RU2707765C2

RU2707765C2 - Кремнийсодержащие производные органических кислот в качестве не загрязняющих окружающую среду огнегасящих пленкообразующих пен на водной основе

Info

Publication number: RU2707765C2
Application number: RU2017107082A
Authority: RU
Inventors: Дирк БЛУНК; Схуте ИЭ; Ральф Хельмут ХЕТЦЕР; Ханна Зебоде; Ричард Даниль Маттиас Майзенхаймер
Original assignee: Кёльнский университет
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2019-11-29
Also published as: WO2016034621A1; DE102014112851A1; EP3188806B1; EP3188806A1; RU2017107082A3; US20170259099A1; CA2959963A1; AU2019216681A1; RU2017107082A; AU2015310943A1

Abstract

Изобретение относится к концентрированной огнегасящей пене, содержащей первое поверхностно-активное вещество, которое содержит карбоксильную группу, а также олигосилановое звено и/или олигосилоксановое звено и алкилгликозид или алкилполигликозид. Изобретение дополнительно относится к способу тушения пожаров, включающему стадии использования концентрированной огнегасящей пены; добавления концентрированной огнегасящей пены в воду с целью получения смеси и введения смеси в контакт с местонахождением пожара; при этом концентрированной огнегасящей пеной является концентрированная огнегасящая пена согласно изобретению. Дополнительным объектом изобретения является применение поверхностно-активного вещества в качестве добавки к огнегасящим пенам и/или концентрированным огнегасящим пенам. Изобретение обеспечивает устойчивость к гидролизу поверхностно-активного вещества и улучшение растекания пленки по поверхности. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 35 табл., 23 пр.

Description

Настоящее изобретение относится к концентрированной огнегасящей пене, содержащей первое поверхностно-активное вещество. Изобретение также относится к способу тушения пожаров с использованием упомянутого концентрата и поверхностно-активного вещества в качестве добавки к огнегасящим пенам и/или концентрированным огнегасящим пенам.

Загорания больших количеств жидкости (топлива, химикатов, органических растворителей) с трудом поддаются или не поддаются тушению традиционными огнегасящими составами. По этой причине для тушения загораний жидкостей или в трудных, сложных или опасных условиях, таких как склады топлива, промышленные предприятия, аэропорты или судовые машинные отделения, используются особые пены, так называемые огнегасящие пленкообразующие пены на водной основе (AFFF или A3F, от английского - Aqueous Film Forming Foams).

Принцип действия таких AFFF, которое превосходит "нормальный" противопожарный эффект пены, основан на образовании водяной пленки на поверхности горящей жидкости.

Водяная пленка, характерная для AFFF, охлаждает поверхность, действует как паронепроницаемый слой и позволяет пене быстро скользить и растекаться по поверхности горящего материала. Эти свойства делают AFFF такими тактически ценными.

В качестве паронепроницаемого слоя они предотвращают дальнейший переход легковоспламеняющейся жидкости с газообразную фазу и тем самым поддержание горения.

За счет простого и быстрого автономного скольжения по поверхности горящей жидкости пена легко растекается, что позволяет ей также легко достигать мест, в которых невозможно непосредственно применять огнегасящую пену. Это в особенности важно в случае обширных пожаров или пожаров в сложных конструкциях, таких как судовые машинные отделения, в которых не везде можно непосредственно использовать шланг с пеной.

За счет быстрого увеличения пены в объеме уменьшается время тушения и тем самым риск, которому подвергаются спасатели и находящиеся в опасности люди, а также материальный ущерб, причиняемый пожаром.

За счет образования водяной пленки слой AFFF восстанавливается сам по себе при его повреждении, например, падающими предметами (так называемое самовосстановление), что в свою очередь выгодно для успеха работы и безопасности спасателей.

Для обеспечения характерного для AFFF эффекта образования водяной пленки на неполярных органических жидкостях (топливе, химикатах, органических растворителях) необходимы определенные поверхностно-активные вещества, превосходящие по некоторым физическим параметрам "нормальные" поверхностно-активные вещества.

