RU2403934C1 - Fire-extinguishing composition and method of its obtaining - Google Patents
Fire-extinguishing composition and method of its obtaining Download PDFInfo
- Publication number
- RU2403934C1 RU2403934C1 RU2009113724/12A RU2009113724A RU2403934C1 RU 2403934 C1 RU2403934 C1 RU 2403934C1 RU 2009113724/12 A RU2009113724/12 A RU 2009113724/12A RU 2009113724 A RU2009113724 A RU 2009113724A RU 2403934 C1 RU2403934 C1 RU 2403934C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- extinguishing
- microcapsules
- fire
- extinguishing agent
- extinguishing composition
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам пожаротушения. Предлагаемые объекты изобретения позволяют создать средства пожаротушения, которые обеспечивают подавление возгорания на ранних этапах его развития, что чрезвычайно востребовано на транспорте, в радиоэлектронике, машиностроении, нефтеперерабатывающей и угледобывающей промышленности, на производстве легковоспламеняемых красок, лаков и строительных материалов, в других областях жизнедеятельности человека, включая бытовые потребности.The invention relates to fire extinguishing means. The proposed objects of the invention make it possible to create fire extinguishing means that provide suppression of fire in the early stages of its development, which is extremely in demand in transport, in electronics, mechanical engineering, oil refining and coal mining, in the production of flammable paints, varnishes and building materials, in other areas of human activity, including household needs.
Известны огнегасящие составы и композиции, включающие полимерное связующее и микрокапсулированный пожаротушащий агент объемного действия, автоматически выделяющийся при нагревании.Extinguishing compositions and compositions are known including a polymeric binder and a microencapsulated extinguishing agent of volumetric action, which is automatically released when heated.
Так, в авторском свидетельстве СССР №1696446, 1989 г. описана огнегасящая капсулированная композиция и способ ее получения. Согласно этому документу известная огнегасящая композиция представляет собой связующее и микрокапсулированный хладон 114В2, при этом в качестве связующего она содержит эпоксидную смолу ЭД-20, эпоксидированный полиоксихлорпропиленовый эфир глицерина и полиэтиленполиамин (ПЭПА) при определенном соотношении компонентов.So, in USSR author's certificate No. 1696446, 1989, a fire extinguishing encapsulated composition and a method for its preparation are described. According to this document, the known fire extinguishing composition is a binder and microencapsulated Freon 114B2, while it contains an ED-20 epoxy resin, an epoxidized glycerol polyoxychloropropylene ether and polyethylene polyamine (PEPA) at a certain ratio of components.
Эту композицию получают следующим образом. Эпоксидную смолу ЭД-20 и оксилидин, взятые в определенных соотношениях, тщательно перемешивают до однородной массы, затем добавляют ПЭПА, массу снова перемешивают и в нее постепенно порциями вводят при перемешивании микрокапсулы с хладоном 114В2. После тщательного перемешивания полученную смесь заливают в форму или наносят на поверхность и отверждают ее при комнатной температуре в течение 2 суток. Получаемое изделие или покрытие обеспечивает взрывной характер вскрытия капсул в узком температурном интервале 150-165°С, при этом потери хладона 114В2 до срабатывания капсул не превышают 8-10%. Взрывной характер вскрытия капсул приводит к единовременному выбросу больших концентраций хладона, что способствует эффективному тушению пожара в течение 3-20 с. Однако указанная композиция не может обеспечить максимально эффективного тушения огня, поскольку в ней мала концентрация огнетушащего агента. Массовое соотношение полимерного связующего и микрокапсулированного пожаротушащего агента составляет 60:40. Кроме того, эпоксидная смола со временем стареет, растрескивается, а также недостаточно устойчива к атмосферному воздействию, особенно ультрафиолетовому излучению.This composition is prepared as follows. The ED-20 epoxy resin and oxylidine, taken in certain ratios, are thoroughly mixed until a homogeneous mass is added, then PEPA is added, the mass is mixed again and microcapsules with HFC 114B2 are gradually added in portions with stirring. After thorough mixing, the resulting mixture is poured into a mold or applied to the surface and solidified at room temperature for 2 days. The resulting product or coating provides the explosive nature of the opening of the capsules in a narrow temperature range of 150-165 ° C, while the loss of HFC 114B before capsules do not exceed 8-10%. The explosive nature of the opening of the capsules leads to the simultaneous release of large concentrations of freon, which contributes to the effective extinguishing of the fire for 3-20 seconds. However, this composition cannot provide the most effective fire extinguishing, since it has a low concentration of extinguishing agent. The mass ratio of the polymer binder and the microencapsulated fire extinguishing agent is 60:40. In addition, the epoxy resin ages over time, cracks, and is also not resistant to weathering, especially ultraviolet radiation.
В патенте США US 4138356 также сообщается о капсулированном огнегасящем составе, который используется, чтобы добиться самозатухания полимерной массы (пенополиуретана) с капсулами, содержащими огнегасящее средство.US Pat. No. 4,138,356 also discloses an encapsulated extinguishing composition that is used to self-extinguish a polymer mass (polyurethane foam) with capsules containing an extinguishing agent.
Однако этот известный состав предназначен только для придания негорючести вспененным полиуретанам и не может обеспечить тушение внешнего источника огня, поскольку в качестве антипиренов используются органические фосфаты (например, трис2,3-дибромпропилфосфат), являющиеся высококипящими жидкостями или твердыми веществами.However, this known composition is intended only to impart flammability to foamed polyurethanes and cannot extinguish an external fire source, since organic phosphates (e.g., Tris 2,3-dibromopropyl phosphate), which are high-boiling liquids or solids, are used as flame retardants.
Использование в качестве антипирена высококипящих жидкостей или твердых веществ не требует высокой прочности от стенок микрокапсул, которые предъявляются к ним низкокипящими галогенуглеродами. В этом патенте использованы огнегасящие агенты с температурой кипения выше 200°С. При нагреве же галогенуглеродов, например, хладона 114В2 (температура кипения 47,3°С) до 130°С он создает давление около 13-14 атмосфер, что приводит к разрыву капсул.The use of high-boiling liquids or solids as a flame retardant does not require high strength from the walls of microcapsules, which are presented to them by low-boiling halocarbons. Extinguishing agents with boiling points above 200 ° C are used in this patent. When heating halocarbons, for example, Freon 114B2 (boiling point 47.3 ° C) to 130 ° C, it creates a pressure of about 13-14 atmospheres, which leads to capsule rupture.
Полиуретан, из которого выполнены стенки капсул, по указанному патенту получен путем конденсации диизоцианата с триметилолпропаном.The polyurethane from which the capsule walls are made, according to the aforementioned patent, was obtained by condensation of a diisocyanate with trimethylolpropane.
В патенте РФ №2161520, 1998 г. описан озонобезопасный огнегасящий полимерный композиционный материал, который содержит полимерное связующее холодного отверждения и микрокапсулированный пожаротушащий агент, а также способ его получения. В качестве пожаротушащего агента используют вещества класса галогензамещенных углеводородов, имеющие формулу С3F7I, либо СnF2n+2, где n=5-7, либо (C2F5)2N(CmF2m+1), где m=1-2. Компоненты входят в состав композиции в соотношении, мас.%: микрокапсулированный пожаротушащий агент 40-51,4, полимерное связующее - остальное. Полимерное связующее холодного отверждения выбрано из класса полиэпоксидов на основе диановых или алифатических эпоксидных смол, или смеси диановых и алифатических эпоксидных смол, или класса полиуретанов. Материал представляет собой термореактивную полимерную композицию, содержащую дисперсный наполнитель, в качестве которого используют микрокапсулированный пожаротушащий агент. Пожаротушащий агент выполнен в виде микрокапсул, каждая из которых представляет собой микросферу из желатина диаметром 100-400 мкм, состоящую из сферической полимерной оболочки и заключенного внутри оболочки жидкого пожаротушащего агента. Микрокапсулы вскрываются в интервалах температур 130-149°С и 166-190°С. В зависимости от используемой литьевой формы материал может выпускаться в виде листов для футеровки, фасонных изделий требуемой конфигурации или мастики холодного отверждения. Согласно этому патенту прочность оболочки микрокапсулы зависит от ее диаметра, авторами установлено, что оптимальный диаметр микрокапсул находится в пределах 100-400 мкм.RF patent No. 2161520, 1998, describes an ozone-safe extinguishing polymer composite material that contains a cold-cured polymer binder and a microencapsulated fire extinguishing agent, as well as a method for its preparation. As a fire extinguishing agent, substances of the class of halogen-substituted hydrocarbons are used, having the formula C 3 F 7 I, or C n F 2n + 2 , where n = 5-7, or (C 2 F 5 ) 2 N (C m F 2m + 1 ) where m = 1-2. The components are included in the composition in the ratio, wt.%: Microencapsulated fire extinguishing agent 40-51,4, polymer binder - the rest. The cold curing polymer binder is selected from the class of polyepoxides based on diane or aliphatic epoxies, or a mixture of diane and aliphatic epoxies, or the class of polyurethanes. The material is a thermosetting polymer composition containing a dispersed filler, which is used as a microencapsulated fire extinguishing agent. Fire extinguishing agent is made in the form of microcapsules, each of which is a microsphere of gelatin with a diameter of 100-400 microns, consisting of a spherical polymer shell and enclosed within the shell of a liquid fire extinguishing agent. Microcapsules are opened in the temperature ranges 130-149 ° C and 166-190 ° C. Depending on the mold used, the material can be produced in the form of sheets for lining, shaped products of the required configuration or cold-curing mastic. According to this patent, the strength of the shell of the microcapsule depends on its diameter, the authors found that the optimal diameter of the microcapsules is in the range of 100-400 microns.
