RU2791540C1 - Microcapsulated fire extinguishing agent, method for its production and fire extinguishing product containing such agent - Google Patents
Microcapsulated fire extinguishing agent, method for its production and fire extinguishing product containing such agent Download PDFInfo
- Publication number
- RU2791540C1 RU2791540C1 RU2022116095A RU2022116095A RU2791540C1 RU 2791540 C1 RU2791540 C1 RU 2791540C1 RU 2022116095 A RU2022116095 A RU 2022116095A RU 2022116095 A RU2022116095 A RU 2022116095A RU 2791540 C1 RU2791540 C1 RU 2791540C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fire
- fire extinguishing
- shell
- extinguishing
- alum
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Группа изобретений относится к средствам тушения огня, срабатывающих в автоматическом режиме, при непосредственном огневом воздействии на них и могут быть использованы как составная часть огнегасящих композиционных материалов в виде различных пожаротушащих изделий (пластины, шнуры, краски, накидки), применяемых для тушения различных возгораний и защиты объектов, представляющих собой электрические розетки, кабели, трансформаторные шкафы, литий-ионные аккумуляторные батареи и др.SUBSTANCE: group of inventions relates to fire-extinguishing means that operate in automatic mode, upon direct fire impact on them and can be used as an integral part of fire-extinguishing composite materials in the form of various fire-extinguishing products (plates, cords, paints, capes) used to extinguish various fires and protection of objects, which are electrical sockets, cables, transformer cabinets, lithium-ion batteries, etc.
Предшествующий уровень техникиPrior Art
Эффект тушения огня достигается в результате взрывного вскрытия микрокапсул и выбросу в зону горения в достаточно узком временном интервале огнегасящего агента, подавляющего цепной процесс горения. Порошкообразная форма позволяет использовать их в качестве активного наполнителя в различных конструкционных материалах, пленках, покрытиях и других изделиях, обеспечивающих огнегасящую защиту различных объектов, подверженных риску возгорания.The fire extinguishing effect is achieved as a result of the explosive opening of microcapsules and the release of a fire extinguishing agent into the combustion zone in a fairly narrow time interval, which suppresses the chain combustion process. The powder form makes it possible to use them as an active filler in various structural materials, films, coatings and other products that provide fire-extinguishing protection for various objects at risk of ignition.
На сегодняшний день одной из основных проблем при разработке способов микрокапсулирования остается обеспечение стабильности микрокапсул, содержащих легкокипящие, не смешивающиеся с водой жидкости и содержащиеся в них летучие вещества, в условиях их хранения и применения в различных материалах, включая условия эксплуатации при переменных температурах.To date, one of the main problems in the development of microencapsulation methods remains to ensure the stability of microcapsules containing low-boiling, water-immiscible liquids and volatile substances contained in them, under conditions of their storage and use in various materials, including operating conditions at variable temperatures.
Известен микрокапсулированный пожаротушащий агент (RU 2161520, A62D 1/00, опубл. 10.01.2001), в котором микрокапсула представляет собой микросферу диаметром 100-400 мкм, имеющую сферическую оболочку из отвержденного желатина и заключенное внутри оболочки жидкое пожаротушащее вещество, в качестве которого использованы вещества класса галогензамещенных углеводородов и некоторых аминов. Микрокапсулы вскрываются в интервалах температур 130-149°С и 166-190°С.A microencapsulated fire extinguishing agent is known (RU 2161520, A62D 1/00, publ. 01/10/2001), in which the microcapsule is a microsphere with a diameter of 100-400 microns, having a spherical shell of hardened gelatin and a liquid fire extinguishing agent enclosed inside the shell, which is used as substances of the class of halogenated hydrocarbons and some amines. Microcapsules are opened in the temperature ranges of 130-149°C and 166-190°C.
Однако достигнутая стабильность материала, необходимая для его практического применения, оказалась недостаточной. Кроме того, указанные фторидзамещенные углеводороды и фторированные амины были запрещены для использования Киотским соглашением в 1997 году по причине того, что они вызывают «парниковый эффект».However, the achieved stability of the material, which is necessary for its practical application, turned out to be insufficient. In addition, these fluoride-substituted hydrocarbons and fluorinated amines were banned for use by the Kyoto Agreement in 1997 due to the fact that they cause a "greenhouse effect".
Известно использование микрокапсулированных 1,1,2,2-тетрафтордибромэтана, 1,2-дибромтетрафторэтана в композиции для огнегасящего покрытия (RU 1696446, C09D 163/00, опубл. 07.12.1991).It is known to use microencapsulated 1,1,2,2-tetrafluorodibromoethane, 1,2-dibromotetrafluoroethane in a composition for a fire extinguishing coating (RU 1696446, C09D 163/00, publ. 07.12.1991).
Для повышения стабильности микрокапсул, содержащих, например, дибромэтан, был предложен способ микрокапсулирования в двойную оболочку - «полисилоксан и желатин» (RU 2389525, A62D 1/100, опубл. 20.05.2010). Несмотря на полученный определенный эффект по стабилизации микрокапсул, позже было показано, что он не позволяет получать стабильные микрокапсулы с рядом других легколетучих огнегасящих жидкостей.To improve the stability of microcapsules containing, for example, dibromoethane, a double-shell microencapsulation method was proposed - "polysiloxane and gelatin" (RU 2389525, A62D 1/100, publ. 20.05.2010). Despite the obtained certain effect on the stabilization of microcapsules, it was later shown that it does not allow obtaining stable microcapsules with a number of other volatile fire extinguishing liquids.