Водяная пленка на органических жидкостях (так называемое растекание) непроизвольно образуется из одной воды или растворов традиционных поверхностно-активных веществ (например, традиционных огнегасящих пен).

Показателем растекаемости является коэффициент растекания S:

S = σ_LO - (σ_LW + σ_WO)

σ_LO: поверхностное натяжение органической фазы

σ_LW: поверхностное натяжение смеси воды/поверхностно-активного вещества

σ_WO: натяжение на поверхности раздела между смесью воды/поверхностно-активного вещества и органической фазой

Для достижения произвольного растекания коэффициент S должен являться положительным. Следовательно, поверхностное натяжение смеси воды/поверхностно-активного вещества должно быть уменьшено до такой степени, чтобы оно в сумме с натяжением на поверхности раздела между жидкостями было меньшим, чем поверхностное натяжение смачиваемой жидкости. Параметры σ_LO и σ_WO могут быть изменены путем добавления поверхностно-активных веществ в воду.

До настоящего времени в качестве пленкообразователя предлагаемых на рынке AFFF использовались исключительно полифторированные поверхностно-активные вещества (PFT), которые являются очень опасными с точки зрения их воздействия на окружающую среду (стойкость и способность накапливаться в биосфере, влияние на состояние атмосферы) и потенциальной токсичности.

Поскольку перфтороктилсульфонат (PFOS), который в течение долгого времени преимущественно использовался в качестве поверхностно-активного вещества в AFFF, был признан по результатам исследований токсичным, стойким и способным накапливаться в живых организмах, т.е. наносящим серьезный ущерб окружающей среде, его применение резко ограничено директивой Европейского Союза (ЕС) и Постановлением о запрете химических веществ. С 27 июня 2011 года в ЕС запрещено применение огнегасящих составов, содержащих более 0,005% PFOS.

В ответ на это ограничение вместо производных перфтороктила производители теперь используют в AFFF перфторированные поверхностно-активные вещества с более короткими цепями (например, производные перфтогексила) или альтернативные перфторированные вещества (так называемые фтортеломерные тензиды), которые (пока) не подпадают под действие упомянутой директивы ЕС.

Тем не менее, этот запасной вариант абсолютно нежизнеспособен, поскольку, с одной стороны, не решается проблема охраны окружающей среды (даже фтортеломерные тензиды могут превращаться в природе в устойчивые, способные накапливаться в живых организмах и токсичные перфторированные и полифторированные продукты распада), а, с другой стороны, следует ожидать, что в среднесрочной перспективе будут приняты новые законодательные нормы, регламентирующие и вещества этого класса(-ов).

Недавно были созданы композиции, в которых преодолены недостатки фторсодержащих поверхностно-активных веществ. Например, в WO 2013/034521 А1 описана концентрированная огнегасящая пена, в состав которой входит поверхностно-активное вещество, содержащее, по меньшей мере, один замещенный или незамещенный углеводород или производное углеводорода и, по меньшей мере, один олигосилоксан. В международной патентной заявке РСТ/ЕР2014/054287 описана концентрированная огнегасящая пена, в состав которой входит поверхностно-активное вещество, содержащее, по меньшей мере, один замещенный или незамещенный углеводород или производное углеводорода и, по меньшей мере, один олигосилан.

Кроме того, в патенте ЕР 367381 А2 описаны поверхностно-активные кремнийорганические соединения с повышенной стабильностью при pH более 9 или менее 4 общей формулы:

в которой остаток R независимо означает алкильную или арильную группу, каждый остаток R' означает алкиленовую группу, которая предпочтительно отделяет друг от друга соседние атомы кремния посредством до трех атомов углерода, каждый остаток R'' независимо означает R или только, когда а = 0, группа R₃SiR'-, Z обозначает заместитель, содержащий гидрофильную серу, азот или фосфор, или карбоксильную функциональную группу или ее соль и имеет значение 0, 1 или 2. Свойства растекания, пленкообразующие свойства, пенообразующие свойства или техническое применение, в частности, в концентрированных огнегасящих пенах не указано.

По-прежнему, существует потребность в концентрированных огнегасящих пенах с добавлением лучше растворимых в воде и устойчивых к гидролизу экологически приемлемых поверхностно-активных веществ. Задача создания таких концентратов положена в основу настоящего изобретения.