Процесс изготовления известного огнегасящего материала может быть реализован на стандартном химическом оборудовании и включает следующие стадии.The manufacturing process of the known extinguishing material can be implemented on standard chemical equipment and includes the following stages.
1. Микрокапсулирование пожаротушащего агента методом жидкофазного разделения в водном растворе полимера оболочки. Технологические параметры в рамках указанного метода существенным образом определяются такими физико-химическими характеристиками пожаротушащего агента, как температура кипения, поверхностное натяжение и т.п.1. Microencapsulation of a fire extinguishing agent by liquid phase separation in an aqueous solution of a shell polymer. Technological parameters within the framework of this method are substantially determined by such physicochemical characteristics of the fire extinguishing agent as boiling point, surface tension, etc.
2. Дозирование ингредиентов, а именно смол, отвердителя и микрокапсулированного пожаротушащего агента, в обогреваемый реактор, снабженный мешалкой.2. Dosing of ingredients, namely resins, hardener and microencapsulated extinguishing agent, into a heated reactor equipped with a stirrer.
3. Перемешивание композиции.3. Mixing the composition.
4. Заполнение литьевых форм жидкой композицией.4. Filling the injection molds with a liquid composition.
5. Отверждение материала.5. Curing of the material.
Известный состав обеспечивает «взрываемость» капсул в интервале температур 130-149°С и 166-190°С.The known composition provides the "explosiveness" of the capsules in the temperature range 130-149 ° C and 166-190 ° C.
Он обеспечивает высокое содержание огнегасящего агента в микрокапсулах до 94%. Однако массовое соотношение полимерного связующего и микрокапсулированного пожаротушащего агента в этом продукте составляет 60:40, т.е. содержание огнегасящего агента в нем менее 50%.It provides a high content of extinguishing agent in microcapsules up to 94%. However, the mass ratio of the polymer binder and the microencapsulated fire extinguishing agent in this product is 60:40, i.e. the content of the extinguishing agent in it is less than 50%.
При этом капсулы обладают достаточной герметичностью для хранения легколетучих галогенуглеродов.At the same time, the capsules have sufficient tightness for storing volatile halocarbons.
Получаемая композиция является дорогостоящей вследствие трудоемкости способа ее получения и малых времен нахождения связующего в пластичном состоянии или сохраняющем свойства текучести. Ввиду растрескивания эпоксидной смолы на свету известный огнегасящий продукт имеет ограниченный срок годности.The resulting composition is expensive due to the complexity of the method for its preparation and the short residence times of the binder in a plastic state or retaining flow properties. Due to cracking of the epoxy resin in the light, the known extinguishing product has a limited shelf life.
Поскольку в известном составе в качестве связующего используется эпоксидная смола и отвердитель, отверждение происходит за несколько часов и состав следует формовать сразу при получении. Таким образом, его нельзя применять для производства лаков, красок и пр. строительных материалов с огнегасящими свойствами, подразумевающих длительное хранение перед применением.Since epoxy resin and hardener are used as a binder in the known composition, curing takes several hours and the composition should be molded immediately upon receipt. Thus, it cannot be used for the production of varnishes, paints, etc., building materials with fire-extinguishing properties, implying long-term storage before use.
Известный способ получения микрокапсул для огнегасящего средства требует условий 45-55°С, сначала медленного охлаждение до 20-15°С, а затем быстрого до 5-3°С с одновременной 5-6-кратной промывкой абсолютно сухим холодным спиртом, что представляет собой трудоемкий и дорогостоящий процесс. Используемые смолы с отвердителем «живут», т.е. остаются жидкими при комнатной температуре, только в течение 40-50 минут, после чего теряют свою текучесть. Если их смешивать в «обогреваемом реакторе» при 50-60°С они загустеют еще быстрее, за 15-20 минут. Затвердевшую смолу в аппарате очень трудно удалить, требуется ее выжигать.The known method of producing microcapsules for a fire extinguishing agent requires conditions of 45-55 ° C, first slow cooling to 20-15 ° C, and then fast to 5-3 ° C with simultaneous 5-6-fold washing with absolutely dry cold alcohol, which is laborious and expensive process. Used hardener resins "live", i.e. remain liquid at room temperature, only for 40-50 minutes, after which they lose their fluidity. If they are mixed in a “heated reactor” at 50-60 ° C, they thicken even faster, in 15-20 minutes. The hardened resin in the apparatus is very difficult to remove; it needs to be burned out.
Вышеописанная в патенте РФ №2161520 композиция и способ ее получения были выбраны в качестве прототипов огнегасящего состава и способа его получения по предлагаемому изобретению.The composition and the method for its preparation described in the patent of the Russian Federation No. 2161520 were selected as prototypes of the extinguishing agent and the method for its preparation according to the invention.
Как отмечалось выше, недостатком известного состава и способа по патенту №2161520 является то, что получаемая композиция является дорогостоящей вследствие трудоемкости способа ее получения и малого времени нахождения связующего в пластичном или текучем состоянии, сложности ее эксплуатации по вышеописанным причинам, недостаточных огнегасящих свойств ввиду низкого содержания огнегасящего агента.As noted above, the disadvantage of the known composition and method according to patent No. 2161520 is that the resulting composition is expensive due to the complexity of the method for its preparation and the short residence time of the binder in a plastic or fluid state, the complexity of its operation for the above reasons, insufficient fire extinguishing properties due to the low content extinguishing agent.
Техническим результатом изобретения в части как «Огнегасящего состава», так и в части «Способа его получения» является снижение себестоимости и повышение эксплуатационных (огнегасящих) свойств конечного продукта вследствие упрощения и удешевления получения микрокапсулированного огнегасящего агента, удлинения срока его «жизнеспособности» в виде сохранения свойств пластичности или текучести до нескольких лет при сохранении высокого содержания огнегасящего агента как в микрокапсулах (90-95%), так и в самом составе (70-90%) высокой герметичности микрокапсул и единовременном срабатывании микрокапсул при заданной температуре в интервале 110-165°С.The technical result of the invention in terms of both the “Fire-extinguishing composition” and the “Method of its production” is to reduce the cost and increase the operational (fire-extinguishing) properties of the final product due to the simplification and cost of obtaining microencapsulated fire-extinguishing agent, lengthening the period of its “viability” in the form of preservation plasticity or flow properties up to several years while maintaining a high content of extinguishing agent both in microcapsules (90-95%) and in the composition itself (70-90%) is highly tight awns microcapsules and simultaneously triggered microcapsules at a predetermined temperature in the range 110-165 ° C.
Этот технический результат в части «Огнегасящий состав» достигается тем, что в предлагаемом огнегасящем составе, содержащем микрокапсулы с ядром из галогенуглерода, окруженного оболочкой из полимерного материала, распределенные в полимерном связующем, полимерным связующим являются водорастворимые или водонерастворимые полимеры в виде растворов или дисперсий в воде или органических растворителях соответственно, материалом оболочки микрокапсул является полимочевина и/или полиуретан на основе предполимера полиизоцианата, при этом сами капсулы имеют различающиеся размеры в диапазоне 2-100 мкм.This technical result in the part "Extinguishing composition" is achieved by the fact that in the proposed extinguishing composition containing microcapsules with a core of halocarbon, surrounded by a shell of a polymeric material, distributed in a polymeric binder, the polymeric binder are water-soluble or water-insoluble polymers in the form of solutions or dispersions in water or organic solvents, respectively, the shell material of the microcapsules is polyurea and / or polyurethane based on a prepolymer of polyisocyanate, with The capsules have varying sizes in the range of 2-100 microns.