В настоящее время в мире признан и широко используется жидкий огнегасящий агент перфторэтил-перфторизопропил кетон (торговая марка Novec 1230), обладающий высокой экологичностью и незапрещенный к применению Монреальским протоколом по защите озонового слоя и Киотским соглашением по парниковому эффекту.At present, the liquid fire extinguishing agent perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone (trademark Novec 1230) is recognized and widely used in the world, which has high environmental friendliness and is not prohibited for use by the Montreal Protocol for the Protection of the Ozone Layer and the Kyoto Agreement on the Greenhouse Effect.
Его микрокапсулированная порошкообразная форма позволяет создавать композиционные активные огнетушащие конструкционные материалы для предотвращения и подавления возгораний различных объектов.Its microencapsulated powder form makes it possible to create composite active fire-extinguishing structural materials to prevent and suppress fires of various objects.
Из информационных источников известны способы полученияFrom information sources known ways to obtain
микрокапсулированного огнегасящего агента (микрокапсул), содержащего полимерную оболочку и ядро из огнегасящей жидкости, например, такой как перфторэтил-перфторизопропил-кетон, и в качестве материала оболочки пространственно сшитый желатин (МИК ПФК).microencapsulated fire extinguishing agent (microcapsules) containing a polymer shell and a core of a fire extinguishing liquid, such as perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone, for example, and spatially cross-linked gelatin (MIC PFC) as a shell material.
Из патентов RU 2389525, RU 2469761 известны микрокапсулированные огнегасящие агенты - дибромметан и перфторэтил-перфторизопропил кетон, и способы их получения.From patents RU 2389525, RU 2469761 known microencapsulated extinguishing agents - dibromomethane and perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone, and methods for their production.
Известен патент RU 2631866, C08J 9/34, опубл. 27.09.2017 под названием «Способ получения огнегасящих микрокапсул (варианты) и огнегасящая микрокапсула». Способ включает стадии эмульгирования огнегасящего агента - перфтор (этил-изопропилкетона) в растворе поливинилового спирта и добавления в раствор полимера - реактивной меламино-формальдегидной смолы с последующим добавлением кислоты при интенсивном перемешивании для выделения коацерватной фазы с образованием полимерной жидко-вязкой стенки на поверхности капсул с последующей постконденсацией при перемешивании, с дальнейшим нагреванием, приводящим к формированию твердой стенки капсулы с огнегасящим агентом, характеризующейся способностью взрывоподобного вскрытия в интервале температур 90-110°С, после чего капсулы промывают дистиллированной водой и сушат, а стенка капсулы может быть многослойной. Также описана микрокапсула и другие способы получения огнегасящих микрокапсул.Known patent RU 2631866, C08J 9/34, publ. 09/27/2017 under the title "Method of obtaining fire-extinguishing microcapsules (options) and fire-extinguishing microcapsules". The method includes the stages of emulsifying the extinguishing agent - perfluoro (ethyl-isopropyl ketone) in a solution of polyvinyl alcohol and adding a reactive melamine-formaldehyde resin to the polymer solution, followed by adding acid with vigorous stirring to isolate the coacervate phase with the formation of a liquid-viscous polymeric wall on the surface of capsules with subsequent post-condensation with stirring, with further heating, leading to the formation of a solid wall of a capsule with a fire extinguishing agent, characterized by the ability of explosive opening in the temperature range of 90-110°C, after which the capsules are washed with distilled water and dried, and the capsule wall can be multilayered. A microcapsule and other methods for producing fire-extinguishing microcapsules are also described.
В качестве ближайшего аналога принят микрокапсулированный огнегасящий агент (RU 2469761, A62D 1/00, опубл. 20.12.2012), который содержит полимерную оболочку и ядро из огнегасящей жидкости, такой как перфторэтил-перфторизопропил-кетон или дибромметан, или смеси с другими бромфторсодержащими жидкостями. В изобретении раскрыт способ получения микрокапсулированного огнегасящего агента, огнегасящие композиционные материалы, например, выполненные в форме паст, пластин, пленок, изделий, твердых пен, тканей, и огнегасящее покрытие, содержащие в своем составе указанный микрокапсулированный огнегасящий агент. Для обеспечения стабильности микрокапсул, содержащих в качестве ядра перфторэтил-перфторизопропил кетон, заключенный в оболочку из пространственно сшитого желатина, было предложено введение в состав оболочек микрокапсул наноразмерных пластинок монтмориллонита.The closest analogue is a microencapsulated fire extinguishing agent (RU 2469761, A62D 1/00, publ. 12/20/2012), which contains a polymer shell and a core of a fire extinguishing liquid, such as perfluoroethyl-perfluoroisopropyl-ketone or dibromomethane, or mixtures with other bromine-containing liquids . The invention discloses a method for producing a microencapsulated fire extinguishing agent, fire extinguishing composite materials, for example, made in the form of pastes, plates, films, products, hard foams, fabrics, and a fire extinguishing coating containing the specified microencapsulated fire extinguishing agent. To ensure the stability of microcapsules containing perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone as a core, enclosed in a shell of spatially cross-linked gelatin, it was proposed to introduce nanosized montmorillonite plates into the microcapsule shells.