В качестве решение упомянутой задачи в изобретении предложена концентрированная огнегасящая пена, содержащая первое поверхностно-активное вещество, которое содержит кислотную группу и/или депротонированную кислотную группу и олигосилановое звено и/или олигосилоксановое звено.

Концентрат согласно изобретению, содержащий первое поверхностно-активное вещество, имеет, по меньшей мере, одно из следующих преимуществ.

За счет высокой растворимости в воде остатков (необязательно депротонированных), содержащих кислотные группы, молекулы первых поверхностно-активных веществ, используемых согласно изобретению, имеют достаточно малый общий размер и надлежащую растворимость; при этом благодаря более высоким коэффициентам диффузии молекулы малого размеры являются предпочтительными в большинстве применений.

Первым поверхностно-активным веществом является галоген, который в частности, не содержит фтора и может быть получен преимущественно из возобновляемого сырья.

Первые поверхностно-активные вещества обеспечивают автономное образование замкнутой водяной пленки на поверхности горящего материала (например, топлива); в качестве паронепроницаемого слоя эта водяная пленка препятствует переходу легковоспламеняющейся жидкости в газообразную фазу и тем самым сводит к минимуму поддержание горения горящим материалом или образование им легковоспламеняющихся/взрывоопасных газообразных смесей.

Первые поверхностно-активные вещества имеют высокую стойкость, в частности, устойчивость к гидролизу. Кроме того, они способны значительно снижать поверхностное натяжение воды.

Источником первых поверхностно-активных веществ предпочтительно не являются сахарные кислоты. Соответственно, первое поверхностно-активное вещество можно более подробно охарактеризовать как содержащее кислотную группу и/или депротонированную кислотную группу и олигосилановое и/или олигосилоксановое звено, при этом кислотная группа и/или депротонированная кислотная группа не входит в состав радикала сахарной кислоты. Сахарные кислоты включают альдоновые кислоты, уроновые кислоты и альдаровые кислоты. В качестве альтернативы, тот факт, что источником первого поверхностно-активного вещества не являются сахарные кислоты, также можно охарактеризовать как то, что первое поверхностно-активное вещество содержит кислотную группу и/или депротонированную кислотную группу и олигосилановое и/или олигосилоксановое звено, при этом первое поверхностно-активное вещество дополнительно содержит не более двух, предпочтительно не более одной, в частности, предпочтительно не содержит гидроксильную группу, связанную с атомом углерода, который не входит в состав карбоксильной группы.

Термин "концентрированная огнегасящая пена" в контексте настоящего изобретения означает препарат, который добавляют в воду для тушения пожара, чтобы получить огнегасящую пену, воду для тушения пожара с добавленными поверхностно-активными веществами или их смеси. Хотя содержание воды в концентрированной огнегасящей пене должно быть максимально низким, вода может добавляться по практическим соображениям с целью снижения вязкости концентрата.

Типичные количества воды в концентрированной огнегасящей пене составляют 1% по весу, 3% по весу или 6% по весу. В случае "сверхконцентратов" также возможны меньшие количества воды (например, 0,5% по весу).

Выборочные соединения, подпадающие под описание первого поверхностно-активного вещества, даже обладают свойствами растекания.

Далее описаны варианты осуществления и другие особенности настоящего изобретения. Они могут сочетаться друг с другом при условии, что из контекста явно не следует иное.

В одном из вариантов осуществления концентрированной огнегасящей пены согласно изобретению кислотной группой является карбоксильная группа и/или сульфоновая кислотная группа.

В одном из дополнительных вариантов осуществления концентрированная огнегасящая пена согласно изобретению дополнительно содержит алкилгликозид или алкилполигликозид. Предпочтительными являются каприловые/децил-гликозиды, такие как предлагаются на рынке под названием Glucopon. Весовое соотношение алкилполигликозида и первого поверхностно-активного вещества (или смеси соединений, которая может обозначаться как первое поверхностно-активное вещество), может составлять, например, от ≥1:5 до ≤5:1.