Галогенуглероды могут быть фторуглеродами, и/или фторхлоруглеродами, и/или фторбромуглеродами, и/или фториодуглеродами.Halocarbons may be fluorocarbons, and / or fluorocarbons, and / or fluorocarbons, and / or fluorocarbons.
Галогенуглеродом может быть 1,1,2-трифтортрихлорэтан.The halocarbon may be 1,1,2-trifluorotrichloroethane.
Галогенуглеродом может быть 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан.The halocarbon may be 1,1,2,2-tetrafluorodibromoethane.
Галогенуглеродом может быть 2-иод-1,1,1,2,3,3,3-гептафтор пропан.The halocarbon may be 2-iodo-1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane.
Связующим является акриловая, и/или алкидная, и/или глифталевая, и/или латексная, и/или пентафталевая, и/или эпоксидная смола, и/или поливинилхлорид, и/или полиуретан, и/или полимочевина, и/или поливиниловый спирт, и/или поливинилацетат.The binder is acrylic and / or alkyd and / or glyphthal and / or latex and / or pentaphthal and / or epoxy and / or polyvinyl chloride and / or polyurethane and / or polyurea and / or polyvinyl alcohol and / or polyvinyl acetate.
Содержание огнегасящего агента в огнегасящем составе составляет 70-90%.The content of the extinguishing agent in the extinguishing agent is 70-90%.
Этот технический результат в части «Способа изготовления огнегасящего состава» достигается тем, что в предлагаемом способе изготовления огнегасящего состава путем приготовления микрокапсул с ядром из огнегасящего агента, окруженного оболочкой из полимерного материала, и смешивания их с полимерным связующим для приготовления микрокапсул полиизоцианат смешивают с огнегасящим агентом, которым являются галогенуглероды, в массовом соотношении 100:1-100:7, полученную смесь дозируют со скоростью от 0,1 до 1,0 мл в секунду в 0,1-3,0% водный раствор ПАВ при перемешивании до образования микроэмульсии с каплями требуемого размера, при этом размер капель получаемой микроэмульсии соответствует размеру получаемых микрокапсул, а соотношение объемов органической и водной фаз составляет 1:1-1:5, далее микроэмульсию смешивают с 5-10% водного раствора полиамина или полиспирта при соотношении мас.% полиизоцианата к полиамину или к полиспирту 1:0,1-1:1 до образования оболочки, затем реакционную смесь выдерживают в течение 1-4 дней при температуре 20-60°С для наращивания оболочки до требуемой толщины, после чего микрокапсулы отделяют от водной фазы путем декантации и используют для изготовления огнегасящего состава путем добавления связующего.This technical result in the part of the "Method of manufacturing a fire extinguishing composition" is achieved by the fact that in the proposed method of manufacturing a fire extinguishing composition by preparing microcapsules with a core of a fire extinguishing agent surrounded by a shell of a polymeric material, and mixing them with a polymer binder to prepare microcapsules, the polyisocyanate is mixed with a fire extinguishing agent which are halocarbons, in a mass ratio of 100: 1-100: 7, the resulting mixture is dosed at a rate of from 0.1 to 1.0 ml per second in a 0.1-3.0% aqueous solution of PA with stirring until a microemulsion is formed with droplets of the required size, while the droplet size of the resulting microemulsion corresponds to the size of the obtained microcapsules, and the ratio of the volumes of the organic and aqueous phases is 1: 1-1: 5, then the microemulsion is mixed with a 5-10% aqueous solution of polyamine or polyalcohol at a ratio of wt.% polyisocyanate to polyamine or to polyalcohol 1: 0.1-1: 1 to form a shell, then the reaction mixture is kept for 1-4 days at a temperature of 20-60 ° C to build up the shell to the required thickness, after whereby the microcapsules are separated from the aqueous phase by decantation and used to make an extinguishing composition by adding a binder.
В качестве ПАВ используют поливиниловый спирт и/или его производные.Polyvinyl alcohol and / or its derivatives are used as surfactants.
Размер микрокапсул составляет 2-100 мкм.The size of the microcapsules is 2-100 microns.
Водный раствор ПАВ перемешивают пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью от 2500 до 3500 оборотов в минуту.The aqueous surfactant solution is mixed with a propeller stirrer at a speed of 2500 to 3500 rpm.
В качестве огнегасящего агента используют галогенуглероды ряда фторуглеродов, и/или фторхлоруглеродов, и/или фторбромуглеродов, и/или фториодуглеродов.As a fire extinguishing agent, halocarbons of a number of fluorocarbons and / or fluorocarbons and / or fluorocarbons and / or fluorodiocarbons are used.
В качестве галогенуглерода используют 1,1,2-трифтортрихлорэтан.As halocarbon, 1,1,2-trifluorotrichloroethane is used.
В качестве галогенуглерода используют 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан.As halocarbon, 1,1,2,2-tetrafluorodibromoethane is used.
В качестве галогенуглерода используют 2-иод-1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан.As halocarbon, 2-iodo-1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane is used.
В качестве связующего используют акриловую, и/или алкидную, и/или глифталевую, и/или латексную, и/или пентафталевую, и/или эпоксидную смолу, и/или поливинилхлорид, и/или полиуретан, и/или полимочевину, и/или поливиниловый спирт, и/или поливинилацетат.As a binder, acrylic and / or alkyd and / or glyphthal and / or latex and / or pentaphthal and / or epoxy resin and / or polyvinyl chloride and / or polyurethane and / or polyurea and / or polyvinyl alcohol and / or polyvinyl acetate.
В качестве полиамина используют вещество с общей формулой: H2N(CH2CH2NH)nH, где "n"=1-5 (моно-, ди-, три-, тетра-, пентаэтиленполиамин), и/или гексаметилендиамин, и/или полиэтиленполиамин.As the polyamine, a substance is used with the general formula: H 2 N (CH 2 CH 2 NH) nH, where "n" = 1-5 (mono-, di-, tri-, tetra-, pentaethylenepolyamine), and / or hexamethylenediamine, and / or polyethylene polyamine.
В качестве полиизоцианата используют полиизоцианаты на основе метилендиизоцианатов или толуилендиизоцианатов или их производных.As the polyisocyanate, polyisocyanates based on methylene diisocyanates or toluene diisocyanates or their derivatives are used.
В качестве полиспирта используют пентаэритрит.Pentaerythritol is used as a polyalcohol.
К преимуществам предлагаемого изобретения в виде огнегасящего состава и способа его получения следует отнести то, что оно позволяет получить высокоэффективные огнегасящие средства, которые не разрушают озоновый слой Земли, обеспечивают быстрое выделение большого количества огнегасящего агента и при этом трудоемкость их получения значительно меньше, чем у аналогичных средств за счет использования принципиально иного подхода к микрокапсулированию огнегасящего агента, приготовлению огнегасящего состава и огнегасящего материала. Предлагаемый огнегасящий состав может быть использован при изготовлении красок, лаков и других строительных материалов. Его можно транспортировать. Он не менее чем до 5 лет сохраняет все свои основные физико-химические свойства.The advantages of the present invention in the form of an extinguishing composition and a method for its preparation include the fact that it allows to obtain highly effective extinguishing agents that do not destroy the ozone layer of the Earth, provide the rapid release of a large amount of extinguishing agent, and at the same time the complexity of their preparation is much lower than that of similar funds through the use of a fundamentally different approach to microencapsulation of the extinguishing agent, the preparation of the extinguishing composition and extinguishing material. The proposed extinguishing agent can be used in the manufacture of paints, varnishes and other building materials. It can be transported. He retains at least 5 years all his basic physical and chemical properties.
Для микрокапсулирования используется метод полимеризации на поверхности раздела фаз. Это позволяет микрокапсулировать легколетучие продукты при относительно низких температурах (20°С и ниже) с использованием простого аппаратурно-технологического оформления.For microencapsulation, the polymerization method at the interface is used. This allows microencapsulation of volatile products at relatively low temperatures (20 ° C and below) using a simple hardware-technological design.
Неочевидность получения технического результата в виде создания долгоживущего состава с содержанием огнегасящего агента до 90%, на наш взгляд, обеспечивается сочетанием следующих факторов.The non-obviousness of obtaining a technical result in the form of creating a long-lived composition with an extinguishing agent content of up to 90%, in our opinion, is ensured by a combination of the following factors.