Одним из основных недостатков известного технического решения является недостаточная стабильность микрокапсул при хранении в условиях переменных температур в диапазоне от -40°С до +40°С. В патенте RU 2702566 был предложен способ решения этой проблемы путем введения в оболочку пластификаторов, но использование в технологическом процессе формалина предполагает наличие токсичного формальдегида в воздухе рабочей зоны и в сточных водах, что делает этот процесс не достаточно экологичным.One of the main disadvantages of the known technical solution is the lack of stability of the microcapsules during storage under conditions of variable temperatures in the range from -40°C to +40°C. In patent RU 2702566, a method was proposed to solve this problem by introducing plasticizers into the shell, but the use of formalin in the technological process implies the presence of toxic formaldehyde in the air of the working area and in wastewater, which makes this process not environmentally friendly enough.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачами изобретения являются:The objectives of the invention are:
- создание нового микрокапсулированного огнегасящего агента, содержащего микрокапсулы с ядром из огнегасящей жидкости перфторэтил-перфторизопропил кетона, размещенным внутри сферической полимерной оболочки из пространственно сшитого желатина,- creation of a new microencapsulated fire extinguishing agent containing microcapsules with a core of fire extinguishing liquid perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone, placed inside a spherical polymer shell of spatially cross-linked gelatin,
- нового способа получения микрокапсул, свободного от недостатков прототипа,- a new method for obtaining microcapsules, free from the shortcomings of the prototype,
- и огнегасящих изделий, содержащих такой агент.- and fire-extinguishing articles containing such an agent.
Технический эффект, достигаемый изобретением, заключается в получении микрокапсул, обладающих высокой стабильностью в условиях хранения и применения, в том числе в условиях переменных температур от -40°С до +40°С, а также сохранении экологии окружающей среды за счет уменьшения и даже отсутствия в воздухе рабочей зоны и в сточных водах токсичного вещества - формальдегида.The technical effect achieved by the invention is to obtain microcapsules with high stability under storage and use conditions, including conditions of variable temperatures from -40°C to +40°C, as well as to preserve the environment by reducing or even eliminating in the air of the working area and in the wastewater of a toxic substance - formaldehyde.
Поставленная задача решена созданием микрокапсулированного огнегасящего агента, содержащего микрокапсулы с ядром из огнегасящей жидкости перфторэтил-перфторизопропил кетон, размещенным внутри сферической полимерной оболочки, выполненной из поперечно сшитого желатина, причем оболочка содержит отверждающие вещества в виде квасцов или смеси квасцов и растительных дубильных экстрактов или смеси квасцов и резорцино-мочевино-формальдегидной смолы.The problem is solved by creating a microencapsulated fire extinguishing agent containing microcapsules with a core of fire extinguishing liquid perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone, placed inside a spherical polymer shell made of cross-linked gelatin, and the shell contains curing agents in the form of alum or a mixture of alum and vegetable tanning extracts or a mixture of alum and resorcinol-urea-formaldehyde resin.
При этом согласно изобретению в качестве отверждающего вещества оболочка содержит хромкалиевые квасцы или хромаммониевые квасцы илиIn this case, according to the invention, as a hardening agent, the shell contains potassium chromium alum or chromium ammonium alum or
алюмоаммониевые квасцы или алюмокалиевые квасцы или железоаммонийные квасцы.ammonium alum or potassium alum or iron ammonium alum.
При этом согласно изобретению в качестве отверждающего вещества оболочка содержит смесь любого из вышеперечисленных квасцов с растительным дубящим экстрактом.At the same time, according to the invention, as a hardening agent, the shell contains a mixture of any of the alums listed above with a vegetable tanning extract.
При этом согласно изобретению в качестве отверждающего вещества оболочка содержит смесь любого из вышеперечисленных квасцов с резорцино-мочевино-формальдегидной смолой.In this case, according to the invention, as a hardening agent, the shell contains a mixture of any of the above alum with resorcinol-urea-formaldehyde resin.
При этом согласно изобретению возможно, чтобы указанная микрокапсула имела внешний диаметр в диапазоне 100-500 мкм.Moreover, according to the invention, it is possible that said microcapsule has an outer diameter in the range of 100-500 µm.
При этом согласно изобретению целесообразно, чтобы ядро содержало огнегасящую жидкость в количестве 90-98% от массы микрокапсулыAt the same time, according to the invention, it is advisable that the core contains fire extinguishing liquid in the amount of 90-98% by weight of the microcapsule
Кроме того согласно изобретению, микрокапсула характеризуются способностью хранения и эксплуатации в диапазоне температур от -40°С до +40°С.In addition, according to the invention, the microcapsule is characterized by the ability to store and operate in the temperature range from -40°C to +40°C.
Поставленная задача решена созданием способа получения микрокапсулированного огнегасящего агента, содержащего упомянутые микрокапсулы, в котором осуществляют следующие этапы:The problem is solved by creating a method for producing a microencapsulated fire extinguishing agent containing the mentioned microcapsules, in which the following steps are carried out:
а) приготовление раствора желатина;a) preparing a gelatin solution;
б) диспергирование огнегасящей жидкости перфторэтил-перфторизопропил кетона, подлежащей размещению в ядре микрокапсулы, в растворе желатина, полученного на стадии а);b) dispersing the perfluoroethyl-perfluoroisopropyl ketone fire extinguishing liquid to be placed in the microcapsule core in the gelatin solution obtained in step a);
в) формирование на каплях эмульсии, полученной на стадии б) жидкой оболочки путем добавления раствора гексаметафосфата натрия либо раствора сульфата натрия;c) formation on drops of an emulsion obtained in step b) a liquid shell by adding a solution of sodium hexametaphosphate or a solution of sodium sulfate;
г) гелирование жидкой оболочки, полученной на стадии в) охлаждением суспензии до 10°С;d) gelation of the liquid shell obtained in step c) by cooling the suspension to 10°C;
д) предварительное отверждение гелированной оболочки, полученной на стадии г) глутаровым альдегидом;e) pre-curing the gelled shell obtained in step d) with glutaraldehyde;
е) дополнительное отверждение оболочки, полученной на стадии д) любыми из вышеперечисленных квасцов или смесью квасцов и растительного экстракта или смесью квасцов и резорцино-мочевино-формальдегидной смолой;e) additional curing of the shell obtained in step e) with any of the alums listed above, or with a mixture of alum and plant extract, or with a mixture of alum and resorcinol-urea-formaldehyde resin;
ж) промывка полученных микрокапсул водой и сушка.g) washing the resulting microcapsules with water and drying.