В одном из дополнительных вариантов осуществления концентрированная огнегасящая пена содержит одну или несколько добавок, выбранных из группы, включающей пенообразователи, пленкообразователи, стабилизаторы пленки, гелеобразующие вещества, антифризы, консерванты, ингибиторы коррозии, солюбилизаторы, буферы.

Эти компоненты подробнее пояснены далее, при этом их отдельные характеристики или подробности могут сочетаться.

Пенообразователи

С целью улучшения вспенивания могут добавляться совместно действующие поверхностно-активные вещества. Ими, в частности, могут являться линейные алкилбензолсульфонаты, производные алкансульфонаты, алкилсульфонаты натрия, α-олефинсульфонаты, сульфоянтарные кислые сложные эфиры, сульфонаты α-метилового сложного эфира, спиртовые этоксилаты, алкилфенол этоксилаты, продукты присоединения окиси этилена/окиси пропилена к жирному спирту, гликозидные поверхностно-активные вещества (которые обычно являются предпочтительными, например, Glucopon), лаурилсульфаты, лауретсульфаты, соли имидазола, лауриминодипропинат, акриловые сополимеры.

В качестве применимых противоионов для анионных поверхностно-активных веществ из этого списка в основном рассматриваются Li⁺, Na⁺, K⁺, NH₄ ^+, N(C₂H₅)₄ ⁺.

Пленкообразователи, стабилизаторы пленки

С целью улучшения свойств пленки и пены в концентрированный пенообразователь могут добавляться, в том числе, следующие компоненты: полисахариды, альгинаты, ксантановая камедь, производные крахмала.

Гелеобразующие вещества

С целью повышения устойчивости к спиртам в концентрированный пенообразователь могут добавляться, в том числе, следующие компоненты: полимеры, полисорбаты, сложные эфиры жирных кислот, углеводородные амфифильные вещества.

Антифризы

С целью повышения морозостойкости и улучшения применимости при низких температурах в концентрированный пенообразователь могут добавляться, в том числе, следующие компоненты: этиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин, 1-пропанол, 2-пропанол, мочевина, неорганические соли.

Консерванты и ингибиторы коррозии

С целью повышения устойчивости при хранении и защиты хранилищ и оборудования в концентрированный пенообразователь могут добавляться, в том числе, следующие компоненты: раствор формальдегида, алифатические и/или ароматические альдегиды, алкилкарбоновые кислые соли, аскорбиновая кислота, салициловая кислота, толилтриазолы.

Солюбилизаторы

С целью улучшения растворимости компонентов в концентрированный пенообразователь могут добавляться, в том числе, следующие компоненты: бутилгликоль, бутилдигликоль, гексиленгликоль.

Буферы

Выгодна буферизация концентрата при слабощелочном pH. Буферными системами могут являться, например, дигидроортофосфат калия/гидроокись натрия, трис(гидроксиметил)аминометан/соляная кислота, вторичный кислый фосфат натрия/соляная кислота, тетраборат натрия/борная кислота, цитрат натрия/соляная кислота.

В одном из дополнительных вариантов осуществления концентрированной огнегасящей пены согласно изобретению первое поверхностно-активное вещество содержится в количестве от ≥0,5% до ≤100% по общему весу концентрата. Содержание предпочтительно составляет от ≥1% по весу до ≤90% по весу, более предпочтительно от ≥1,5% по весу до ≤80% по весу.

В одном из дополнительных вариантов осуществления концентрированной огнегасящей пены согласно изобретению содержание воды составляет от ≥0% до ≤80% по общему весу концентрата. Содержание предпочтительно составляет от ≥0% по весу до ≤50% по весу, более предпочтительно от ≥0% по весу до ≤20% по весу.

В одном из дополнительных вариантов осуществления концентрированной огнегасящей пены согласно изобретению первое поверхностно-активное вещество имеет одну из следующих формул:

в которых:

А означает незамещенный или замещенный остаток, который содержит кислотную группу или депротонированную кислотную группу;

В означает необязательную линкерную структуру, состоящую, по меньшей мере, из одного атома или цепи;

С означает олигосилановый остаток или олигосилоксановый остаток; и

D означает олигосилоксановый остаток.

