WO2009006766A1 - Aérosol d'extinction de feu pour appareil électrique à courant fort - Google Patents

Description

适用于强电类电器设备的气溶胶灭火组合物 技术领域

本发明属于灭火组合物技术领域， 涉及一种适用于相对封闭空间朴灭

A、 B 类火灾的气溶胶灭火组合物， 特别是涉及一种适用于强电类电器设 备的气溶胶灭火组合物。

背景技术

自 90年代以来出现的气溶胶灭火技术,是一种基于氧化剂与燃料之间 产生的剧烈氧化还原反应， 通过产生的活性抑制剂的化学反应， 摧毁火焰 中的自由基团燃烧链式反应的灭火技术， 它因为具有无毒、 无腐蚀、 不导 电、 容积效率高， 贮存周期长、 全淹没、 全方位灭火等特点而备受瞩目。 从上世纪末到目前的十多年间， 气溶胶技术得到了迅猛的发展， 相关专利 层出不穷。 气溶胶灭火技术主要有 3种： 热气溶胶灭火技术、 冷气溶胶灭 火技术和细水雾灭火技术。 其中热气溶胶灭火技术包括基于烟火药类热气 溶胶灭火技术和水基类热气溶胶灭火技术。 目前的绝大多数烟火药类热气 溶胶灭火技术是基于氧化剂、 可燃剂、 粘合剂和燃烧速度调节剂组成的固 体物质的烟火药类灭火剂。 烟火药类热气溶胶灭火剂作为一种哈龙替代 品， 具有灭火效率高， 灭火设备构造筒单， 无需耐压容器， 灭火装置可模 块化组合， 可在常温常压下存放， 维护方便， 灭火剂储存期长， 成本低廉， 臭氧消耗值 ODP-0, 且温室效应值 GWP较低， 性 /价比明显优于其它类 型的灭火剂， 有利于进入市场， 推进哈龙替代计划的实施。

在本发明以前的现有技术中， 在烟火药类热气溶胶灭火剂中氧化剂的 选择上， 硝酸类碱金属盐， 尤其是硝酸钾， 因为能够满足成分选择原则的 大部分要求而被绝大多数烟火药类热气溶胶灭火技术作为氧化剂的首选。 其中， 以单组分硝酸钾作为氧化剂的气溶胶灭火组合物的现有技术中， 出 现最多的是以俄罗斯系列专利群为代表的热气溶胶灭火剂技术， 如 RU2230726、 RU2184587、 RU2214848、 RU2150310、 RU2108124、 RU2091106、 RU2076761、 RU2151135、 RU2116095、 RU2006239、 RU2022589 等专利， 以及 WO0158530、 W09733653 , WO9423800 , US5831209 , US6042664, US6264772、 US5573555, US6116348等世界其它各国的专利； 其次是以硝酸钾和 /或高氯酸钾为主和 /或其它碱金属、 碱土金属的硝酸盐、 如： CA2250325、 DE19915352、 UA7773、 EP0561035, WO2005023370, RU2157271 , RU2098156 , US20020121622、 US5423385 , US5492180、 US5425426, US6277296等世界各国专利。 在可燃剂的选择上， 能够满足 成分选择原则的物质范围比较宽， 一般是在满足负氧平衡设计的前提下选 择符合要求的有机或无机可燃剂， 如 RU218458、 RU2214848、 US20010011567 , US6264772、 RU2157271、 RU2050878 , US5831209 , W09733653, EP0561035等专利中所公布的可燃剂等等。作为水基类热气 溶胶灭火剂技术， 其氧化剂、 可燃剂的选择多以满足高氧平衡设计的前提 下选择可以产生气体、 水分和金属固体 ^的硝酸铵、 高氯酸铵、硝酸钾、 硝酸锶、 硝酸胍等组分， 如 US6277296、 US6093269 , US6045726 US6019861, US5613562等项专利所披露的内容。