При этом потеря массы полученных микрокапсул с огнегасящей жидкостью при циклическом термостатировании от -40°С до +40°С составляет не более 2 мас.%.In this case, the mass loss of the obtained microcapsules with extinguishing liquid during cyclic temperature control from -40°C to +40°C is no more than 2 wt.%.
Следует отметить, что предлагаемый способ микрокапсулирования не имеет ограничений по любому типу гидрофобного ядра и пригоден для капсулирования других огнегасящих жидкостей линейки Novec и Хладонов.It should be noted that the proposed microencapsulation method has no restrictions on any type of hydrophobic core and is suitable for encapsulation of other fire extinguishing liquids of the Novec and Freon line.
Кроме того, поставленная задача была также решена созданием огнегасящего изделия, выполненного в виде конструкционного изделия, например, в виде пластин, шнуров, твердых пен, противопожарных покрывал и пр., содержащего, согласно изобретению, микрокапсулированный огнегасящий агент.In addition, the task was also solved by creating a fire extinguishing product made in the form of a structural product, for example, in the form of plates, cords, hard foams, fire blankets, etc., containing, according to the invention, a microencapsulated fire extinguishing agent.
Осуществление изобретения.Implementation of the invention.
Процесс микрокапсулирования огнегасящих жидкостей в желатиновые оболочки является довольно известным процессом, описанным в разных патентах, приведенных выше, позволяющим получать микрокапсулы размером 100-500 мкм.The process of microencapsulation of fire-extinguishing liquids into gelatin shells is a fairly well-known process, described in various patents cited above, which makes it possible to obtain microcapsules with a size of 100-500 microns.
Способ микрокапсулирования включает в себя стадии приготовления раствора дисперсионной среды, в которой осуществляют процесс микрокапсулирования, диспергирования в нем подлежащей микрокапсулированию жидкости - ядра будущей микрокапсулы и формирование на поверхности капель эмульсии полимерной оболочки.The microencapsulation method includes the steps of preparing a dispersion medium solution, in which the microencapsulation process is carried out, the liquid to be microencapsulated is dispersed in it - the core of the future microcapsule and the formation of a polymer shell emulsion on the surface of the droplets.
Для улучшения физических и эксплуатационных характеристик микрокапсул, таких как уменьшение проницаемости оболочек, снижение агрегирования во время сушки и улучшение сыпучести готовых сухих микрокапсул, проводят дополнительно пластобработку капсул резорцино-формальдегидной смолой.To improve the physical and operational characteristics of microcapsules, such as reducing the permeability of shells, reducing aggregation during drying, and improving the flowability of finished dry microcapsules, the capsules are additionally treated with resorcinol-formaldehyde resin.
При этом на поверхности микрокапсул образуется дополнительная полимерная оболочка, представляющая собой желатино-резорцино-формальдегидный комплекс, которая является довольно хрупкой. Полученные таким образом микрокапсулы не стабильны в условиях переменных температур, и при циклическом термостатировании в интервале от -40°С до +40°С за 5-8 циклов они теряют до 80-90% содержимого.At the same time, an additional polymer shell is formed on the surface of the microcapsules, which is a gelatin-resorcinol-formaldehyde complex, which is rather fragile. Thus obtained microcapsules are not stable under conditions of variable temperatures, and with cyclic thermostating in the range from -40°C to +40°C for 5-8 cycles, they lose up to 80-90% of the content.
По нашему мнению, это происходит из-за разрушения хрупких оболочек вследствие разности в коэффициентах температурного расширения самой оболочки и ее содержимого.In our opinion, this is due to the destruction of brittle shells due to the difference in the coefficients of thermal expansion of the shell itself and its contents.
Поэтому вместо резорцино-формальдегидной пластобработки был предложен способ дополнительного отверждения желатиновой оболочки квасцами или смесью квасцов и растительных дубильных экстрактов или смесью квасцов и резорцино-мочевино-формальдегидной смолы, позволяющий сохранить эластичность оболочки без ухудшения ее физических и эксплуатационных характеристик, а также повысить стабильность микрокапсул при хранении в условиях переменных температур. Это происходит за счет взаимодействия активных групп молекул желатина и трехвалентных металлов квасцов или фенольных соединений дубильных экстрактов, что не приводит к образованию дополнительного полимерного слоя на поверхности микрокапсулы и позволяет сохранить эластичность желатиновой оболочки.Therefore, instead of resorcinol-formaldehyde layer processing, a method was proposed for additional curing of the gelatin shell with alum or a mixture of alum and vegetable tanning extracts or a mixture of alum and resorcinol-urea-formaldehyde resin, which makes it possible to maintain the elasticity of the shell without compromising its physical and operational characteristics, as well as to increase the stability of microcapsules at storage at variable temperatures. This occurs due to the interaction of active groups of gelatin molecules and trivalent metals of alum or phenolic compounds of tanning extracts, which does not lead to the formation of an additional polymer layer on the surface of the microcapsule and allows maintaining the elasticity of the gelatin shell.
Огнегасящую жидкость эмульгируют в растворе пленкообразующего полимера-желатина с последующим разделением фаз с образованием коацерватов, сорбирующихся на поверхности капель эмульсии ПФК и образующих при коалесценции сплошную жидкую оболочку. Разделение фаз вызывают добавлением раствора гексаметафосфата Na с образованием полиэлектролитного комплекса, либо сульфата Na, при которой коацерваты образуются за счет частичной дегидратации желатина.The extinguishing liquid is emulsified in a solution of a film-forming polymer-gelatin, followed by phase separation with the formation of coacervates adsorbed on the surface of the PFC emulsion droplets and forming a continuous liquid shell during coalescence. Phase separation is caused by adding a solution of Na hexametaphosphate with the formation of a polyelectrolyte complex, or Na sulfate, in which coacervates are formed due to partial dehydration of gelatin.