Далее подробно описаны подкомпоненты A-D, при этом их отдельные признаки или подробности могут произвольно сочетаться.

Подкомпонент А

Подкомпонент А согласно изобретению означает незамещенный или замещенный остаток, который содержит кислотную группу или депротонированную кислотную группу. Кислотными группами предпочтительно являются карбоксильные группы и/или сульфоновые кислотные группы.

Подкомпонент В

В означает необязательную линкерную подструктуру, состоящую, по меньшей мере, из одного атома или цепи предпочтительно из атомов углерода и/или азота и/или кислорода (в которой должны быть исключены связи О-О).

Этой цепью может являться чистая алкильная цепь, т.е. В означает незамещенный или необязательно алкил-замещенный алкиленовый остаток, предпочтительно содержащий три, четыре, пять, шесть или семь атомов углерода. Особо предпочтительными являются пропиленовые мостики (т.е. три атома углерода).

В качестве альтернативы, В может представлять собой эфирные, сложноэфирные, амидные или аминные группы. Например, В может содержать глицерин, пентаэритрит, углеводороды, алкиламины или карбоновые кислоты в качестве подструктуры.

Также в качестве альтернативы и по существу предпочтительно В включает олигоэтилен-/олигопропиленгликолевое звено, предпочтительно два, три или четыре звена. Этиленовое или пропиленовое звено служит связью с остатком С.

В означает связь с остатком В посредством связи Si-C, Si-O или Si-N.

Следует отметить, что в некоторых первых поверхностно-активных веществах согласно настоящему изобретению подкомпонент В может отсутствовать, т.е. А и С необязательно непосредственно связаны друг с другом.

Подкомпонент С

С означает олигосилан, предпочтительно ди-, три-, тетра- или пентасилан, при этом С в прямой форме не ограничен ими и также следует подразумевать более крупные остатки. "Олигосилан" в контексте настоящего изобретения означает соединения или остатки/"частичные соединения", которые

- содержат несколько звеньев SiR¹R²R³R⁴ (в которых R¹, R², R³, R⁴ означают одинаковые или различающиеся органические остатки, в результате чего присутствуют четыре связи Si-C); или

- содержат звено SiR¹R²R³R⁴ (в котором R¹, R², R³, R⁴ одинаковые или различающиеся органические остатки, в результате чего присутствуют четыре связи Si-C), и, по меньшей мере, одно дополнительное силоксановое звено (т.е. соединение SiR¹R²R³R⁴, в котором, по меньшей мере, один из компонентов R означает алкокси- или оксо-остаток). Следует отметить, что эти соединения обычно называют окса-карбосиланами. Тем менее, в целях удобства и ясности в контексте настоящего изобретения эти соединения для простоты также именуют олигосиланами, или эти соединения также относят к группе олигосиланов.

В данном случае предпочтительным является три(метил)этилсилан с концевыми силанами (т.е. имеющий три метиленовых и/или этиленовых звена или два метиленовых и одно этиленовое или два этиленовых и одно метиленовое звено).

В данном случае отдельные силаны предпочтительно связаны посредством метиленовых, этиленовых или пропиленовых мостиков, особо предпочтительно метиленовых звеньев, поскольку они чрезмерно не снижают амфифобность всей молекулы. Если С также содержит силоксановые звенья, разумеется, что присутствуют мостики Si-O-Si.

Если С означает трисилан или более высокомолекулярный силан, С может быть связан с В (или необязательно А) посредством одного из концевых силанов (в результате чего образуется непрерывная цепь), или, в качестве альтернативы, С может быть связан с В (или необязательно А) посредством одного из среднецепочечных силанов, в результате чего образуется нечто вроде Х-образной или Т-образной разветвленной структуры.

Если необходимо, подструктуры А-В или А, связанные с С, могут иметь одинаковое или отличающееся строение.