上述这些 气溶胶灭火专利技术， 都以其高效灭火、 价格低廉、 维护 方便等特点成为近年来看好的灭火热门产品之一。 然而， 随着实际产品的 市场化应用和研制工作的深入开展， 上述现有技术和产品逐渐暴露出了许 多问题， 近期大量的应用实践和研究工作表明， 以硝酸钟为主的单组分或 多组分氧化剂的灭火剂在取得高效灭火的同时， 产生的氢氧化钾强碱性导 电物质也带来了对被保护空间和物体的二次损害问题。 尤其是水基类热气 溶胶灭火剂， 所产生的水分与金属氧化物更容易形成强碱性导电物质， 对 于仪表间、 控制间、 发电机房、 电池柜、 通讯基站、 变压器站的火灾， 往 往会造成朴灭火之后普通电器设备也被损坏或腐蚀的无法弥补的后果。 而 且， 所产生的一氧化二氮若不能被很快分解， 还会对人产生神经毒性。 根 据这一现状， 一些研究部门和生产厂商近年来也相继推出了能够兼顾灭火 效率和二次损害问题的热气溶胶灭火技术方案， 如 CN200510105449号专 利申请公布了以硝酸锶为唯一氧化剂的气溶胶灭火剂的技术方案， 该技术 方案最大的问题是虽然某种程度上降低了对普通电器设备的二次损害程 度， 但同时也很大程度上降低了灭火剂的灭火效能。 US5613562、 US5609210号专利中的灭火组合物中采用了硝酸锶为氧化剂， 其主要作用 是作为动力源将第二种含碳氟键、 碳氢氟鍵的灭火液体气化后喷射到火 场， 而产生的氢氟酸不仅有剧毒， 而且腐蚀性大，属于水基热气溶胶技术。

US6019861号专利中的灭火组合物中虽然也有硝酸钟、 硝酸锶的成分， 但 只是作为添加剂或辅助氧化剂， 其主要氧化剂是必须经过相稳定处理的硝 酸铵， 且主要用途是为了提供高质量的膨胀性气体， 用于灭火技术中虽然 具有较低温度的优点， 但同时也影响了燃烧速度和产气速度。 US6093269 专利中提供了一种高氧平.衡的烟火气体发生剂， 其中的高浓度硝酸锶的作 用是维持 fl燃的中性平衡， 主要是用于汽车、 枪推进器、 膨胀装置、 安全 气嚢的推进剂组合物中。

与本发明技术主题较为接近的现有技术 CN1739820A、 CN1150952C, CN1222331C中， CN1150952C和 CN1222331C是本申请的发明人的在先 申请专利技术， 该两项技术的不足之处在于， 在兼顾灭火效能与对电器设 备腐蚀性问题上， 没有按照电气设备对绝缘性的要求进行分门别类的设 计， 因为不同类别的电气设备对不同危险的静电积聚或酸碱性腐蚀引起的 绝缘电阻值下降有不同的承受能力， 例如对于发电机、 电动机、 高、 低压 电器、电网、电缆等强电类电气装置，一般要求其绝缘电阻 > 11\!0至<20]\1 Ω (可参见中华人民共和国电力行业系列标准， 例如 DL/T5161.7-2002《电 气装置安装工程质量检验及评定规程 (旋转电机施工质量检验)》等)； 对于 通讯、 计算机、 车辆电器装置、 医疗电气设备等普通电器设备， 一般要求 其绝缘电阻 > 20 M Ω至<1001\1 Ω (可参见中华人民共和国电子行业系列标 准， 中华人民共和国通讯行业系列标准， 中华人民共和国计算机行业系列 标准， 例如 GB6649-86《半导体集成电路总规范》、 IPC 9201《表面绝缘电 阻手册》等)；对于仪器仪表及所采用的基板、印刷电路板等精密电器设备， 一般要求其绝缘电阻 > 100ΜΩ (可参见中华人民共和国电子行业系列标 准， 国际印刷电路行业系列标准等， 例如 IPC-CC-830B《印刷版组装电器 绝缘性能和盾量手册》、 GB 4793《电子测量仪器安全要求》、 GJB1717-93 《通用印刷电路板连接器总规范》等)。 由于不同的电器设备对绝缘电阻的 要求不同， 而采用同一种配方的针对电器设备的灭火组合物， 在灭火效能 和成本造价上都有不适当的问题存在。 因此， 包括本发明的在先专利在内， 其药剂中的组分及其含量设计不够完善， 某些技术特性参数需要改进。 在 本发明以前的现有技术中， 除上述几项技术之外， 尚未发现可以防止和减 少对电器设备二次损害， 同时不降低灭火效能的气溶胶灭火组合物的专门 技术问世。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题， 本发明的目的在于提供一种较现有 技术更加合理的， 环境友好的， 适用于强电类电器设备的气溶胶灭火组合 物₀