Ниже приведены примеры способов получения микрокапсул МИК ПФК с различными отверждающими веществами.The following are examples of methods for preparing MIC PFC microcapsules with various curing agents.
Пример 1Example 1
10 г желатина заливают 190 мл дистиллированной воды и оставляют набухать 20 минут при комнатной температуре, затем доводят температуру до 50°С и растворяют желатин при перемешивании. Раствор охлаждают до 40°С и эмульгируют 80-100 мл перфтор-изопропил кетона, затем при непрерывном перемешивании добавляют 100 мл 20% раствора сульфата Na. Температуру реакционной смеси медленно понижают до 30°С в течение 1 часа, затем быстро в течение 10-15 минут понижают до 10°С и при этой температуре выдерживают еще в течение 1 часа. Для отверждения образовавшейся жидкой оболочки добавляют 10 мл 25% раствора глутарового альдегида и выдерживают смесь в течение 1 часа при температуре 10°С. Затем повышают температуру до 30°С и выдерживают при этой температуре еще 4 часа. Для дополнительного отверждения оболочек в реакционную смесь вводят 5 г резорцина и 36 мл формалина. Доводят рН смеси до 2 и перемешивают в течение 3 часов при Т = 30°С. Затем капсулы промывали, фильтровали и сушили. Полученные микрокапсулы имеют размер 100-500 мкм, потеря массы при циклическом термостатировании от -40° до +40°С составили около 40 мас.%.10 g of gelatin is poured into 190 ml of distilled water and left to swell for 20 minutes at room temperature, then the temperature is brought to 50°C and the gelatin is dissolved with stirring. The solution is cooled to 40°C and emulsified with 80-100 ml of perfluoro-isopropyl ketone, then 100 ml of 20% Na sulfate solution are added with continuous stirring. The temperature of the reaction mixture is slowly lowered to 30°C over 1 hour, then quickly lowered to 10°C over 10-15 minutes and maintained at this temperature for another 1 hour. To cure the resulting liquid shell add 10 ml of 25% solution of glutaraldehyde and incubate the mixture for 1 hour at a temperature of 10°C. Then raise the temperature to 30°C and maintain at this temperature for another 4 hours. For additional curing of the shells, 5 g of resorcinol and 36 ml of formalin are added to the reaction mixture. Bring the pH of the mixture to 2 and stir for 3 hours at T = 30°C. The capsules were then washed, filtered and dried. The resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the weight loss during cyclic thermostating from -40° to +40°C amounted to about 40 wt.%.
Пример 2Example 2
Отличие от примера 1 состоит в том, что для дополнительного отверждения оболочки в смесь добавляют 10 г хромкалиевых квасцов и перемешивают еще в течение 2 часов. Затем капсулы промывают, фильтруют и сушат. Полученные микрокапсулы имеют размер 100-500 мкм, содержание перфтор-изопропилкетона составило 95,4% масс, потери ПФК при хранении в открытом виде при комнатной температуре за 187 суток составили 0,08 мас.% при циклическом термостатировании от -40°С до +40°С за 6 циклов в течение 20 суток - 0,04 мас.%.The difference from example 1 is that for additional hardening of the shell, 10 g of potassium chromium alum are added to the mixture and stirred for another 2 hours. The capsules are then washed, filtered and dried. The resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the content of perfluoroisopropyl ketone was 95.4 wt.%, the loss of PFC during open storage at room temperature for 187 days amounted to 0.08 wt.% with cyclic temperature control from -40 ° C to + 40°C for 6 cycles for 20 days - 0.04 wt.%.
Пример 3Example 3
Отличается от примера 2 тем, что на стадии дополнительного отверждения оболочки в реакционную смесь добавляют 8 г хромкалиевых квасцов и 2 г растительного дубильного экстракта. Содержание ПФК в полученных микрокапсулах составило 95,1%. Потери при хранении в открытом виде при комнатной температуре составили 0,1% за 60 суток, а при циклическом термостатировании за 20 суток - 0,25 мас.%.It differs from example 2 in that at the stage of additional curing of the shell, 8 g of potassium chromium alum and 2 g of vegetable tanning extract are added to the reaction mixture. The content of PFC in the obtained microcapsules was 95.1%. Losses during storage in open form at room temperature amounted to 0.1% for 60 days, and during cyclic thermostating for 20 days - 0.25 wt.%.
Пример 4Example 4
Отличается от примера 2 тем, что на стадии дополнительного отверждения оболочки микрокапсул в реакционную смесь вводят 8 г алюмоаммонийных квасцов. Полученные микрокапсулы имеют размер 100-500 мкм, содержание ПФК составило 95,5% масс, потери при хранении в открытом виде при комнатной температуре -0,15% масс за 130 суток, при циклическом термостатировании за 20 суток - 0,05 мас.%.It differs from example 2 in that at the stage of additional hardening of the shell of microcapsules, 8 g of alumina-ammonium alum are introduced into the reaction mixture. The resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the content of PFC was 95.5 wt.%, losses during storage in the open at room temperature -0.15 wt.% for 130 days, with cyclic thermostating for 20 days - 0.05 wt.% .
Пример 5Example 5
Отличие от примера 2 состоит в том, что на стадии дополнительного отверждения в реакционную смесь вводят 8 г железоаммонийных квасцов. Полученные микрокапсулы имели размер 100-500 мкм, содержание ПФК в них составило 93,8 мас.%.The difference from example 2 is that at the stage of additional curing, 8 g of iron ammonium alum are introduced into the reaction mixture. The resulting microcapsules had a size of 100-500 μm, the content of PFC in them was 93.8 wt.%.
