RU2075984C1

RU2075984C1 - Aerosol-forming fire-extinguishing composition

Info

Publication number: RU2075984C1
Application number: RU94019392A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Карташов; В.Г. Захаренко; Г.А. Григорьев; А.С. Сысоев; И.А. Дивин; С.Ф. Беломестнов; Л.В. Казанцев; В.И. Никонова
Original assignee: Российский научный центр "Прикладная химия"
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1994-05-26
Publication date: 1997-03-27

Abstract

FIELD: fire-extinguishing compositions. SUBSTANCE: composition has, wt. -%: polyethylenepolyamine perchlorate 12-30; ethylene glycol 5-15; hydroxymethylcellulose 0.1-2.0; sodium oxalate 20-40; soot 0.5-3.0; catalytical addition 0.1-6.0, and potassium perchlorate - the rest. Composition can contain additionally combustion modifying agent 1-3 wt.-% as the milled carbon fiber. EFFECT: enhanced effectiveness of composition. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к самогорящим огнетушащим составам, выделяющим при горении аэрозоль, обладающий пламеподавляющим действием в замкнутых объемах. The invention relates to self-extinguishing fire extinguishing compositions, emitting during combustion an aerosol having flame suppression effect in confined spaces.

В последние годы в рамках создания новых порошкообразных огнетушащих составов все чаще появляются составы пиротехнического типа, выделяющие в процессе сгорания порошки в виде аэрозолей в смесях с инертными газами (CO₂, N₂, CO). Эти порошки представляют собой смеси ультрадисперсных частиц типа KCl, NaCl, K₂CO₃, Na₂CO₃ и т.п. они то и обладают пламеподавляющим действием.In recent years, as part of the creation of new powdery extinguishing compositions, pyrotechnic compositions have been appearing more and more often, emitting powders in the process of combustion in the form of aerosols in mixtures with inert gases (CO ₂ , N ₂ , CO). These powders are mixtures of ultrafine particles such as KCl, NaCl, K ₂ CO ₃ , Na ₂ CO _3, and the like. they even have flame suppressing effect.

Наиболее близким к изобретению является состав для огнетушения (прототип), представляющий собой смесь, мас. связующее 16 48; смесь этиленгликоля (ЭГ) и перхлората полиэтиленполиамина (ХПЭПА), защищенного 0,1 - 1,0 оксиэтилцеллюлозы (ОЭЦ); оксалат натрия 5 15; каталитические добавки 0,1 6; перхлорат калия (ПХК) остальное. Closest to the invention is a composition for fire extinguishing (prototype), which is a mixture, wt. a binder 16 48; a mixture of ethylene glycol (EG) and polyethylene polyamine perchlorate (HPEPA), protected with 0.1 - 1.0 hydroxyethyl cellulose (OEC); sodium oxalate 5 15; catalytic additives 0.1 to 6; potassium perchlorate (PHC) rest.

Этот состав перерабатывается по простой и дешевой технологии свободного литья и имеет высокую эффективность при работе в небольших объемах 0,1 120 л. Это определяется тем, что при температуре горения состава ≈ 2500 K KCl и NaCl находятся в газообразном состоянии, превращаясь при попадании в воздух в частицы субмикронного размера. This composition is processed by simple and cheap technology of free casting and has high efficiency when working in small volumes of 0.1 to 120 liters. This is determined by the fact that, at a combustion temperature of ≈ 2500 K, KCl and NaCl are in a gaseous state, turning when they fall into air into particles of submicron size.

Однако в процессе дальнейших исследований его эффективности в условиях близким к реальному применению как средство пожаротушения помещений с объемом20 м³ и более нами было обнаружено, что образующийся аэрозоль имеет более низкую эффективность, чем в малых объемах. Необходимая пожароподавляющая концентрация возрастает в 3 6 раз. Это связано, по-видимому, с тем, что образующийся аэрозоль, имеющий дисперсность менее 1 мкм и поднимается вверх вместе с горячими продуктами сгорания, "витает" в воздухе и не опускается к очагу пожара.However, in the process of further studies of its effectiveness under conditions close to actual use as a means of extinguishing rooms with a volume of 20 m ³ or more, we found that the resulting aerosol has lower efficiency than in small volumes. The necessary fire suppression concentration increases by 3 6 times. This is apparently due to the fact that the resulting aerosol having a dispersion of less than 1 μm and rises up together with the hot combustion products, "hovers" in the air and does not fall to the fire.