С предпочтительно имеет одну из следующих формул:

, в которой каждый R независимо означает этил или метил, n (каждый независимо) равен 1, 2 или 3, a j, k, m равны 1-9, при этом 1≤j+k+m≤10;

, в которой каждый R независимо означает этил или метил, каждый X независимо означает (СН₂)_n или О, n (каждый независимо) равен 1, 2 или 3, a j, k, m равны 1-9, при этом 1≤j+k+m≤10; а также

, в которой каждый R независимо означает этил или метил, каждый X независимо означает (СН₂)_n или О, n (каждый независимо) равен 1, 2 или 3, a j, k равны 1-9, при этом 1≤j+k≤10.

Если С является среднецепочечным, разумеется, что один из остатков R соответствующим образом модифицирован.

Подкомпонент D

D означает олигосилоксан, предпочтительно ди-, три- или тетрасилоксан. В данном случае предпочтительными являются метил- и этилсилоксаны или смешанные силоксаны с метиловыми и этиловыми остатками.

Если С означает трисилоксан или более высокомолекулярный силоксан, D может быть связан с В (или необязательно А) посредством одного из концевых силоксанов (в результате чего образуется нечто вроде "непрерывной цепи"), или, в качестве альтернативы, D может быть связан с В (или необязательно А) посредством одного из среднецепочечных силоксанов, в результате чего образуется нечто вроде Х-образной или Т-образной разветвленной структуры.

Если D получен из ди- или тригидросилоксана, подструктуры А-В или А, связанные с D, могут иметь одинаковое или отличающееся строение.

D предпочтительно имеет одну из следующих формул:

в которых каждый R независимо означает этил или метил, n равен 0-10, предпочтительно 0-5, более предпочтительно равен 0, 1 или 2.

В одном из дополнительных вариантов осуществления концентрированная огнегасящая пена согласно изобретению имеет молярную концентрацию основания от ≥0,05% до ≤100% относительно количества вещества карбоксильных групп, обеспечиваемых первым поверхностно-активным веществом. Предпочтительные молярные концентрации основания составляют от ≥0,07% до ≤50%, более предпочтительно от ≥0,1% до ≤5%.

В одном из дополнительных вариантов осуществления концентрированной огнегасящей пены согласно изобретению первое поверхностно-активное вещество выбрано из следующей группы:

и/или солей упомянутых выше соединений. Соединения 5, 6, 8, 9, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 и 23 предпочтительно присутствуют необязательно в сочетании с алкилполигликозидом, таким как описанный выше Glucopon.

Другим объектом изобретения является способ тушения пожаров, включающий стадии:

- использования концентрированной огнегасящей пены;

- добавления концентрированной огнегасящей пены в воду с целью получения смеси;

- введения смеси в контакт с местонахождением пожара;

при этом концентрированной огнегасящей пеной является концентрированная огнегасящая пена согласно настоящему изобретению.

Полученная смесь может вспениваться и соответствующим образом непосредственно или опосредованно применяться в местонахождении пожара. Тем не менее, смесь может также использоваться не вспененной, а в виде так называемой связанной воды. Этот подход особо выгоден при тушении очагов пожаров.

Согласно изобретению также предусмотрено применение поверхностно-активного вещества в качестве добавки к огнегасящим пенам и/или концентрированным огнегасящим пенам, при этом поверхностно-активное вещество содержит кислотную группу и/или депротонированную кислотную группу и олигосилановое и/или олигосилоксановое звено. Разумеется, что описанные подробности концентрированной огнегасящей пены, описанные применительно к первому поверхностно-активному веществу, также относятся к применению согласно изобретению. Во избежание излишних повторов они не описаны отдельно.

Поскольку используемые согласно изобретению компоненты, которые упомянуты выше, заявлены и описаны в примерах осуществления, конкретно не ограничены в том, что касается из размера, конструкции, выбора материалов и технического замысла, могут применяться критерии выбора, хорошо известные из соответствующей области применения.

Дополнительные подробности, признаки и преимущества объекта изобретения вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения и следующего далее описания соответствующих примеров, которые являются исключительно наглядными, а не ограничивающими.