1. Возможность «упаковать» в единице объема максимальное количество микрокапсул за счет сочетания их различающихся размеров, при которых между капсулами большого диаметра будут вплотную укладываться капсулы меньшего диаметра, позволяет достичь 70-90 мас.% содержания огнегасящего агента в огнегасящей композиции.1. The ability to "pack" in a unit volume the maximum number of microcapsules due to the combination of their varying sizes, in which capsules of smaller diameter will be closely packed between large-diameter capsules, which makes it possible to achieve 70-90 wt.% The content of the extinguishing agent in the extinguishing composition.
Этот принцип никто до нас не использовал.Nobody has used this principle before us.
В печати имеются сообщения о различающихся размерах микрокапсул, но никто не применил эти различия для увеличения содержания огнегасящего агента.There are reports in the press of varying sizes of microcapsules, but no one has applied these differences to increase the extinguishing agent content.
В прототипе содержание огнегасящего агента всего 40%.In the prototype, the content of the extinguishing agent is only 40%.
2. Материал оболочки микрокапсул полимочевина и/или полиуретан, полученный путем конденсации полиизоцианата с полиаминами или поливиниловым спиртом и его производными, обеспечивает получение тонкой оболочки стенок, взрывающейся при требуемой температуре 110-165°С. При этом оболочка длительное время сохраняет герметичность, что позволяет хранить огнегасящий агент в течение нескольких лет с потерями не более 10%.2. The shell material of the microcapsules polyurea and / or polyurethane, obtained by condensation of a polyisocyanate with polyamines or polyvinyl alcohol and its derivatives, provides a thin shell of the walls, exploding at the required temperature of 110-165 ° C. At the same time, the shell maintains tightness for a long time, which allows storing the extinguishing agent for several years with losses of no more than 10%.
Полиуретан, полученный с использованием диизоцианата по патенту US №4138356, не может обеспечить требуемую герметичность стенок, поскольку они недостаточно «плотные». Диизоцианат, используемый в известном патенте, реагирует только с двумя гидроксильными или аминогруппам, получаемый полиуретан обладает структурой ближе к линейной и является менее плотным и более проницаемым для хладонов. В предлагаемом нами огнегасящем составе и способе получения микрокапсул используется полиизоцианат и полиамин и/или полиспирт, что обеспечивает более «плотный» сетчатый полимер полимочевину с более прочными химическими связями и/или полиуретан, поскольку полиизоцианат реагирует с несколькими тысячами гидроксильных или аминогрупп. При попытке получить оболочку микрокапсул из полимочевины с использованием диизоцианата и полиамина нами были получены очень негерметичные оболочки капсул.Polyurethane obtained using the diisocyanate of US Pat. No. 4,138,356 cannot provide the required tightness of the walls, since they are not sufficiently "dense". The diisocyanate used in the known patent reacts with only two hydroxyl or amino groups, the resulting polyurethane has a closer to linear structure and is less dense and more permeable to chladones. In our extinguishing composition and method for producing microcapsules, polyisocyanate and polyamine and / or polyalcohol are used, which provides a more “dense” cross-linked polymer polyurea with stronger chemical bonds and / or polyurethane, since the polyisocyanate reacts with several thousand hydroxyl or amino groups. In an attempt to obtain a shell of microcapsules from polyurea using diisocyanate and polyamine, we obtained very leaky capsule shells.
Огнегасящий агент испарялся из микрокапсул за несколько дней. Предположительно это происходило из-за низкой плотности и высокой проницаемости полимера, имеющего структуру, близкую к линейной.The extinguishing agent evaporated from the microcapsules in a few days. Presumably this was due to the low density and high permeability of the polymer having a structure close to linear.
Микрокапсулы, полученные по патенту US №4138356, срабатывают при повышении температуры из-за расплавления оболочки, а не из-за резкого вскипания содержимого микрокапсулы. Соответственно, огнегасящий агент не выбрасывается в виде пара, а растекается по поверхности пенополиуретана и тушит только сам материал, но не внешний источник огня.The microcapsules obtained by US patent No. 4138356 are triggered when the temperature rises due to the melting of the shell, and not because of the sharp boiling of the contents of the microcapsule. Accordingly, the extinguishing agent is not emitted in the form of steam, but spreads over the surface of the polyurethane foam and extinguishes only the material itself, but not an external source of fire.
Ранее такая зависимость свойств микрокапсул (прочности) от способа получения материала стенок (полимочевина и/или полиуретан) никем не применялась для получения огнегасящей композиции.Previously, such a dependence of the properties of microcapsules (strength) on the method of obtaining the wall material (polyurea and / or polyurethane) was not used by anyone to obtain an extinguishing composition.
3. Предлагаемые нами связующие позволяют добиться высокой степени наполнения композиции и исключить из процесса производства стадию сушки микрокапсул, что в конечном счете удешевляет процесс производства конечного продукта и позволяет создавать на основе микрокапсул различные полимерные покрытия для разных поверхностей, обладающих устойчивым огнетушащим эффектом.3. Our binders allow us to achieve a high degree of filling of the composition and to exclude the drying stage of microcapsules from the production process, which ultimately reduces the cost of the final product production process and allows the creation of various polymer coatings based on microcapsules for different surfaces with a stable fire extinguishing effect.
Следует отметить, что применительно только к составу, используя водорастворимые и водонерастворимые полимеры или их смеси (например, акриловую, и/или алкидную, и/или глифталевую, и/или латексную, и/или пентафталевую, и/или эпоксидную смолу без отвердителя, и/или поливинилхлорид, и/или полиуретан, и/или полимочевину, и/или поливиниловый спирт, и/или поливинилацетат), в качестве полимерных связующих в отличие от используемых в прототипе эпоксидных смол с отвердителем получаем экологически безвредный, стойкий к температурно-влажностному воздействию и ультрафиолетовому излучению материал, имеющий время жизни до использования несколько лет.It should be noted that with reference only to the composition, using water-soluble and water-insoluble polymers or mixtures thereof (for example, acrylic, and / or alkyd, and / or glyphthal, and / or latex, and / or pentaphthal and / or epoxy without hardener, and / or polyvinyl chloride, and / or polyurethane, and / or polyurea, and / or polyvinyl alcohol, and / or polyvinyl acetate), as polymer binders, unlike epoxy resins with a hardener used in the prototype, we obtain an environmentally friendly, resistant to temperature and humidity air ystviyu and UV material having a lifetime to use for several years.
Полидисперсность микрокапсулированного компонента от 2 до 100 мкм позволяет:The polydispersity of the microencapsulated component from 2 to 100 microns allows you to:
- регулировать плотность состава и, следовательно, степень ее наполнения активным компонентом;- adjust the density of the composition and, therefore, the degree of its filling with the active component;
- регулировать толщину стенок микрокапсул и тем самым условия их вскрытия при нагревании до заданной температуры; - adjust the thickness of the walls of the microcapsules and thereby the conditions for opening them when heated to a given temperature;
- регулировать пористость композиции для обеспечения быстрого прогрева всего объема композиции для обеспечения скорости вскрытия микрокапсул.- adjust the porosity of the composition to ensure rapid heating of the entire volume of the composition to ensure the speed of opening of the microcapsules.
Кроме того, способ обеспечивает получение микрокапсул размером 2-100 мкм.In addition, the method provides microcapsules with a size of 2-100 microns.
Например, микрокапсулы с размером от 2 до 100 мкм и такими свойствами нельзя получить из желатина (в соответствии с патентом-прототипом).For example, microcapsules with a size of 2 to 100 microns and such properties cannot be obtained from gelatin (in accordance with the prototype patent).
Наши эксперименты показали, что система «микрокапсулы + связующее» работает как единое целое, т.е. ее важнейшие параметры (температура разрыва стенок микрокапсул, эффективность тушения, срок службы) зависят и от микрокапсул и от связующего.Our experiments showed that the microcapsule + binder system works as a whole, i.e. its most important parameters (the temperature of the rupture of the walls of the microcapsules, the quenching efficiency, the service life) depend on the microcapsules and on the binder.
Полимерная матрица с большим содержанием эпоксидной смолы (60%) является прочной, и чтобы капсулы в ней разрушались при нужной температуре, их размер должен составлять 100-400 мкм. Микрокапсулы величиной 2-100 мкм в ней срабатывать не будут, на что указывают авторы прототипа.The polymer matrix with a high content of epoxy resin (60%) is strong, and so that the capsules in it are destroyed at the right temperature, their size should be 100-400 microns. Microcapsules with a size of 2-100 microns in it will not work, as indicated by the authors of the prototype.