Для решения проблемы предлагается пастообразный состав, обладающий этой функцией гашением очага пожара в повышенном объеме, отличающийся повышенным содержанием оксалатом натрия при обязательном содержании сажи (см. таблицу). To solve the problem, a pasty composition is proposed that has this function to extinguish the fire in an increased volume, characterized by a high content of sodium oxalate with the obligatory soot content (see table).

Компоненты взяты в следующих соотношениях, мас. The components are taken in the following proportions, wt.

Перхлорат полиэтиленполиамина 12 30
Этиленгликоль 5 15
Оксалат натрия 20 40
Оксиэтилцеллюлоза 0,1 2,0
Сажа 0,5 3,0
Каталитические добавки 0,1 6,0
Перхлорат калия Остальное
В качестве каталитической добавки могут быть использованы вещества, как воздействующие на химическую природу состава окись железа, моноацетилферроцен, цезиевые или калиевые соли бисдикарболлильных комплексов кобальта и железа или их смеси, а также на физическую природу горения - углеродные волокна, увеличивающие скорость сгорания состава в 1,5 раза.Polyethylene polyamine perchlorate 12 30
Ethylene glycol 5 15
Sodium Oxalate 20 40
Oxyethyl cellulose 0.1 2.0
Soot 0.5 3.0
Catalytic additives 0.1 6.0
Potassium Perchlorate
As a catalytic additive, substances can be used, such as iron oxide, monoacetylferrocene, cesium or potassium salts of cobalt and iron bis dicarbolyl complexes or mixtures thereof affecting the chemical nature of the composition, as well as carbon fibers, which increase the combustion rate of the composition by 1, 5 times.

Предлагаемый состав является пастообразной композицией, сохраняющей вязко-текучее состояние в широком температурном диапазоне эксплуатации, например, ±50^oС. Это обеспечивает повышенную безопасность при использовании, в отличие от твердых составов, в которых в результате воздействия температурно-ударных нагрузок могут образовываться трещины, приводящие к аварийной работе генераторов. Дополнительным положительным свойством этого состава в отличие от прототипа является отсутствие у него чувствительности к механическим воздействиям и взрывчатых свойств, что позволяет отнести его к IV группе и выводит его производство и эксплуатацию из категории пиротехнических средств и взрывчатых веществ. Переработка состава возможна в смесителях любого типа с изготовлением зарядов любой формы и размеров. Образование в результате горения состава пламеподавляющего аэрозоля обеспечивается введением в рецептуру заявленного соотношения компонентов.The proposed composition is a pasty composition, preserving a viscous-fluid state in a wide temperature range of operation, for example, ± 50 ^o C. This provides increased safety during use, in contrast to solid compositions in which cracks can form as a result of exposure to temperature-shock loads, leading to emergency operation of generators. An additional positive property of this composition, in contrast to the prototype, is its lack of sensitivity to mechanical stress and explosive properties, which allows it to be assigned to group IV and removes its production and operation from the category of pyrotechnic products and explosives. Processing of the composition is possible in mixers of any type with the manufacture of charges of any shape and size. The formation of the flame-suppressing aerosol composition as a result of combustion is ensured by introducing the claimed ratio of components into the formulation.

Ограничения по содержанию полиэтиленполиамина и этиленгликоля определяются их соотношением для обеспечения температуры замерзания от -30 до -90^oС, по минимальному их содержанию сохранением пастообразного состояния, а по максимальному падением эффективностиcостава.Limitations on the content of polyethylene polyamine and ethylene glycol are determined by their ratio to ensure a freezing temperature from -30 to -90 ^o C, by their minimum content maintaining a pasty state, and by the maximum decrease in the composition efficiency.

