CN104368120A - 一种用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂 - Google Patents

一种用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂，按由15～86份固体燃料，5～50份氧化剂，1～5份粘合剂，5～40份冷却剂，5～40份灭火剂，0.1～2份润滑剂，0.1～2份催化剂，通过均匀、干燥、粉碎、混药、制片制备。本发明的气体推进式灭火剂具有稳定性好、发射效率高、灭火效率高及降温速度快的特点，克服了现有的推进气体产生剂的稳定性差、温度过高、灭火性能差等缺点，在飞机干舱灭火方面具有很强的应用前景。

Description

一种用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂
技术领域
本发明涉及一种灭火剂，具体涉及一种用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂。
 
背景技术
气体产生剂又称产气剂，是指燃烧后能产生气体的物质。在固体推进器中，气体产生剂是以固态反应物(燃料和氧化剂)的形式通过快速反应瞬间产生大量的高温、高压、高能气体产物，如氮气、水蒸汽及CO2等，并利用高能气体从喷管排出产生的推动力来推进其前进。
由于气体产生剂产生的惰性气体对火灾的抑制效果明显，故近年来，气体产生剂在灭火方面的应用研究逐渐增加。但由于气体产生剂释放的气体往往温度过高，选择不慎甚至会对燃烧起到助推作用。因此，提高气体产生剂的产气量、降低产气的温度、提高灭火效率是对气体产生剂应用于灭火领域具有非常重要的意义。
飞机干舱（Dry bay）是指飞行器中直接与油料箱或者其他易燃液体相邻的隔间，隔间中一般有燃料管路、控制线路、电器设备等。在飞行过程中一旦油箱受到冲击或者被击穿，大量的可燃液体会进入干舱形成火灾甚至爆炸造成严重的后果。除了干舱，飞机的发动机舱或者货舱一旦发生火灾也同样会产生严重的后果。所以在飞机上加强对这些狭小空间的防火保护，能有效地保障飞机安全。目前主要用于飞机上的快速灭火剂是哈龙灭火剂，但是由于哈龙灭火剂中含有氯和溴的哈龙气体在大气中受到太阳光辐射后，分解出氯、溴自由基会破坏臭氧层而将逐渐被淘汰。
另外，已有其他的气体产生剂由于产气量低，产出气体温度高，灭火效果比较差，甚至高温气体会对火灾起到助燃的作用，因此在灭火领域有一定的局限性。
 
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂，即发射时间短、排气温度低、灭火效率高的气体发生组合物，通过将灭火剂与固体燃料产生推进剂相结合，以解决目前存在的喷出气体温度过高、灭火效率较低的问题。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂，由以下原料按重量份制备而成：
固体燃料 15～86份
氧化剂 5～50份
粘合剂 1～5份
冷却剂 5～40份
灭火剂 5～40份
润滑剂 0.1～2份
催化剂 0.1～2份
进一步，所述的固体燃料是氮气产生量高的富氮的胍类、唑类或胺类化合物中至少一种；其中胍类化合物有硝基胍、硝酸胍、碳酸胍等，唑类化合物有5-氨基四唑（5-AT)、3,6-双（1氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基）-1,2,4,5-四嗪(BTATZ)等，胺类化合物如三聚氰胺、偶氮二甲酰胺等。
所述氧化剂选自硝酸锶（Sr(NO3)2）、硝酸钾（KNO3）、高氯酸钾（KClO4）、硝酸铵（NH4NO3）、硝酸肼胺(HAN)中的至少一种。
所选粘合剂选自聚醋酸丁酯(PBA)、聚乙烯醇(PVA)、硝化棉(NC)、聚硫橡胶、聚氨酯（PU)、聚丁二稀(HTPB)、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)中的一种或多种。
所选冷却剂选自碳酸镁（MgCO3）、氢氧化铝（Al(OH)3）、草酸铜（Cu(C2O4)·0.5H2O）、碳酸钙（CaCO3）、水（H2O）中的至少一种。
所述灭火剂选自碳酸氢钠（NaHCO3)、碳酸氢钾（KHCO3）、碳酸钾（K2CO3）、氯化钾（KCl）、硫酸钾（K2SO4）和磷酸铵盐干粉灭火剂及以碳酸氢钠和钾盐为基料的混合型干粉灭火剂中的一种或多种。
所选的润滑剂为滑石粉、云母中的一种或两种。
所述催化剂选自炭黑、石墨中的一种或两种。
本发明的固体推进气体产生剂是按照配比称取原料，并将各原料进行粉碎、混合后再进行压制成型。
本发明的有益效果有：
1、本发明的气体推进式灭火剂利用固体推进器产生的高能气体的推动和协效作用，在触发时，固体燃料在氧化剂、催化剂作用下迅速产生大量的推进气体而推进发射出灭火剂，同时灭火剂中混合的推进气体也能起到灭火的作用，使得本发明的灭火剂具有发射效率高、灭火效率高及降温速度快的特点，克服了现有的灭火剂的稳定性差、温度过高等缺点，在飞机干舱灭火方面具有很强的应用提高灭火剂的发射速度和效率，降低发射气体的温度。
2、由于冷却剂具有吸热以及产气作用，使得固体燃料与氧化剂、催化剂反应产生的高温气体能快速被冷却剂冷却而降温，同时还可显著提高产气量，即保证了灭火剂在火源处实现灭火的同时还可以降低火源的温度。
3、由于本发明选择了将固体燃料与灭火剂配合使用具有协同效应作用，能够明显提高灭火的效率；不仅可以利用固体燃料产生的推进气体的推进作用来提高灭火剂的分散度，还可利用其产生的惰性气体起到稀释和隔绝氧气的作用，提高灭火效率。
4、本发明的灭火剂易储存，稳定性好，且触发反应非常迅速，瞬间产生推进气体和灭火剂，能够使得灭火在短时间内完成，有效阻止了火势的蔓延，降低燃烧事故的危害。
 