Пример 6Example 6
Отличие от примера 1 состоит в том, что на стадии дополнительного отверждения оболочек микрокапсул в реакционную смесь вводят свежеприготовленный раствор, содержащий 2,5 г резорцина, 2,5 г мочевины, 11,5 мл формалина в 30 мл воды. Смесь перемешивали 15 минут, затем вводили 5 г хромкалиевых квасцов, перемешивали еще 15 минут, после чего рН понижали до 1,5 и при этих условиях смесь выдерживали 1,5 часа. Полученные микрокапсулы имеют размер 100-500 мкм, содержание ПФК в них составило 93,1% масс, потери при хранении в открытом виде при комнатной температуре составили 0,27% масс за 80 суток, при циклическом термостатировании за 6 циклов в течение 20 суток - 1,6 мас.%.The difference from example 1 is that at the stage of additional curing of the microcapsule shells, a freshly prepared solution containing 2.5 g of resorcinol, 2.5 g of urea, 11.5 ml of formalin in 30 ml of water is introduced into the reaction mixture. The mixture was stirred for 15 minutes, then 5 g of potassium chromium alum was introduced, stirred for another 15 minutes, after which the pH was lowered to 1.5 and the mixture was kept under these conditions for 1.5 hours. The resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the content of PFC in them was 93.1% of the mass, the loss during storage in the open form at room temperature was 0.27% of the mass for 80 days, with cyclic thermostating for 6 cycles for 20 days - 1.6 wt%.
Пример 7Example 7
Отличие от примера 6 состоит в том, что на стадии дополнительного отверждения оболочек микрокапсул в реакционную смесь вводят свежеприготовленный раствор, содержащий 1,5 г резорцина, 1,5 г мочевины, 6,9 мл формалина в 30 мл воды и 7 г хромкалиевых квасцов. Полученные микрокапсулы имеют размер 100-500 мкм, содержание ПФК в них составило 93% масс. Потери ПФК при хранении в открытом виде при комнатной температуре составили 0,28% за 155 суток, при циклическом термостатировании за 6 циклов в течение 20 суток - 0,25 мас.%.The difference from example 6 is that at the stage of additional curing of the microcapsule shells, a freshly prepared solution containing 1.5 g of resorcinol, 1.5 g of urea, 6.9 ml of formalin in 30 ml of water and 7 g of potassium chromium alum is introduced into the reaction mixture. The resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the content of PFC in them was 93% of the mass. The loss of PFC during open storage at room temperature was 0.28% for 155 days, with cyclic thermostating for 6 cycles for 20 days - 0.25 wt.%.
Пример 8Example 8
Отличие от примера 3 состоит в том, что вместо 20% раствора сульфатата Na в реакционную смесь добавляли 24 мл 5% гексаметафосфата Na. Полученные микрокапсулы имеют размер 100-500 мкм, содержание основного вещества в них составило 90%, потеря массы при циклическом термостатировании за 20 суток составила 1,6% мас.%.The difference from example 3 is that instead of a 20% Na sulfate solution, 24 ml of 5% Na hexametaphosphate was added to the reaction mixture. The resulting microcapsules have a size of 100-500 microns, the content of the main substance in them was 90%, the weight loss during cyclic thermostating for 20 days was 1.6% wt.%.
Приведенные примеры не исчерпывают всех возможных комбинаций соотношения компонентов процесса микрокапсулирования, а лишь демонстрируют пути решения проблемы повышения стабильности микрокапсул в желатиновой оболочке.The examples given do not exhaust all possible combinations of the ratio of components of the microencapsulation process, but only demonstrate ways to solve the problem of increasing the stability of microcapsules in a gelatin shell.
Использование МИК ПФК в виде порошка из капсул имеют ограниченное использование для тушения огня.The use of MIC PFC in the form of a capsule powder is of limited use for fire fighting.
Практически МИК ПФК находит применение в виде огнегасящих изделий из композиционных материалов, представляющих собой смесь МИК ПФК с отверждаемой полимерной матрицей из силикона 750А и пентафталевых красок. Изделия могут быть выполнены в виде пластин, шнуров, противопожарных покрывал и т.п.In practice, MIC PFC finds application in the form of fire extinguishing products made of composite materials, which are a mixture of MIC PFC with a curable polymer matrix of 750A silicone and pentaphthalic paints. Products can be made in the form of plates, cords, fire blankets, etc.
В отличие от известных технических решений, использование МИК ПФК позволяет эффективно тушить горение металлов из групп щелочных и щелочноземельных, в частности - эффективность тушения загоревшихся литий-ионных аккумуляторных батарей.In contrast to the known technical solutions, the use of MIC PFC allows you to effectively extinguish the combustion of metals from the groups of alkali and alkaline earth, in particular, the efficiency of extinguishing ignited lithium-ion batteries.
Ниже приведены примеры огнегасящих изделий на основе МИК ПФКThe following are examples of fire extinguishing products based on MIC PFC
Пример 9Example 9
МИК ПФК смешивают с двухкомпонентным силиконом 750А в весовом соотношении 1:1 и в пределах времени отверждения силикона отливают фасонное изделие в виде пластины толщиной от 0.5 до 10 мм и площадью от 1 до 10000 см2.MIK PFC is mixed with two-component silicone 750A in a weight ratio of 1:1, and within the silicone curing time, a molded product is cast in the form of a plate with a thickness of 0.5 to 10 mm and an area of 1 to 10,000 cm 2 .