Предлагаемый нами огнегасящий состав (в т.ч. огнетушащая краска) не может быть изготовлен с использованием микрокапсул больше 100 мкм, т.к., во-первых, они визуально отличимы на поверхности, а во-вторых, механически недостаточно прочные, поскольку чем меньше микрокапсулы, тем большее давление они могут выдержать. В то же время капсулы размером 2-100 микрон обеспечивают срабатывание в требуемом диапазоне температур 110-165°С и необходимые механические и эстетические свойства.The extinguishing agent we offer (including fire extinguishing paint) cannot be made using microcapsules larger than 100 microns, because, firstly, they are visually distinguishable on the surface, and secondly, they are not mechanically strong enough, because the smaller the microcapsules, the more pressure they can withstand. At the same time, capsules of 2-100 microns in size provide operation in the required temperature range of 110-165 ° C and the necessary mechanical and aesthetic properties.
Получение огнегасящего средства осуществляется следующим образом.Obtaining a fire extinguishing agent is as follows.
1. Для приготовления микрокапсул используют метод межфазной поликонденсации. Полиизоцианат смешивают с огнегасящим агентом в массовом соотношении 100:1-100:7. В качестве огнегасящего агента используют галогенуглероды ряда фторуглеродов, и/или фторбромуглеродов, и/или фториодуглеродов.1. For the preparation of microcapsules using the method of interfacial polycondensation. The polyisocyanate is mixed with a fire extinguishing agent in a mass ratio of 100: 1-100: 7. As a fire extinguishing agent, halocarbons of a number of fluorocarbons and / or fluorobromocarbons and / or fluorodiocarbons are used.
2. Полученную смесь дозируют со скоростью от 0,1 до 1,0 мл в секунду в 0,1-3% водный раствор ПАВ, например раствор поливинилового спирта, при перемешивании специальным пропеллерным устройством со скоростью от 2500 до 3500 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями требуемого размера, при этом соотношение объемов органической и водной фаз составляет 1:5-1:12. The resulting mixture is dosed at a speed of 0.1 to 1.0 ml per second in a 0.1-3% aqueous surfactant solution, such as a solution of polyvinyl alcohol, with stirring with a special propeller device at a speed of 2500 to 3500 rpm until formation microemulsions with drops of the required size, while the ratio of the volumes of the organic and aqueous phases is 1: 5-1: 1
3. В полученную микроэмульсию добавляют со скоростью 0,05-0,25 мл в секунду 5-10 мас.% водного раствора полиамина или полиспирта в массовом количестве 1:1-1:10 по отношению к количеству полиизоцианата до образования оболочки.3. In the resulting microemulsion is added at a rate of 0.05-0.25 ml per second of 5-10 wt.% An aqueous solution of polyamine or polyalcohol in a mass amount of 1: 1-1: 10 in relation to the amount of polyisocyanate to form a shell.
4. Реакционную смесь выдерживают в течение 1-4 дней при температуре 20-60°С для наращивания оболочки до требуемой толщины (0,03-0,3 мкм).4. The reaction mixture is kept for 1-4 days at a temperature of 20-60 ° C to build up the shell to the desired thickness (0.03-0.3 microns).
5. Микрокапсулы отделяют от водной фазы путем декантации и используют для изготовления огнегасящего состава путем добавления связующего.5. The microcapsules are separated from the aqueous phase by decantation and used to make the extinguishing agent by adding a binder.
Проверка герметичности микрокапсул осуществлялась следующим образом.The tightness test of the microcapsules was carried out as follows.
Образец высушенных микрокапсул нагревали при постоянной температуре 100°С в течении 12 часов. Как правило, в образцах микрокапсул, полученных по предлагаемому способу, потеря массы вследствие выхода из них огнетушащего вещества не превышала 0,5%, что сопоставимо с 5-летней выдержкой при нормальных температурах.A sample of dried microcapsules was heated at a constant temperature of 100 ° C for 12 hours. As a rule, in samples of microcapsules obtained by the proposed method, the mass loss due to the release of extinguishing agent from them did not exceed 0.5%, which is comparable to a 5-year exposure at normal temperatures.
Определение размера микрокапсулMicrocapsule Sizing
Для исследования распределения микрокапсул по размерам использовали микроскоп с кратностью увеличения 120×, снабженный цифровой фотокамерой разрешением 800×600 пикселей. Для обработки полученных микрофотографий микрокапсул и микроэмульсий использовали специализированное программное обеспечение. Обработка заключалась в определении линейных размеров всех микрокапсул на микрофотографии и расчете зависимости количества микрокапсул от их размера в процентном исчислении.To study the size distribution of microcapsules, we used a microscope with a magnification of 120 ×, equipped with a digital camera with a resolution of 800 × 600 pixels. Specialized software was used to process the obtained micrographs of microcapsules and microemulsions. The processing consisted of determining the linear dimensions of all microcapsules in the micrograph and calculating the dependence of the number of microcapsules on their size in percentage terms.
Калибровку линейных размеров микрокапсул проводили по разметке, нанесенной на камере Горяева.The linear dimensions of the microcapsules were calibrated using the markings printed on the Goryaev’s camera.
Средний размер микрокапсул определяли как отношение суммы диаметров всех микрокапсул на микрофотографии к их общему числу.The average size of the microcapsules was determined as the ratio of the sum of the diameters of all microcapsules in the micrograph to their total number.
Исследование способности микрокапсул к разрыву стенок проводилось методом термогравиметрии.The study of the ability of microcapsules to rupture the walls was carried out by the method of thermogravimetry.
Образец микрокапсул нагревался от комнатной температуры до температуры 300°С со скоростью 10°С в минуту, при этом измерялась масса образца. Испытание показало, что разрыв микрокапсул (быстрая потеря массы образца), полученных согласно изобретению, происходит в диапазоне температур 110-165°С в узком температурном интервале.The microcapsule sample was heated from room temperature to a temperature of 300 ° C at a rate of 10 ° C per minute, while the mass of the sample was measured. The test showed that the rupture of the microcapsules (rapid weight loss of the sample) obtained according to the invention occurs in the temperature range 110-165 ° C in a narrow temperature range.
Исследование огнетушащей способности составаThe study of the fire extinguishing ability
Для исследования огнетушащей способности предлагаемого огнегасящего состава и покрытий на его основе моделировался очаг возгорания, состоящий из ватного диска 50 мм толщиной 2 мм, пропитанного 5 мл бензина. Над диском сверху горизонтально размещалась металлическая пластина размером 100×100 мм толщиной 1 мм, на нижную сторону которой наносился испытуемый состав. Очаг поджигался и измерялось время его тушения составом.To study the fire extinguishing ability of the proposed fire extinguishing composition and coatings based on it, a fire center was simulated consisting of a 50 mm cotton pad 2 mm thick soaked in 5 ml of gasoline. Above the disk, a metal plate 100 × 100 mm in size 1 mm thick was horizontally placed on top, on the lower side of which the test composition was applied. The source was set on fire and the time it was extinguished by the composition was measured.
Пример 1Example 1
Огнегасящий агент 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан в количестве 500 г был смешан с 35 г полиизоцианата на основе метилендиизоцианата. Полученная смесь была дозирована со скоростью 1,0 мл в секунду в 3% водный раствор поливинилового спирта объемом 2500 мл, при перемешивании пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью 3500 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями со средним размером 20 мкм.The extinguishing agent 1,1,2,2-tetrafluorodibromoethane in an amount of 500 g was mixed with 35 g of methylene diisocyanate-based polyisocyanate. The resulting mixture was dosed at a rate of 1.0 ml per second in a 3% aqueous solution of polyvinyl alcohol with a volume of 2500 ml, while stirring with a propeller stirrer at a speed of 3500 rpm until a microemulsion formed with drops with an average size of 20 μm.
В микроэмульсию был добавлен со скоростью 0,25 мл в секунду 370 мл 10% водного раствора полиэтиленполиамина. Реакционная смесь была выдержана в течение 4 дней при температуре 20°С для наращивания оболочки толщиной 0,03-0,3 мкм.370 ml of 10% aqueous solution of polyethylene polyamine was added to the microemulsion at a rate of 0.25 ml per second. The reaction mixture was aged for 4 days at a temperature of 20 ° C to build a shell with a thickness of 0.03-0.3 microns.