В отсутствии сажи при заданном содержании оксалата натрия состав горит неустойчиво в пульсирующем режиме, как при атмосферном так и при повышенном давлении. In the absence of soot at a given content of sodium oxalate, the composition burns unstable in a pulsating mode, both at atmospheric and at elevated pressure.

Минимально необходимое содержание сажи составляет 0,5% Содержание ее более 3% нецелесообразно из-за снижения эффективности состава, тоже наблюдается при снижении оксалата натрия менее 20% Повышение содержания оксалата натрия более 40% приводит к неспособности состава к воспламенению. The minimum required carbon black content is 0.5%. A content of more than 3% is impractical due to a decrease in the composition’s effectiveness, also observed with a decrease in sodium oxalate less than 20%. An increase in the content of sodium oxalate more than 40% leads to the inability of the composition to ignite.

Технология получения состава заключается в загрузке ХПЭПА, ЭГ и ОЭЦ в смеситель, перемешивании их с загущением, затем вводятся каталитические добавки и оксалата натрия и перхлората калия в 1 2 порции каждый с перемешиванием после каждой порции и окончательным смешением. Процесс изготовления состава в зависимости от конкретной рецептуры длится от 4 до 30 ч. Затем готовый состав сливается непосредственно в корпус генератора или заряда (при вкладной схеме снаряжения). Оценка огнетушащей эффективности определялась в камере объемом 20 м³. В центре камеры размещался модельный очаг пожара металлический цилиндрический поддон диаметром 560 мм и высотой 150 мм, в который заливается 8 л бензина, что соответствует очагу пожара класса 8В. На полу на расстоянии 1 м от очага пожара устанавливался генеpатор с навеской 2 кг (100 г/м³) и по термопарам фиксировались температуры очага пожара и струи генератора, по которым определялись времена работы генератора и гашения очага. Датчиком внутри корпуса генератора фиксировалось рабочее давление. Испытания вариантов прототипа в этих условиях дали отрицательный результат. Очаг пожара погасить не удалось.The technology for obtaining the composition consists in loading HPAEP, EG and OEC into the mixer, mixing them with thickening, then catalytic additives and sodium oxalate and potassium perchlorate are introduced into 1 2 servings each with stirring after each serving and final mixing. The manufacturing process of the composition, depending on the specific recipe, lasts from 4 to 30 hours. Then, the finished composition is poured directly into the generator or charge housing (with an attachment equipment scheme). Assessment of fire extinguishing efficiency was determined in a chamber with a volume of 20 m ³ . In the center of the chamber was a model fire center, a metal cylindrical pan with a diameter of 560 mm and a height of 150 mm, into which 8 liters of gasoline was poured, which corresponds to a class 8B fire center. A generator with a weight of 2 kg (100 g / m ³ ) was installed on the floor at a distance of 1 m from the fire source, and the temperatures of the fire center and the jet of the generator were recorded by thermocouples, which determined the operating times of the generator and the fire extinguishing. A sensor inside the generator housing recorded operating pressure. Tests of the prototype variants under these conditions gave a negative result. It was not possible to extinguish the fire source.

Изобретение иллюстрируется примерами, представленными в таблице. Приведенные результаты испытаний подтверждают эффективность предложенных составов для тушения пожаров в замкнутых объемах. The invention is illustrated by the examples presented in the table. The test results confirm the effectiveness of the proposed compositions for fighting fires in confined spaces.

Claims

1. Aerosol-forming fire extinguishing composition, consisting of a thermally dispersible component of sodium salt, an oxidizing agent of potassium perchlorate, a combustible binder based on organic compounds, a combustion modifier and technological additives, characterized in that it contains sodium oxalate as a thermally dispersible component, and polyethylene polyamine perchlorate as a combustible binder and ethylene glycol, a carbon black combustion modifier, and hydroxyethyl cellulose processing aid in the following ratio of components, wt.

Polyethylene polyamine perchlorate 12 30
Ethylene glycol 5 15
Oxyethyl cellulose 0.1 2.0
Sodium Oxalate 20 40
Soot 0.5 3.0
Catalytic additive 0.1 6.0
Potassium Perchlorate
2. The composition according to claim 1, characterized in that it further comprises a combustion modifier of 1 to 3 wt. shredded carbon fiber.