут. Полученный пенообразующий состав представляет собой подвижную, нерасслаивающуюся, однородную и прозрачную жидкость без кристаллического осадка со специфическим запахом.

В соответствии с изобретением были приготовлены огнетушащие составы и их рабочие растворы испытаны в пенном тушении в качестве пенообразователя целевого назначения по ГОСТ Р 50588-2012.

Пример №1.

Готовили смесь следующего состава, мас.%:

Пример 2.

Готовили смесь следующего состава, мас.%:

Пример 3.

Готовили смесь следующего состава, мас.%:

Пример 4.

Готовили смесь следующего состава, мас.%:

Пример 5.

Готовили смесь следующего состава, мас.%:

Пример 6.

Готовили смесь следующего состава, мас.%:

Пример 7.

Готовили смесь следующего состава, мас.%:

Пример 8.

Готовили смесь следующего состава, мас.%:

Пример 9.

Готовили смесь следующего состава, мас.%:

Пример 10.

Готовили смесь следующего состава, мас.%:

Пример 11.

Готовили смесь следующего состава, мас.%:

Далее смеси испытывали в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50588-2012 «Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний». Дополнительно определяли кратность, устойчивость пены и время тушения н-гептана 1%-ными рабочими растворами. Результаты испытаний представлены в табл.1.

Из данных табл.1 следует, что предложенное оптимальное соотношение компонентов согласно изобретению обеспечивает получение пены средней кратности с питьевой, жесткой и морской водой с высокими показателями устойчивости и огнетушащей способности (примеры 1, 6, 7, 10, 11). Нарушение оптимального соотношения компонентов ведет к ухудшению пенообразующих свойств в жесткой (пример 5) и морской (пример 2, 3, 4, 5, 8, 9) воде. Увеличение доли кокоамидопропилгидроксисультона выше соотношения 100:23 (пример 8) приводит к необходимости понижения вложения этилцеллозольва в рецептуре (в связи с ограниченностью максимума концентрации товарных продуктов - алкилсульфатов натрия и кокоамидопропилгидроксисультона) и, как следствие, понижению кратности пены в морской воде. Снижение доли кокоамидопропилгидроксисультона ниже соотношения 100:20 (пример 9) приводит к снижению пенообразующей способности в морской воде. Минимальное количество этилцеллозольва в рецептуре, достаточное для получения пены средней кратности в морской воде, составляет 10% (пример 1). Уменьшение содержания этилцеллозольва ниже 10% (пример 2, 3, 4, 5, 8) приводит к снижению пенообразующей способности в морской воде.

Пенообразующий состав для тушения пожаров, характеризующийся тем, что содержит натриевые соли алкилсульфатов первичных высших жирных спиртов фракции C₈-С₁₀ и кокоамидопропилгидроксисультон, взятые в массовом соотношении 100:(20÷23), этилцеллозольв и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Натриевые соли алкилсульфатов первичных высших жирных
спиртов фракции С8-С10	30,0-33,0
Кокоамидопропилгидроксисультон	6,5-7,5
Этилцеллозольв	10,0-13,0
Вода	Остальное