本申请的发明人近年来对热气溶胶灭火技术的深入研究表明， 灭火浓 度取决于灭火药剂的质量以及药剂成分本身固有的物理化学特性。 灭火剂 的燃速又与氧平衡的设计、 氧化剂、 可燃剂的选择等因素有关。 为了达到 本发明目的，必须从几个方面进行更为深入的工作，（1)在充分考虑点火性、 安全性和化学兼容的前提下设计灭火能力； （2)在负氧平衡的设计原则下， 采用非完全钾盐氧化剂设计； （3)组合物的成分尽可能简化， 避免产生不必 要的有害物质。

本申请的发明人在经过多次的氧化剂、 可燃剂的筛选、 燃烧反应速度 调整试验、灭火气溶胶残渣量试验、冷却技术试验、灭火剂微粉技术试验、 固体微粒吸湿性绝缘性试验等， 最终确定了本发明适用于强电类电器设备 的气溶胶灭火组合物技术方案。

本发明适用于强电类电器设备的气溶胶灭火组合物， 包含氧化剂、 可 燃剂、 粘合剂和添加剂， 其特征在于： 灭火组合物中的氧化剂为钾盐氧化 剂和锶盐氧化剂的混合物； 可燃剂为硝酸胍、暴 酸胍、硝酸三氨基胍、 硝酸二 ^胍中的一种或多种的组合; 添加剂为铝粉、 镁粉、 碳粉、 碳酸 镁、 碳酸钙、 钾长石中的一种或多种的组合； 粘合剂为酴酸树脂、 环氧树 脂、 丙烯酸树脂中一种或多种的组合； 并且灭火组合物中各组分的质量百 分含量为：

钾盐氧化剂： 大于 20%至小于或等于 35%

锶盐氧化剂： 大于或等于 30%至小于 48% 可燃剂： 10% ~ 25%；

添加剂： 2% ~ 10%；

粘合剂： 2% ~ 10%。

可以用于本发明灭火组合物中的锶盐为硝酸锶、偏硅酸锶、偏磷酸锶、 锶、 钨酸锶、 高锰酸锪、 硒酸锶、 钼酸锶中的一种或多种的组合； 而 钾盐为硝酸钾、 高氯酸钾、 碳酸钟、 亚硝酸钾、 二铬酸钟、 柠檬酸钟、 重 碳酸钾， 还可由重碳酸钠、 硝酸钠、 高氯酸钠、 硝酸铵、 高氯酸铵、 硝酸 钡、 硝酸铯中的一种或多种组合部分或全部替代。

可以用于本发明灭火组合物中的可燃剂还可为五氨基四唑及其盐、 双 四唑及其盐、 重氮氨基四唑及其盐、 重氨四唑二聚物及其盐中的一种或多 种的组合。

可以用于本发明灭火组合物中的添加剂还可为邻苯二臉硼酸钾及其 盐、 羟基苯曱酸及其盐、 安息香酸及其盐、 棕榈酸及其盐、 硝酸铵、 高氯 酸钾、 氯化钾、 氧化铜、 氧化铁、 酞菁铜、 铁氰化钟、 六亚甲基四胺中的 一种或多种的组合。

可以用于本发明灭火组合物中的粘合剂还可为聚四氟乙烯、 乙烯聚合 物、 硝化纤维素、 三醛酸甘油酯、 聚乙酸乙烯酯、 密胺树脂中一种或多种 的组合。

本发明灭火组合物中的氧化剂、 可燃剂、 添加剂、 粘合剂颗粒的最大 平均直径为 50jwm以下。

根据本发明的一个优选实施方案, 气溶胶灭火组合物包含：

硝酸钾： 21% ~ 35%

硝酸锶： 30% - 47%

硝酸胍： 10 - 25%

铝 粉： 2% ~ 10%

酚 树脂: 2% ~ 10%。

根据本发明的另一优选实施方案： 气溶胶灭火组合物包含:

重碳酸钾： 21% ~ 35%

偏硅酸锶： 30% ~ 47% 重氮氨基四唑或其盐： 10-25%

棕榈酸或其盐： 2% ~ 10%

环氧树脂： 2% - 10

根据本发明的再一优选实施方案， 气溶胶灭火组合物包含：

碳酸钾： 21% ~ 35%

偏磷酸锶： 30% - 47%

硝酸胍： 10 ~ 25%

安息香酸： 2% ~ 10%

聚四氟乙烯： 2% ~ 10%。

根据本发明的又一优选实施方案， 气溶胶灭火组合物包含：

亚硝酸钾： 21% ~ 35%

碘化锶： 30% - 47%

五氨基四唑或其盐： 10 ~ 25%

铝粉： 2% ~ 10%

环氧树脂： 2% ~ 10%。

本发明的气溶胶灭火组合物用于朴灭具有强电类电器设备灭火空间 的火灾后， 其强电类电器设备的绝缘电阻为 1ΜΩ至<201\！ Ω。

本申请的发明人通过对氧化剂、 可燃剂、 粘合剂、 添加剂组分和配比 的反复筛选、 试验， 所确定的适用于强电类电器设备的气溶胶灭火组合物 技术方案，经多次试脸证明 ,灭火后强电类电器设备的绝缘电阻均 > 1ΜΩ， 符合国家相关标准规定。 同现有技术相比， 不仅达到了本发明的灭火后不 对强电类电器设备造成二次损害之目的， 同时保证了应有的灭火效能， 是 新一代有针对性地专用高效气溶胶灭火组合物。

实施例

下面通过下列实施例来详细描述本发明， 但这些实施例并不构成对本 发明范围的限制。

按照下表所示配方配制本发明的适用于强电类电器设备的气溶胶灭 火组合物并根据下列说明测定沉降物绝缘电阻： 组 分 组分质量百分

名 称 实施 实施 实施 实施 实施 实施 实施 实施 实施 实 施 例 1 例 2 例 3 例 4 例 5 例 6 例 7 例 8 例 9 例 10 高氯酸钟 30

硝酸钟 35 29 碳酸钟 32

亚硝酸钾 30

二铬酸钟 30

柠檬酸钟 34

重碳酸钾 33

硝酸钡 20

硝義 28

硝酸锶 30 42 偏硅酸锶 35

偏磷酸锶 38

匕锶 40

钨酸锶 45

钼酸锶 40

硒酸锶 42

高锰酸锶 38 42

硝 20 22 25 20 21 五氨基四唑 23 24

重氮氨基四唑 22 20 24

铝粉 8 3 3

安息香酸 4

棕榈酸 5

羟基苯甲酸 3 氧化铁 5

氧化铜 2

铁氰化钾 3

六亚曱基四胺 4

丙烯酸树脂 5 聚四氟乙烯 4 5 5

环氧树脂 5 4 4 3

酚謝脂 7 4

沉降物绝缘电阻 >10 >15 >8 >16 >10 >10 15 >13 >8 >12 值 ΜΩ ΜΩ ΜΩ ΜΩ ΜΩ ΜΩ ΜΩ ΜΩ ΜΩ ΜΩ 注：

1、 丙烯酸树脂： 西安树脂厂产 104型； 聚四氟乙烯： 四川成光厂产颗 粒型； 环氧树脂： 大连齐化厂产 E51型； 酴 树脂： 浙江杭州顺祥产 F-23 型

2、气溶胶灭火剂沉降物绝缘电阻测定按照 GB499.1-2007.10.2条进行。 试^ i殳备包括试验箱（1M³(1 X 1 X lm),测量范围为 0.1ΜΩ-500ΜΩ的高阻 计 (上海精密仪器厂产 ZC36型高阻计)、 培养亚、 精密天平和气溶胶发生 器。

3、 试验板为 100 X 100 X 1mm的白色 PVC试样板， 用压力机将 100g 气溶胶发生剂在 5Mpa的压力下压入直径为 40mm、 高为 100mm的药筒 内， ^电启动器， 然后将药筒^小型发生器中，发生器内不加冷却剂。

4、试验时， 用镊子将清洗干净的试板放于培养亚内，培养亚平放于试 验箱中央的 250mm 高试验架上。 将发生器置于试验箱一角， 喷口背对试 板， 连接启动线， 封闭试验箱门， 启动装置同时秒表计时， 20min后取出 装有试板的培养孤， 将其放入温度 35"C、 湿度 90%的恒温恒湿箱， 保持 30min, 取出试板立即进行电阻测量。

Claims

权利要求书

1. 适用于强电类电器设备的气溶胶灭火组合物， 包含氧化剂、 可燃 剂、 粘合剂和添加剂， 其特征在于所述灭火组合物中的氧化剂为钾盐氧化 剂和锶盐氧化剂的混合物； 可燃剂为硝酸胍、 J ^酸胍、硝酸三氨基胍、 硝酸二氨基胍中的一种或多种的组合； 添加剂为铝粉、 镁粉、 碳粉、 碳酸 镁、 碳酸钙、 钾长石中的一种或多种的组合； 粘合剂为酚醛树脂、 环氧树 脂、 丙烯酸树脂中一种或多种的组合； 并且所述灭火组合物中各组分的质 量百分含量为：