После декантации водной фазы была получена высококонцентрированная суспензия, содержащая 550 г микрокапсул со средним размером 20 мкм, причем число капсул размера 18-22 мкм составило 81%. Содержание огнегасящего агента составило 88%. В эту суспензию было введено 10 г поливинилового спирта в виде водного раствора и тщательно перемешано. После нанесения полученной смеси на подложку слоем 3 мм и полного высыхания был получен огнегасящий материал, тушащий модельный очаг возгорания за 15 секунд. Температура срабатывания микрокапсул 140-150°С.After decantation of the aqueous phase, a highly concentrated suspension was obtained containing 550 g of microcapsules with an average size of 20 μm, and the number of capsules of 18-22 μm size was 81%. The content of the extinguishing agent was 88%. 10 g of polyvinyl alcohol was added to this suspension in the form of an aqueous solution and thoroughly mixed. After applying the resulting mixture to the substrate with a layer of 3 mm and completely drying, an extinguishing material was obtained, extinguishing the model fire in 15 seconds. The response temperature of the microcapsules is 140-150 ° C.
Пример 2Example 2
Огнегасящий агент 1,1,2-трифтортрихлорэтан в количестве 450 г был смешан с 33 г полиизоцианата на основе метилендиизоцианата. Полученная смесь была дозирована со скоростью 1,0 мл в секунду в 3% водный раствор поливинилового спирта объемом 2200 мл, при перемешивании пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью 3500 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями со средним размером 10 мкм.An extinguishing agent of 1,1,2-trifluorotrichloroethane in an amount of 450 g was mixed with 33 g of methylene diisocyanate-based polyisocyanate. The resulting mixture was dosed at a rate of 1.0 ml per second in a 3% aqueous solution of polyvinyl alcohol with a volume of 2200 ml, while stirring with a propeller stirrer at a speed of 3500 rpm until a microemulsion with droplets with an average size of 10 μm was formed.
В микроэмульсию было добавлено со скоростью 0,25 мл в секунду 330 мл 10% водного раствора полиэтиленполиамина. Реакционная смесь была выдержана в течение 4 дней при температуре 20°С для наращивания оболочки толщиной 0,03-0,3 мкм.330 ml of a 10% aqueous solution of polyethylene polyamine was added to the microemulsion at a rate of 0.25 ml per second. The reaction mixture was aged for 4 days at a temperature of 20 ° C to build a shell with a thickness of 0.03-0.3 microns.
После декантации водной фазы была получена высококонцентрированная суспензия, содержащая 490 г микрокапсул со средним размером 10 мкм, причем число капсул размера 8-12 мкм составило 85%, содержание огнегасящего агента составило 85%. В эту суспензию было введено 10 г поливинилового спирта в виде водного раствора и все тщательно перемешано. После нанесения полученной смеси на подложку слоем 3 мм и высыхания получен огнегасящий материал, тушащий модельный очаг возгорания за 15 секунд. Температура срабатывания микрокапсул 130-150°С.After decantation of the aqueous phase, a highly concentrated suspension was obtained containing 490 g of microcapsules with an average size of 10 μm, the number of capsules of 8-12 μm in size was 85%, and the content of the extinguishing agent was 85%. 10 g of polyvinyl alcohol was added to this suspension in the form of an aqueous solution and everything was thoroughly mixed. After applying the resulting mixture to the substrate with a layer of 3 mm and drying, an extinguishing material was obtained, extinguishing the model fire in 15 seconds. The response temperature of the microcapsules is 130-150 ° C.
Пример 3Example 3
Огнегасящий агент 2-иод-1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан в количестве 600 г был смешан с 40 г полиизоцианата на основе метилендиизоцианата. Полученная смесь была дозирована со скоростью 1,0 мл в секунду в 2% водный раствор поливинилового спирта объемом 3000 мл, при перемешивании пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью 3500 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями со средним размером 40 мкм.The extinguishing agent 2-iodo-1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane in an amount of 600 g was mixed with 40 g of methylene diisocyanate-based polyisocyanate. The resulting mixture was dosed at a rate of 1.0 ml per second in a 2% aqueous solution of polyvinyl alcohol with a volume of 3000 ml, while stirring with a propeller stirrer at a speed of 3500 rpm until a microemulsion with droplets with an average size of 40 μm was formed.
В микроэмульсию было добавлено со скоростью 0,25 мл в секунду 400 мл 5% водного раствора полиэтиленполиамина. Реакционная смесь была выдержана в течение 4 дней при температуре 20°С для наращивания оболочки толщиной 0,03-0,3 мкм.400 ml of a 5% aqueous solution of polyethylene polyamine was added to the microemulsion at a rate of 0.25 ml per second. The reaction mixture was aged for 4 days at a temperature of 20 ° C to build a shell with a thickness of 0.03-0.3 microns.
После декантации водной фазы была получена высококонцентрированная суспензия, содержащая 660 г микрокапсул со средним размером 40 мкм, причем число капсул размера 35-45 мкм составило 81%, в которых содержалось 90% огнегасящего агента. В эту суспензию было введено 15 г поливинилацетата в виде водного раствора и все тщательно перемешано. После нанесения полученной смеси на подложку слоем 2 мм и высыхания был получен огнегасящий материал, тушащий модельный очаг возгорания за 15 секунд. Температура срабатывания микрокапсул 140-150°С.After decantation of the aqueous phase, a highly concentrated suspension was obtained containing 660 g of microcapsules with an average size of 40 μm, and the number of capsules of size 35-45 μm was 81%, which contained 90% of the extinguishing agent. 15 g of polyvinyl acetate were added to this suspension in the form of an aqueous solution and everything was thoroughly mixed. After applying the resulting mixture to the substrate with a layer of 2 mm and drying, an extinguishing material was obtained, extinguishing the model fire in 15 seconds. The response temperature of the microcapsules is 140-150 ° C.
Пример 4Example 4
Огнегасящий агент, состоящий из 80 мас.% 1,1,2-трифтортрихлорэтана и 20 мас.% 2-иод-1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропана, в количестве 700 г был смешан с 45 г полиизоцианата на основе метилендиизоцианата. Полученная смесь была дозирована со скоростью 2,0 мл в секунду в 3% водный раствор поливинилового спирта объемом 4500 мл, при перемешивании пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью 3000 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями со средним размером 90 мкм.A fire extinguishing agent consisting of 80% by weight of 1,1,2-trifluorotrichloroethane and 20% by weight of 2-iodo-1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane was mixed with 45 g methylene diisocyanate-based polyisocyanate. The resulting mixture was dosed at a speed of 2.0 ml per second in a 3% aqueous solution of polyvinyl alcohol with a volume of 4500 ml, while stirring with a propeller stirrer at a speed of 3000 rpm until a microemulsion with droplets with an average size of 90 μm was formed.
В микроэмульсию было добавлено со скоростью 0,25 мл в секунду 450 мл 10% водного раствора полиэтиленполиамина. Реакционная смесь была выдержана в течение 4 дней при температуре 20°С для наращивания оболочки толщиной 0,03-0,3 мкм.450 ml of a 10% aqueous solution of polyethylene polyamine was added to the microemulsion at a rate of 0.25 ml per second. The reaction mixture was aged for 4 days at a temperature of 20 ° C to build a shell with a thickness of 0.03-0.3 microns.
После декантации водной фазы была получена высококонцентрированная суспензия, содержащая 780 г микрокапсул со средним размером 90 мкм, причем число капсул размера 80-100 мкм составило 90%, в которых содержалось 89% огнегасящего агента. В эту суспензию было введено 20 г полиакриловой смолы в виде водного раствора и все тщательно перемешено. После нанесения полученной смеси на подложку слоем 0,5 мм и высыхания был получен огнегасящий материал, тушащий модельный очаг возгорания за 10 секунд. Температура срабатывания микрокапсул 110-125°С.After decantation of the aqueous phase, a highly concentrated suspension was obtained containing 780 g of microcapsules with an average size of 90 μm, and the number of capsules of size 80-100 μm was 90%, in which 89% of the extinguishing agent was contained. 20 g of a polyacrylic resin were added to this suspension in the form of an aqueous solution and everything was thoroughly mixed. After applying the resulting mixture to the substrate with a layer of 0.5 mm and drying, an extinguishing material was obtained, extinguishing the model fire in 10 seconds. The response temperature of the microcapsules is 110-125 ° C.