Пример 10Example 10
МИК ПФК смешивают с двухкомпонентным силиконом 750А в весовом соотношении 1:1 и в пределах времени отверждения силикона отливают фасонное изделие в виде активного противопожарного покрывала (Патент РФ №145455).MIK PFC is mixed with two-component silicone 750A in a weight ratio of 1:1, and within the curing time of the silicone, a shaped product is cast in the form of an active fire blanket (RF Patent No. 145455).
Пример 11Example 11
МИК ПФК смешивают с пентафталевой краской ПФ 115 в соотношении 1:1 по сухому остатку и в пределах времени отверждения отливают фасонное изделие в виде пластины толщиной от 0.5 до 10 мм и площадью от 1 до 10000 см2.MIC PFC is mixed with pentaphthalic paint PF 115 in a ratio of 1:1 in terms of dry residue, and within the curing time, a molded product is cast in the form of a plate with a thickness of 0.5 to 10 mm and an area of 1 to 10,000 cm 2 .
Пример 12Example 12
МИК ПФК смешивают с пентафталевой краской ПФ 115 в соотношении 1:1 по сухому остатку и в пределах времени отверждения отливают фасонное изделие в виде активного противопожарного покрывала.MIC PFC is mixed with pentaphthalic paint PF 115 in a ratio of 1:1 in terms of dry residue, and within the curing time, a shaped product is cast in the form of an active fire blanket.
Ниже приведены примеры тушения возгораний с применением огнегасящих изделий на основе МИК ПФК.Below are examples of fire extinguishing with the use of fire extinguishing products based on MIC PFC.
Пример 13Example 13
Проводят тушение горящих стружек металла Mg с помощью активного противопожарного покрывала (Примеры 10 и 12).Extinguishing burning Mg metal shavings is carried out using an active fire blanket (Examples 10 and 12).
Стружки Mg, объемом 2,7 литра помещали в стальной поддон диаметром 30 см и высотой 4 см. Поджог стружек осуществлялся с помощью газовой горелки. Температура возгорания 600°С. После достижения равномерного горения на очаг накидывалось активное противопожарное покрывало. В результате огонь был потушен через 60 сек.Mg chips with a volume of 2.7 liters were placed in a steel tray 30 cm in diameter and 4 cm high. The chips were ignited using a gas burner. Ignition temperature 600°C. After achieving uniform combustion, an active fire blanket was thrown over the hearth. As a result, the fire was extinguished after 60 seconds.
Пример 14Example 14
Проводили тушение возгораний литий-ионных аккумуляторов с помощью активного противопожарного покрывала (Примеры 10 и 12). Испытания проводились в отношении литий-ионных аккумуляторов (емкость 2-3 Ач). Возгорание аккумулятора инициировалось проколом корпуса металлическим заостренным стержнем. После начала активного горения аккумулятора, применялось противопожарное средство в виде покрывала с нанесенным огнегасящим агентом путем его набрасывания на горящий аккумулятор. В результате испытания было установлено, что такое покрывало эффективно по огнегасящему действию и останавливало горение аккумулятора существенно ранее полного выгорания материалов аккумулятора в результате экзотермической реакции горения.Lithium-ion battery fires were extinguished using an active fire blanket (Examples 10 and 12). The tests were carried out on lithium-ion batteries (capacity 2-3 Ah). The ignition of the battery was initiated by a puncture of the case with a metal pointed rod. After the active combustion of the battery began, a fire-fighting agent was used in the form of a blanket with an extinguishing agent applied by throwing it on the burning battery. As a result of the test, it was found that such a cover was effective in terms of fire extinguishing action and stopped the combustion of the battery much earlier than the complete burnout of the battery materials as a result of the exothermic combustion reaction.
Пример 15Example 15
Защита от возгораний литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторных батарей с помощью мастики и пластин (из Примера 9 и 11). Испытания проводились в отношении литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов цилиндрической и плоской формы путем создания на поверхности корпуса аккумулятора огнегасящего слоя в виде мастики с МИК ОТВ или заранее сформированного листового огнегасящего материала прикрепленного к поверхности корпуса аккумулятора. Возгорание аккумулятора инициировалось проколом корпуса металлическим заостренным стержнем. Применение огнегасящего агента в указанных формах оказывало существенное огнегасящее действие и подавляло развитие горения аккумулятора по сравнению с процессом горения аккумулятора без такого рода защиты.Protection against fires of lithium-ion and lithium-polymer batteries using mastic and plates (from Example 9 and 11). The tests were carried out in relation to lithium-ion and lithium-polymer batteries of a cylindrical and flat shape by creating a fire-extinguishing layer on the surface of the battery case in the form of mastic with MIC OTV or pre-formed sheet fire-extinguishing material attached to the surface of the battery case. The ignition of the battery was initiated by a puncture of the case with a metal pointed rod. The use of a fire extinguishing agent in these forms had a significant fire extinguishing effect and suppressed the development of combustion of the battery in comparison with the combustion process of the battery without such protection.