具体实施方式
下面实施例中灭火剂都是按以下方法制备：先按配比称取各原料，并经粉碎、过筛、混合均匀，再在模具上将混合药剂压制成药柱，即得本发明的气体推进式灭火剂。最后对药剂安装点火药，以起爆器(电阻为2欧姆,发火电流为500 mA)激发。
气体推进式灭火剂的燃烧速度的测量方法为：
制备尺寸为7 mm*7 mm*70 mm的药条在氮气加压的套罩式药条燃烧器内以保险丝熔断方式进行测量。具体方法是在药条上端安装0.5 mm的铁丝，用100 V电压加热铁丝，使药条点火，在保险丝之间加电阻，由于保险丝熔断时电压发生变化，求得时间与距离的关系便可计算出燃速。本发明中药条的温度为标准温度293 K、高温为343 K、低温为243 K，压力范围为0.3～10 MPa。
气体推进式灭火剂的产气量是利用密闭爆发器研究测定的，其方法如下：
观察期在定容条件下药剂燃烧时压力的变化，它由高强度钢支撑的高压容器、压力传感器、电荷放大器和数据采集器以及点火系统组成。测试原理是当点燃位于密闭爆发器内的气体推进式灭火剂时，固体燃料快速燃烧并与还原剂等反应生成大量气体，同时燃烧热使密闭爆发器内的温度迅速升高。当燃烧连续进行时，密闭爆发器中的气体量不断增大，且温度也不断升高，使容器内的压力随时间迅速上升。通过连接在密闭爆发器上的压力传感器、电荷放大器和数据采集器测试盒记录了密闭爆发器内压力随时间的变化情况。
 