Пример 5Example 5
Огнегасящий агент, состоящий из 80 мас.% 1,1,2-трифтортрихлорэтана и 20 мас.% 2-иод-1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропана, в количестве 1000 г был смешан с 60 г полиизоцианата на основе метилендиизоцианата. Полученная смесь была дозирована со скоростью 1,0 мл в секунду в 3% водный раствор поливинилового спирта объемом 5000 мл, при перемешивании пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью 3500 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями со средним размером 50 мкм.An extinguishing agent consisting of 80 wt.% 1,1,2-trifluorotrichloroethane and 20 wt.% 2-iodo-1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane, in an amount of 1000 g was mixed with 60 g methylene diisocyanate-based polyisocyanate. The resulting mixture was dosed at a rate of 1.0 ml per second in a 3% aqueous solution of polyvinyl alcohol with a volume of 5000 ml, while stirring with a propeller stirrer at a speed of 3500 rpm until a microemulsion with droplets with an average size of 50 μm was formed.
Далее в микроэмульсию было добавлено со скоростью 0,25 мл в секунду 370 мл 10% водного раствора полиэтиленполиамина. Реакционная смесь была выдержана в течение 1 дня при температуре 60°С для наращивания оболочки толщиной 0,03-0,3 мкм.Next, 370 ml of a 10% aqueous solution of polyethylene polyamine was added to the microemulsion at a rate of 0.25 ml per second. The reaction mixture was aged for 1 day at a temperature of 60 ° C to build a shell with a thickness of 0.03-0.3 microns.
После декантации водной фазы была получена высококонцентрированная суспензия, содержащая 1120 г микрокапсул со средним размером 50 мкм, причем число капсул размера 45-65 мкм составило 87%, в которых содержалось 85% огнегасящего агента. В эту суспензию было введено 20 г латексной смолы в виде водного раствора и смесь тщательно перемешали. После нанесения полученной смеси на подложку слоем 0,3 мм и высыхания получено огнегасящее покрытие, тушащее модельный очаг возгорания за 10 секунд. Температура срабатывания микрокапсул 130-150°С.After decantation of the aqueous phase, a highly concentrated suspension was obtained containing 1120 g of microcapsules with an average size of 50 μm, the number of capsules of 45-65 μm in size being 87%, which contained 85% of the extinguishing agent. 20 g of latex resin in the form of an aqueous solution was added to this suspension, and the mixture was thoroughly mixed. After applying the resulting mixture to the substrate with a layer of 0.3 mm and drying, an extinguishing coating was obtained, extinguishing the model fire in 10 seconds. The response temperature of the microcapsules is 130-150 ° C.
Пример 6Example 6
Огнегасящий агент 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан в количестве 1000 г был смешан с 60 г полиизоцианата на основе толуилендиизоцианата. Полученная смесь была дозирована со скоростью 1,0 мл в секунду в 3% водный раствор поливинилового спирта объемом 5000 мл, при перемешивании пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью 3500 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями со средним размером 80 мкм.The extinguishing agent 1,1,2,2-tetrafluorodibromoethane in an amount of 1000 g was mixed with 60 g of a polyisocyanate based on toluene diisocyanate. The resulting mixture was dosed at a rate of 1.0 ml per second in a 3% aqueous solution of polyvinyl alcohol with a volume of 5000 ml, while stirring with a propeller stirrer at a speed of 3500 rpm until a microemulsion formed with drops with an average size of 80 μm.
Далее в микроэмульсию было добавлено со скоростью 0,25 мл в секунду 400 мл 5% водного раствора полиэтиленполиамина. Реакционная смесь была выдержана в течение 1 дня при температуре 60°С для наращивания оболочки толщиной 0,03-0,3 мкм.Then, 400 ml of a 5% aqueous solution of polyethylene polyamine was added at a rate of 0.25 ml per second to the microemulsion. The reaction mixture was aged for 1 day at a temperature of 60 ° C to build a shell with a thickness of 0.03-0.3 microns.
После декантации водной фазы была получена высококонцентрированная суспензия, содержащая 1100 г микрокапсул со средним размером 80 мкм, причем число капсул размера 70-90 мкм составило 81%, в которых содержалось 85% огнегасящего агента. В эту суспензию было введено 30 г алкидного лака и смесь тщательно перемешали. После нанесения полученной смеси на подложку слоем 0,2 мм и высыхания получено огнегасящее покрытие, тушащее модельный очаг возгорания за 12 секунд. Температура срабатывания микрокапсул 110-130°С.After decantation of the aqueous phase, a highly concentrated suspension was obtained containing 1100 g of microcapsules with an average size of 80 μm, the number of capsules of 70-90 μm in size being 81%, in which 85% of the extinguishing agent was contained. 30 g of alkyd varnish was added to this suspension and the mixture was thoroughly mixed. After applying the resulting mixture to the substrate with a layer of 0.2 mm and drying, an extinguishing coating was obtained, extinguishing the model fire in 12 seconds. The response temperature of the microcapsules is 110-130 ° C.
Пример 7Example 7
Огнегасящий агент 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан в количестве 500 г был смешан с 30 г полиизоцианата на основе толуилендиизоцианата. Полученная смесь была дозирована со скоростью 1,0 мл в секунду в 3% водный раствор поливинилового спирта объемом 2000 мл, при перемешивании пропеллерным перемешивающим устройством со скоростью 3000 оборотов в минуту до образования микроэмульсии с каплями со средним размером 50 мкм.An extinguishing agent of 1,1,2,2-tetrafluorodibromoethane in an amount of 500 g was mixed with 30 g of a toluene diisocyanate-based polyisocyanate. The resulting mixture was dosed at a rate of 1.0 ml per second in a 3% aqueous solution of polyvinyl alcohol with a volume of 2000 ml, while stirring with a propeller stirrer at a speed of 3000 rpm until a microemulsion with droplets with an average size of 50 μm was formed.
Далее в микроэмульсию было добавлено со скоростью 0,25 мл в секунду 200 мл 10% водного раствора пентаэритрита. Реакционная смесь была выдержана в течение 1 дня при температуре 75°С для наращивания оболочки толщиной 0,05-0,2 мкм.Then, 200 ml of a 10% aqueous solution of pentaerythritol was added at a rate of 0.25 ml per second to the microemulsion. The reaction mixture was aged for 1 day at a temperature of 75 ° C to build a shell with a thickness of 0.05-0.2 microns.
После декантации водной фазы была получена высококонцентрированная суспензия, содержащая 550 г микрокапсул со средним размером 50 мкм, причем число капсул размера 45-55 мкм составило 83%, в которых содержался 81% огнегасящего агента. В эту суспензию было введено 10 г полиуретанового лака и смесь тщательно перемешали. После нанесения полученной смеси на подложку слоем 0,25 мм и высыхания получено огнегасящее покрытие, тушащее модельный очаг возгорания за 10 секунд. Температура срабатывания микрокапсул 120-145°С.After decantation of the aqueous phase, a highly concentrated suspension was obtained containing 550 g of microcapsules with an average size of 50 μm, the number of capsules of 45-55 μm in size being 83%, which contained 81% of the extinguishing agent. 10 g of polyurethane varnish was added to this suspension and the mixture was thoroughly mixed. After applying the resulting mixture to the substrate with a layer of 0.25 mm and drying, an extinguishing coating was obtained, extinguishing the model fire in 10 seconds. The response temperature of the microcapsules is 120-145 ° C.