Промышленная применимостьIndustrial Applicability
Микрокапсулированный огнегасящий агент может быть использован в различных областях промышленности и в различных системах пожаротушения для эффективного автоматического безинерционного предотвращения возгораний. Он легко смешивается со смолами, жидкими отверждаемыми каучуками и другими матрицами и может быть применен в качестве наполнителя в огнегасящих композитных материалах, например, в форме паст, пластин, покрытий, пленок, технических тканей и других изделий.Microencapsulated extinguishing agent can be used in various industries and in various fire extinguishing systems for effective automatic fire prevention without inertia. It mixes easily with resins, liquid curable rubbers and other matrices and can be used as a filler in fire-fighting composite materials, for example in the form of pastes, plates, coatings, films, technical fabrics and other products.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/RU2023/000072 WO2023244137A1 (en) | 2022-06-14 | 2023-03-15 | Microcapsular fire-extinguishing agent |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2791540C1 true RU2791540C1 (en) | 2023-03-09 |
Family
ID=
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1220561A3 (en) * | 1980-07-25 | 1986-03-23 | Ниппон Карбайд Когио Кабусики Кайся (Фирма) | Method of producing edible caviar-like multilayer spherical product |
SU1507510A1 (en) * | 1988-01-25 | 1989-09-15 | Харьковский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Литейного Машиностроения, Литейной Технологии И Автоматизации Литейного Производства | Suspension for manufacturing shell moulds by investment patterns |
RU2107542C1 (en) * | 1996-10-08 | 1998-03-27 | Ивановский государственный университет | Method of preparing microcapsules |
RU2147923C1 (en) * | 1997-12-02 | 2000-04-27 | Ивановский государственный университет | Technology of production of microcapsules |
RU2416832C2 (en) * | 2009-06-19 | 2011-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Method of solidifying radioactive wastes and other types of dangerous wastes |
RU2417466C1 (en) * | 2009-12-15 | 2011-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Storage of wastes |
RU2469761C1 (en) * | 2011-06-23 | 2012-12-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Делси" | Microcapsulated fire-extinguishing agent, method of its obtaining, fire-extinguishing composite material and fire-extinguishing coating |
US20220152439A1 (en) * | 2019-03-19 | 2022-05-19 | Gfi Co., Ltd. | Fire extinguishing micro-capsule, method for manufacturing same, and fire extinguisher including same |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1220561A3 (en) * | 1980-07-25 | 1986-03-23 | Ниппон Карбайд Когио Кабусики Кайся (Фирма) | Method of producing edible caviar-like multilayer spherical product |
SU1507510A1 (en) * | 1988-01-25 | 1989-09-15 | Харьковский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Литейного Машиностроения, Литейной Технологии И Автоматизации Литейного Производства | Suspension for manufacturing shell moulds by investment patterns |
RU2107542C1 (en) * | 1996-10-08 | 1998-03-27 | Ивановский государственный университет | Method of preparing microcapsules |
RU2147923C1 (en) * | 1997-12-02 | 2000-04-27 | Ивановский государственный университет | Technology of production of microcapsules |
RU2416832C2 (en) * | 2009-06-19 | 2011-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Method of solidifying radioactive wastes and other types of dangerous wastes |
RU2417466C1 (en) * | 2009-12-15 | 2011-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Storage of wastes |
RU2469761C1 (en) * | 2011-06-23 | 2012-12-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Делси" | Microcapsulated fire-extinguishing agent, method of its obtaining, fire-extinguishing composite material and fire-extinguishing coating |
US20220152439A1 (en) * | 2019-03-19 | 2022-05-19 | Gfi Co., Ltd. | Fire extinguishing micro-capsule, method for manufacturing same, and fire extinguisher including same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2389525C2 (en) | Microcapsulated extinguishing agent and method for making thereof, extinguishing composite, extinguishing paint coating and extinguishing fabric containing said agent | |
RU2469761C1 (en) | Microcapsulated fire-extinguishing agent, method of its obtaining, fire-extinguishing composite material and fire-extinguishing coating | |
JP4632948B2 (en) | Microencapsulated fire extinguishing agent having dibromomethane as core material and fire extinguishing material containing the extinguishing agent | |
KR101733423B1 (en) | Halogen-based gaseous fire extinguishing agent composition and manufacturing method thereof | |
RU2403934C1 (en) | Fire-extinguishing composition and method of its obtaining | |
JP2009160387A (en) | Microencapsulated fire extinguisher and manufacturing method thereof, and fire extinguishing composite material | |
WO2023241316A1 (en) | Perfluorohexanone microcapsule fire extinguishing material and preparation method therefor | |
US4725418A (en) | Phosphine producing pesticide and method of manufacture therefor | |
JP4698641B2 (en) | Microencapsulated fire extinguishing agent, method for producing the same, and fire-extinguishing composite material | |
EP1362900B1 (en) | Fire-retardant equipment for articles containing organic latent heat storage material | |
RU2147903C1 (en) | Composition for pyrotechnic aerosol-forming fire-extinguishing formulation and method for preparing aerosol-forming fire- extinguishing formulation | |
US20230143503A1 (en) | Preparation of eco-friendly fire extinguisher microcapsules and applications thereof | |
CN114618111A (en) | Perfluorohexanone fire-extinguishing microcapsule and preparation method thereof | |
JP2022522213A (en) | Microcapsules for fire extinguishing, manufacturing method of this and fire extinguishing equipment including this | |
WO2018217133A1 (en) | Method for producing fire extinguishing microcapsules (variants) and fire extinguishing microcapsule | |
CN108641033A (en) | A kind of fire-retardant linear thermal expansion microcapsules and preparation method thereof | |
CN114917521B (en) | Temperature response type double-shell microcapsule fire extinguishing agent and preparation method thereof | |
EP0464023A1 (en) | Realease assist microcapsules | |
CN106543480B (en) | A kind of sulfonation cross linked ciclodextrines starch capsules anti-flaming smoke-inhibiting agent and preparation method thereof | |
RU2791540C1 (en) | Microcapsulated fire extinguishing agent, method for its production and fire extinguishing product containing such agent | |
KR102454339B1 (en) | Foaming flame-retardant water paint composition for wood including initial fire extinguishing function | |
RU2702566C1 (en) | Microencapsulated extinguishing agent and a method of producing a microencapsulated extinguishing agent | |
WO2023244137A1 (en) | Microcapsular fire-extinguishing agent | |
CN117018529A (en) | Fire extinguishing microcapsule, fire extinguishing adhesive tape and application thereof | |
RU90994U1 (en) | FIRE-FIGHTING PROPERTIES |