Далее приведены способы синтеза первых поверхностно-активных веществ согласно изобретению. Примерами источников информации являются:

K. Krohn, A. Vidal, J. Vtz, В. Westermann, М. Abbas, I. Green, Tetrahedron Asymmetry 2006, 17, 3051-3057; A. Venkanna, E. Sreedhar, B. Siva, K.S. Babu, K.R. Prasad, J.M. Rao, Tetrahedron-Asymmetry 2013, 24, 1010-1022; A. Dahlgren, P.O. Johansson, I. Kvarnstrom. D. Musil, I. Nilsson, B. Samuelsson, Bioorganic & Medicinal Chemistry 2002, 10, 1829-1839; R. Epple, M. Azimioara, R. Russo, X.P. Xie, X. Wang, C. Cow, J. Wityak, D. Karanewsky, B. Bursulaya, A. Kreusch, T. Tuntland, A.

Gerken, M. Iskander, E. Saez, H.M. Seidel, S.S. Tian, Bioorganic & Medicinal Chemistry 2006, 16, 5488-5492; и WO 2007/014471 A1.

Катализатором Карштедта, упомянутым в схемах, является катализатор, в котором в качестве действующего вещества присутствует платина(0). Гексахлорплатиновая кислота в изопропаноле (катализатор Шпейера) может служить прекатализатором. Если эта каталитическая система вводится в реакцию с добавками, такими как 1,1,3,3-тетраметил-1,3-дивинилдисилоксан, речь идет о катализаторе Карштедта.

Исследование поведения при растекании

С целью исследования поведения при растекании поместили 5 мл циклогексана в чашку Петри диаметром 9 см. Затем добавили одну каплю раствора невспененного поверхностно-активного вещества, и наблюдали, растекается ли и как растекается раствор поверхностно-активного вещества по поверхности циклогексана.

При оценке результатов испытания использовали качественные уровни "не растекается", "растекается очень плохо", "растекается плохо", "растекается умеренно", "растекается хорошо" и "растекается очень хорошо".

В качестве поверхностно-активных веществ использовали водные растворы карбоксисилана необязательно с добавлением Glucopon 215 UP (водного раствора каприлового/децил-гликозида (алкилполигликозида) производства компании BASF SE в количестве 63-65% по весу действующего вещества). Glucopon 215 UP имеет pH (10% раствор в 15% изопропаноле) от 11,5 до 12,5.

В качестве основания использовали NaOH.

Все прошедшие испытание соединения были способны образовывать пену при контакте с водой. Кроме того, все соединения были способны снижать поверхностное натяжение воды до очень малых величин. Помимо этого, они являлись стабильным в широком интервале значений pH.

Исследование поверхностного натяжения и натяжения на поверхности раздела

Измерили поверхностное натяжение и натяжение на поверхности раздела при температуре 25°С с помощью тензиметра Krüss K11, оснащенного платиновой пластинкой Вильгельми. Все растворы были получены из первого поверхностно-активного вещества, необязательно котензида (Glucopon), необязательно основания и воды высшей степени очистки (с проводимостью <0,055 мкСм/см). При заполнении измерительного сосуда тензиметра поверхностно-активным веществом необходимо было убедиться в отсутствии пены на поверхности.

Для измерения поверхностного натяжения вычислили соответствующее среднее значение четырех сводных серий измерений, а для измерения натяжения на поверхности раздела определили сводную серию измерений. Сводная серия измерений состояла, по меньшей мере, из пяти отдельных последовательных измерений со стандартным отклонением σ<0,05 мН⋅м (на практике это означает около 10 отдельных измерений на сводную серию измерений).

В примерах cmc означает критическую концентрацию мицеллообразования; δ_LW - поверхностное натяжение смеси воды/поверхностно-активного вещества;

σ_WO - натяжение на поверхности раздела между смесью воды/поверхностно-активного вещества и органической фазой; и S - коэффициент растекания.