Claims (19)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009113724/12A RU2403934C1 (en) | 2009-04-14 | 2009-04-14 | Fire-extinguishing composition and method of its obtaining |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009113724/12A RU2403934C1 (en) | 2009-04-14 | 2009-04-14 | Fire-extinguishing composition and method of its obtaining |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2403934C1 true RU2403934C1 (en) | 2010-11-20 |
Family
ID=44058354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009113724/12A RU2403934C1 (en) | 2009-04-14 | 2009-04-14 | Fire-extinguishing composition and method of its obtaining |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2403934C1 (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012107825A1 (en) * | 2011-02-10 | 2012-08-16 | Закрытое Акционерное Общество "Пирохимика" | Autonomous fire-fighting agent |
| RU2465938C1 (en) * | 2011-11-25 | 2012-11-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии И Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии Наук (Иххт Со Ран) | Fire-extinguishing powder and method of its obtaining |
| RU2555887C2 (en) * | 2012-10-04 | 2015-07-10 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ МИНИСТЕРСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ" (ФГБУ ВНИИПО МЧС России) | Method of dry chemical fire suppression and microencapsulated fire suppression agent |
| RU2559480C2 (en) * | 2012-10-04 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России" (ФГБУ ВНИИПО МЧС России) | Microencapsulated extinguishing agent and method of its production, extinguishing composite material, extinguishing coating of paint, and extinguishing fabric containing such agent |
| RU2622947C2 (en) * | 2015-08-10 | 2017-06-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные химические технологии" | Polymer composite material used for forming an electrical equipment local overheats signal |
| RU2686197C1 (en) * | 2017-12-18 | 2019-04-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановская пожарно-спасательная академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" | Combined fire extinguishing agent based on water-sas-halohydrocarbon-microemulsions |
| RU2751398C1 (en) * | 2020-03-19 | 2021-07-13 | Общество с ограниченной ответственностью "НИКОЛЬ" | Cord for fire extinguishing based on microcapsulated extinguishing agents |
| RU2751396C1 (en) * | 2020-10-13 | 2021-07-13 | Общество с ограниченной ответственностью "НИКОЛЬ" | Fire-fighting blanket based on microcapsulated extinguishing agents |
| RU2751397C1 (en) * | 2020-03-19 | 2021-07-13 | Общество с ограниченной ответственностью "НИКОЛЬ" | Fire extinguishing plate based on microcapsulated extinguishing agents |
| RU2755716C1 (en) * | 2020-05-25 | 2021-09-20 | Александра Анатольевна Серцова | Fire-extinguishing polymer composite material |
| RU2776377C1 (en) * | 2021-03-19 | 2022-07-19 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Мфа Тех" | Method for producing a stable microencapsulated fire extinguishing agent based on perfluoroketone |
-
2009
- 2009-04-14 RU RU2009113724/12A patent/RU2403934C1/en active IP Right Revival
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA028290B1 (en) * | 2011-02-10 | 2017-10-31 | Индепендант Фаир Суппрешн Текнолоджис, Инк. | Autonomous fire-fighting agent |
| CN103370104A (en) * | 2011-02-10 | 2013-10-23 | 皮罗切米卡中心有限责任公司 | Autonomous fire-fighting agent |
| US20130313466A1 (en) * | 2011-02-10 | 2013-11-28 | Societe Anonyme De Type Ferme "Pirochimica" | Autonomous fire-fighting agent |
| WO2012107825A1 (en) * | 2011-02-10 | 2012-08-16 | Закрытое Акционерное Общество "Пирохимика" | Autonomous fire-fighting agent |
| US9968813B2 (en) * | 2011-02-10 | 2018-05-15 | Pirochimica-Center | Autonomous fire-fighting agent |
| CN103370104B (en) * | 2011-02-10 | 2016-10-26 | 皮罗切米卡中心有限责任公司 | Self-excitation hairdo fire-fighting agent |
| RU2465938C1 (en) * | 2011-11-25 | 2012-11-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии И Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии Наук (Иххт Со Ран) | Fire-extinguishing powder and method of its obtaining |
| RU2555887C2 (en) * | 2012-10-04 | 2015-07-10 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ МИНИСТЕРСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ" (ФГБУ ВНИИПО МЧС России) | Method of dry chemical fire suppression and microencapsulated fire suppression agent |
| RU2559480C2 (en) * | 2012-10-04 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС России" (ФГБУ ВНИИПО МЧС России) | Microencapsulated extinguishing agent and method of its production, extinguishing composite material, extinguishing coating of paint, and extinguishing fabric containing such agent |
| RU2622947C2 (en) * | 2015-08-10 | 2017-06-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные химические технологии" | Polymer composite material used for forming an electrical equipment local overheats signal |
| RU2686197C1 (en) * | 2017-12-18 | 2019-04-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановская пожарно-спасательная академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" | Combined fire extinguishing agent based on water-sas-halohydrocarbon-microemulsions |
| RU2751398C1 (en) * | 2020-03-19 | 2021-07-13 | Общество с ограниченной ответственностью "НИКОЛЬ" | Cord for fire extinguishing based on microcapsulated extinguishing agents |
| RU2751397C1 (en) * | 2020-03-19 | 2021-07-13 | Общество с ограниченной ответственностью "НИКОЛЬ" | Fire extinguishing plate based on microcapsulated extinguishing agents |
| RU2751398C9 (en) * | 2020-03-19 | 2021-08-17 | Общество с ограниченной ответственностью "НИКОЛЬ" | Cord for fire extinguishing based on microcapsulated extinguishing agents |
| RU2751397C9 (en) * | 2020-03-19 | 2021-08-17 | Общество с ограниченной ответственностью "НИКОЛЬ" | Fire extinguishing plate based on microcapsulated extinguishing agents |
| RU2755716C1 (en) * | 2020-05-25 | 2021-09-20 | Александра Анатольевна Серцова | Fire-extinguishing polymer composite material |
| RU2751396C1 (en) * | 2020-10-13 | 2021-07-13 | Общество с ограниченной ответственностью "НИКОЛЬ" | Fire-fighting blanket based on microcapsulated extinguishing agents |
| RU2751396C9 (en) * | 2020-10-13 | 2021-08-17 | Общество с ограниченной ответственностью "НИКОЛЬ" | Fire-fighting blanket based on microcapsulated extinguishing agents |
| RU2776377C1 (en) * | 2021-03-19 | 2022-07-19 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Мфа Тех" | Method for producing a stable microencapsulated fire extinguishing agent based on perfluoroketone |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2403934C1 (en) | Fire-extinguishing composition and method of its obtaining | |
| KR101733423B1 (en) | Halogen-based gaseous fire extinguishing agent composition and manufacturing method thereof | |
| Blaiszik et al. | Microcapsules filled with reactive solutions for self-healing materials | |
| CN103370104B (en) | Self-excitation hairdo fire-fighting agent | |
| Kanellopoulos et al. | Polymeric microcapsules with switchable mechanical properties for self-healing concrete: synthesis, characterisation and proof of concept | |
| RU2469761C1 (en) | Microcapsulated fire-extinguishing agent, method of its obtaining, fire-extinguishing composite material and fire-extinguishing coating | |
| Zhang et al. | Development of self-healing polymers via amine–epoxy chemistry: I. Properties of healing agent carriers and the modelling of a two-part self-healing system | |
| JP4632948B2 (en) | Microencapsulated fire extinguishing agent having dibromomethane as core material and fire extinguishing material containing the extinguishing agent | |
| He et al. | Self-healing isocyanate microcapsules for efficient restoration of fracture damage of polyurethane and epoxy resins | |
| Zheng et al. | Preparation and characterization of microencapsulated ammonium polyphosphate and its synergistic flame‐retarded polyurethane rigid foams with expandable graphite | |
| Tatiya et al. | Designing of polyamidoamine-based polyurea microcapsules containing tung oil for anticorrosive coating applications | |
| Patchan et al. | Robust composite-shell microcapsules via pickering emulsification | |
| CN103534287B (en) | Microencapsulation solidifying agent | |
| WO2018217133A1 (en) | Method for producing fire extinguishing microcapsules (variants) and fire extinguishing microcapsule | |
| CN106928491B (en) | A kind of microencapsulation expansible graphite and its preparation method and preparing the application in composite polyurethane rigid foam | |
| US8470398B2 (en) | Method for producing single-hole hollow polymer microparticles | |
| Shin et al. | Microencapsulation of imidazole curing agents by spray‐drying method using W/O emulsion | |
| Yang et al. | Microcapsule-type organogel-based self-healing system having secondary damage preventing capability | |
| Madelatparvar et al. | Polyurea micro-/nano-capsule applications in construction industry: A review | |
| CN107207765A (en) | Composite foam, the preparation method of composite foam and the buoyant material comprising composite foam | |
| Yang et al. | Versatility of the microencapsulation technique via integrating microfluidic T-Junction and interfacial polymerization in encapsulating different polyamines | |
| Asadi et al. | Preparation and characterisation of melamine-urea-formaldehyde microcapsules containing linseed oil in the presence of polyvinylpyrrolidone as emulsifier | |
| WO2018217132A1 (en) | Flexible plate comprising a fire extinguishing composite material, and method for producing same (variants) | |
| Paguio et al. | Improving the wall uniformity of resorcinol formaldehyde foam shells by modifying emulsion components | |
| US3697422A (en) | Intumescent fillers for paints |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130912 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20170703 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20170704 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20170710 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20181101 Effective date: 20181101 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200415 |
|
| RZ4A | Other changes in the information about an invention | ||
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210607 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20220203 |