钾盐氧化剂： 大于或等于 20%至小于 35%

锶盐氧化剂： 大于或等于 30%至小于 48%

可燃剂： 10% ~ 25%；

添加剂： 2% ~ 10%；

粘合剂： 2% ~ 10%。

2.根据权利要求 1 所述的适用于强电类电器设备的气溶胶灭火组合 物， 其特征在于所述的锶盐为硝酸锶、 偏硅酸锶、 偏磷酸锶、 碘化锶、 钨 酸锶、 高锰酸锶、 硒酸锶、 钼酸锶中的一种或多种的组合。

3.根据权利要求 1 所述的适用于强电类电器设备的气溶胶灭火组合 物， 其特征在于所述的钾盐可为硝酸钾、 高氯酸钟、 碳酸钟、 亚硝酸钾、 二铬酸钾、 柠檬酸钾、 重碳酸钾中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求 1至 3任一所述的适用于强电类电器设备的气溶胶灭 火组合物， 其特征在于所述的钾盐氧化剂还可由重碳酸钠、 硝酸钠、 高氯 酸钠、 硝酸铵、 高氯酸铵、 硝酸钡、 硝酸铯中的一种或多种的组合部分或 全部替代。

5，根据权利要求 1至 3任一所述的适用于强电类电器设备的气溶胶灭 火组合物，其特征在于所述的可燃剂为五氨基四唑及其盐、双四唑及其盐、 重氮氨基四唑及其盐、 重氨四唑二聚物及其盐中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求 1至 3任一所述的适用于强电类电器设备的气溶胶灭 火组合物， 其特征在于所述的添加剂为邻苯二酴硼酸钾及其盐、 羟基苯甲 酸及其盐、 安息香酸及其盐、棕榈酸及其盐、 硝酸铵、 高氯酸钾、 氯化钾、 氧化铜、 氧化铁、 酞菁铜、 铁氰化钾、 六亚甲基四胺中的一种或多种的组 合。

7.根据权利要求 1至 3任一所述的适用于强电类电器设备的气溶胶灭 火组合物， 其特征在于所述的粘合剂为聚四氟乙烯、 乙烯聚合物、 硝化纤 维素、 三醛酸甘油酯、 聚乙酸乙烯酯、 密胺树脂中一种或多种的组合。

8.根据权利要求 1至 7任一所述的适用于强电类电器设备的气溶胶灭 火组合物， 其特征在于所述的氧化剂、 可燃剂、 粘合剂、 添加剂的颗粒最 大平均直径在 50μπι以内。

9.根据权利要求 1至 7任一所述的适用于强电类电器设备的气溶胶灭 火组合物， 其特征在于该类气溶胶灭火组合物用于朴灭具有强电类电器设 备灭火空间的火灾后， 其强电类电器设备的绝缘电阻大于 1ΜΩ。

10.根据权利要求 1至 7任一所述的适用于强电类电器设备的气溶胶 灭火组合物， 其特征在于所述组合物包含：

硝酸钾： 21% ~ 35%

硝酸锶： 30% ~ 47%

硝酸胍： 10 - 25%

铝 粉： 2% ~ 10%

酚醛树脂： 2% ~ 10%。

11.根据权利要求 1至 7任一所述的适用于强电类电器设备的气溶胶 灭火组合物， 其特征在于所述组合物包含：

重碳酸钾： 21% ~ 35%

偏硅酸锶： 30% ~ 47%

重氮氨基四唑或其盐： 10-25%

棕榈酸或其盐： 2% - 10%

环氧树脂： 2% - 10%

12.根据权利要求 1至 7任一所述的适用于强电类电器设备的气溶胶 灭火组合物， 其特征在于所述组合物包含：

碳酸钾： 21% ~ 35% 偏罅酸锶： 30% - 47%

硝酸胍： 10 - 25%

安息香酸： 2%~10%

聚四氟乙烯： 2%~10%

13.根据权利要求 1至 7任一所述的适用于强电类电器设备的气溶胶 灭火组合物， 其特征在于所述组合物包含：

亚硝酸钾： 21% ~35%

礁化锶： 30%~47%

五氨基四唑或其盐： 10~25%

铝粉： 2% ~ 10%

环氧树脂： 2%~10%。