各实施例的配方如下：
实施例1
固体燃料 5-氨基四氮唑 21.8份
氧化剂 硝酸铵 35.2份
粘合剂 聚醋酸丁酯 3份
冷却剂 碳酸钙 34.5份
灭火剂 磷酸铵盐干粉灭火剂 5份
润滑剂 滑石粉 0.1份
催化剂 炭黑 0.4份
实施例2
固体燃料 3,6-双（1氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基）-1,2,4,5-四嗪 15份
氧化剂 硝酸锶 5份
粘合剂 聚乙烯醇 1份
冷却剂 碳酸镁 31.5份
灭火剂 碳酸氢钠干粉灭火剂 20份
润滑剂 滑石粉 0.5份
催化剂 炭黑 2份
实施例3
固体燃料 硝基胍 34份
氧化剂 硝酸钾 10份、高氯酸钾 10份
粘合剂 聚丁二稀3份、聚氯乙烯 2份
冷却剂 氢氧化铝 5份
灭火剂 碳酸氢钠干粉灭火剂 5份
润滑剂 云母 0.5份
催化剂 炭黑 0.2、石墨 0.3份
实施例4
固体燃料 硝酸胍 45份
氧化剂 硝酸钾 30份
粘合剂 聚醋酸丁酯 2份
冷却剂 碳酸钙 25份
灭火剂 氯化钾干粉灭火剂 20份
润滑剂 滑石粉 1份
催化剂 炭黑 0.5份
实施例5
固体燃料 三聚氰胺 50份、偶氮二甲酰胺 25份
氧化剂 硝酸钾 20份、高氯酸钾 20份
粘合剂 聚乙烯醇缩丁醛 5份
冷却剂 草酸铜 30份
灭火剂 碳酸氢钠干粉灭火剂 30份
润滑剂 云母 1份
催化剂 石墨 1.5份
实施例6
固体燃料 5-氨基四唑 40份、3,6-双（1氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基）-1,2,4,5-四嗪 46份
氧化剂 硝酸铵 30份、硝酸肼胺 20份
粘合剂 聚氯乙烯 4份
冷却剂 碳酸镁 20份、碳酸钙20份
灭火剂 碳酸氢钠和钾盐为基料的混合型干粉灭火剂 40份
润滑剂 滑石粉 1份、云母 1份
催化剂 炭黑 1份、石墨 1份
按上面检测方法分别检测实施例1－6制备的气体推进式灭火剂的产气量、固体燃料燃烧线速度，并同时将其对准火焰进行喷射灭火，检测火焰是否熄灭，具体如下表1所示：
表 1：性能测试
性能 产气量（mol/100g) 固体燃料燃烧线速度（cm/s) 火焰是否熄灭
实施例1 4.35 3.65 是
实施例2 4.03 2.45 是
实施例3 3.47 2.80 是
实施例4 4.15 3.75 是
实施例5 5.25 4.65 是
实施例6 5.89 5.15 是
从表1中的实验数据可看出，本发明制备的气体推进式灭火剂的产气量最大为5.89 mol/100g、固体燃料燃烧线速度最大为5.15 cm/s，且均能实现有效熄灭火源。而目前市面上的气体推进式灭火剂的产气量一般不超过3 mol/100g,并且在实验过程中会存在火焰不熄灭或是会发生复燃的现象。 
以上实施例并非仅限于本发明的保护范围，所有基于发明的基本思想而进行修改或变动的都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂，其特征在于：由以下原料按重量份制备而成：
固体燃料 15～86份
氧化剂 5～50份
粘合剂 1～5份
冷却剂 5～40份
灭火剂 5～40份
润滑剂 0.1～2份
催化剂 0.1～2份。
2.根据权利要求1所述的用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂，其特征在于：所述的固体燃料是氮气产生量高的富氮的胍类、唑类或胺类化合物中至少一种。
3.根据权利要求2所述的用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂，其特征在于：所述胍类化合物为硝基胍、硝酸胍或碳酸胍，所述唑类化合物为5-氨基四唑或3,6-双（1氢-1,2,3,4-四唑-5-氨基）-1,2,4,5-四嗪，所述胺类化合物为三聚氰胺或偶氮二甲酰胺。
4.根据权利要求1所述的用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂，其特征在于：所述氧化剂选自硝酸锶、硝酸钾、高氯酸钾、硝酸铵、硝酸肼胺中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂，其特征在于：所选粘合剂选自聚醋酸丁酯、聚乙烯醇、硝化棉、聚硫橡胶、聚氨酯、聚丁二稀、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂，其特征在于：所选冷却剂选自碳酸镁、氢氧化铝、草酸铜、碳酸钙、水中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂，其特征在于：所述灭火剂选自碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钾、氯化钾、硫酸钾和磷酸铵盐干粉灭火剂及以碳酸氢钠和钾盐为基料的混合型干粉灭火剂中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂，其特征在于：所选的润滑剂为滑石粉、云母中的一种或两种。
9.根据权利要求1所述的用于飞机干舱灭火的气体推进式灭火剂，其特征在于：所述催化剂选自炭黑、石墨中的一种或两种。
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