Пример 1

Исследуемое соединение:

При следующем испытании добавили 1 эквивалент основания:

Пример 2

Исследуемое соединение:

Пример 3

Исследуемое соединение:

Пример 4

Исследуемое соединение:

Пример 5

Исследуемое соединение:

При следующем испытании добавили 2 эквивалента основания:

Пример 6

Исследуемое соединение:

Пример 7

Исследуемое соединение:

При следующем испытании добавили Glucopon:

Пример 8

Исследуемое соединение:

Пример 9

Исследуемое соединение:

При следующем испытании добавили Glucopon:

Пример 10

Исследуемое соединение:

Пример 11

Исследуемое соединение:

Пример 12

Исследуемое соединение:

Пример 13

Исследуемое соединение:

Пример 14

Исследуемое соединение:

Пример 15

Исследуемое соединение:

Пример 16

Исследуемое соединение:

Пример 17

Исследуемое соединение:

Пример 18

Исследуемое соединение:

Пример 19

Исследуемое соединение:

Пример 20

Исследуемое соединение:

Пример 21

Исследуемое соединение:

Пример 22

Исследуемое соединение:

Пример 23

Исследуемое соединение:

Отдельные сочетания компонентов и признаков рассмотренных выше вариантов осуществления служат примерами, и в прямой форме также предусмотрена замена этих идей другими идеями, включенными в настоящую заявку вместе с приведенными ссылками. Специалисты в данной области техники согласятся с тем, что возможны разновидности, модификации и другие варианты осуществления, не выходящие за пределы существа и объема изобретения.

Соответственно, приведенное описание следует считать рассматривать в качестве иллюстрации, а не ограничения. Термин "содержать" или "включать", используемый в формуле изобретения, не исключает наличие других элементов или стадий. Форма единственного числа не исключает формы множественного числа. Тот факт, во взаимно отличающихся пунктах формулы изобретения приведены некоторые количественные показатели не исключает возможности выгодного использования сочетания этих показателей. Объем изобретения определяется следующей далее формулой изобретения и соответствующими эквивалентами.

Claims

1. Концентрированная огнегасящая пена, содержащая первое поверхностно-активное вещество, отличающаяся тем, что первое поверхностно-активное вещество содержит кислотную группу и/или депротонированную кислотную группу и олигосилановое звено и/или олигосилоксановое звено, при этом первое поверхностно-активное вещество имеет общую формулой А-В-С, в которой:

А означает незамещенный или замещенный остаток, который содержит кислотную группу или депротонированную кислотную группу, которой является карбоксильная группа;

В означает необязательную линкерную структуру, состоящую по меньшей мере из одного атома или цепи,

С означает олигосилановый остаток или олигосилоксановый остаток;

при этом концентрированная огнегасящая пена дополнительно содержит алкилгликозид или алкилполигликозид.

2. Концентрированная огнегасящая пена по п. 1, дополнительно содержащая одну или несколько добавок, выбранных из группы, включающей пенообразователи, пленкообразователи, стабилизаторы пленки, гелеобразующие вещества, антифризы, консерванты, ингибиторы коррозии, солюбилизаторы, буферы.

3. Концентрированная огнегасящая пена по п. 1 или 2, в которой первое поверхностно-активное вещество содержится в количестве от ≥0,5% до ≤100% по общему весу концентрата.

4. Концентрированная огнегасящая пена по любому из пп. 1-3, в которой С имеет одну из следующих формул:

в которой каждый R независимо означает этил или метил, n (каждый независимо) равен 1, 2 или 3, a j, k, m равны 1-9, при этом 1≤j+k+m≤10;

в которой каждый R независимо означает этил или метил, каждый X независимо означает (СН₂)_n или О, n (каждый независимо) равен 1, 2 или 3, a j, k, m равны 1-9, при этом 1≤j+k+m≤10; и

в которой каждый R независимо означает этил или метил, каждый X независимо означает (СН₂)_n или О, n (каждый независимо) равен 1, 2 или 3, a j, k равны 1-9, при этом 1≤j+k≤10.

5. Концентрированная огнегасящая пена по любому из пп. 1-4, в которой первое поверхностно-активное вещество выбрано из следующей группы:

и/или солей упомянутых выше соединений.

6. Способ тушения пожаров, включающий стадии:

- введения смеси в контакт с местонахождением пожара; отличающийся тем, что концентрированной огнегасящей пеной является концентрированная огнегасящая пена по любому из пп. 1-5.

7. Применение первого поверхностно-активного вещества по любому из пп. 1-5 в качестве добавки к огнегасящим пенам и/или концентрированным огнегасящим пенам.